काचेचा इतिहास

गॅलिलिओने एका नळीमध्ये काचेची भिंगे बसवून दुर्बीण तयार केली आणि तिच्यामधून आकाशातल्या ग्रहताऱ्यांचे निरीक्षण केले, टॉरिसेलीने काचेच्या नळीत पारा भरून वायुभारमापक तयार केला आणि हवेचा दाब मोजला, सर आयझॅक न्यूटन यांनी काचेच्या प्रिझममधून सूर्याच्या प्रकाशकिरणांमधले सात रंग वेगळे करून दाखवले. अशा प्रकारे पूर्वीपासूनच विज्ञानामधील अनेक प्रयोगांमध्ये काचेचा उपयोग होत आला आहे. विज्ञानामधील प्रगतीमध्ये जसा धातूविद्येचा वाटा आहे तसाच काचेच्या निर्मितीमधील प्रगतीचासुद्धा आहे. आजसुद्धा प्रयोगशाळा म्हंटल्यावर आपल्याला काचेची टेस्ट ट्यूबच आठवते आणि डिजिटल आभासी जग आपल्याला काचेमधूनच दिसते. काच आणि संशोधन यांचेमध्ये खूप जवळचे नाते असल्यामुळे विज्ञानामधील प्रगतीचा वेध घेत असतांना काचेच्या इतिहासाबद्दलची माहिती समजून घेणे देखील गरजेचे आहे.

काच हा एकच विशिष्ट रासायनिक रचना (chemical composition) असलेला पदार्थ नसतो. ती एक प्रकारची स्थिति आहे आणि अनेक पदार्थ या स्थितीमध्ये येऊ शकतात किंवा आणता येतात. ही क्रिया निसर्गातसुद्धा घडत असते. ज्वालामुखींमधून बाहेर पडत असलेला अत्यंत तप्त असा लाव्हारस वेगाने थंड झाला तर त्या प्रक्रियेत लाव्हारसामधील कांही द्रव्यांपासून काचेचे तुकडे किंवा गोळे तयार होतात, वाळूवर आभाळातून वीज पडली तर निर्माण होणाऱ्या प्रचंड ऊष्णतेमुळे तिथली थोडी वाळू वितळते आणि थंड होतांना तिची काच बनते. अणुबाँबच्या स्फोटाच्या ठिकाणीसुद्धा क्षणभरासाठी हजारो डिग्रींमध्ये तापमान वाढते त्यातून काच तयार होते. काचेच्या कारखान्यांमध्ये मुख्यतः वाळू, चुना आणि सोडा यांच्या मिश्रणाला खूप जास्त तापमानापर्यंत तापवून काच तयार करतात. त्यात इतर निरनिराळे धातू किंवा क्षार मिसळले तर तिचा रंग बदलतो आणि बाकीचे अनेक गुणधर्म बदलतात. काच तयार करतांना तिच्यात गरजेनुसार इतर अनेक पदार्थ घालून हवी तशी काच तयार केली जाते.

ज्वालामुखींमधून नैसर्गिकरीत्या तयार झालेल्या काचेचा उपयोग अश्मयुगापासून होत आला आहे. अशा काचेचे अणकुचीदार तुकडे अत्यंत कठीण आणि धारदार असल्यामुळे त्यांचा उपयोग हत्यारांसाठी होत असे. सुमारे तीन हजार वर्षांपूर्वी पहिल्यांदा मानवनिर्मित काच तयार झाली. लोखंड किंवा तांबे यासारख्या धातूंच्या निर्मितीसाठी त्यांची खनिजे इतर पदार्थांबरोबर भट्टीमध्ये उच्च तापमानापर्यंत तापवली जात असतांना त्यांतल्या राखेमधून कदाचित कांही वेळा काचेचे तुकडे किंवा गोळेही निघाले असावेत. त्या काळातल्या कांही कारागीरांनी वाळू, चुना आणि सोडा यांना एकत्र भाजून त्यातून काच तयार करण्याचे कसब हस्तगत केले होते, पण तिचा उपयोग सर्वसामान्य लोकांच्या रोजच्या जीवनात होत नव्हता. त्या काळातले राजेरजवाडेच त्या वस्तू वापरत असावेत. जुन्या काळातल्या अवशेषांमध्ये सापडणाऱ्या बहुतेक सगळ्या काचेच्या वस्तू मुख्यतः शोभेच्या आणि अर्थातच मौल्यवान असतात. हिरेमाणिकासारख्या अमूल्य रत्नांसारखे दिसणारे काचेचे नकली खडेही तयार केले जात होते आणि त्यांचाही उपयोग अलंकारांमध्ये होत होता. अशा प्राचीन काळातल्या वस्तूंचे अवशेष जगभरातल्या अनेक ठिकाणच्या उत्खननांमध्ये सापडले आहेत.

सुमारे सातआठशे वर्षांपूर्वी युरोपमध्ये काचेची निर्मिती अधिक प्रमाणात व्हायला लागली. पुढील कांही शतकांमध्ये तिथल्या काही शहरांमध्ये उत्कृष्ट प्रतीची काच आणि काचेच्या वस्तू तयार करणारे कुशल कारागीर तयार झाले. त्यांनी काच तयार करण्याच्या तंत्रज्ञानात अनेक महत्वाच्या सुधारणा केल्या. जास्तीत जास्त पारदर्शक अशी काच तयार केली, कोणते रसायन वापरून किंवा मिसळून ती काच लाल, निळ्या, हिरव्या अशा वेगळ्या रंगाची होते याचा अभ्यास केला आणि काचेवर चित्रे काढण्याची कला विकसित केली. सर्वात महत्वाचे म्हणजे तापवलेली गरमागरम काच लवचिक झालेली असतांनाच तिच्यात नळीमधून जोरात फुंकर मारून एक मोठा फुगा तयार करायचा आणि त्याला चंबू, बाटली, नळी किंवा पेल्यासारखे आकार द्यायचे तंत्र विकसित केले. काचेला पसरून त्याचा मोठा आणि सपाट पत्रा (Sheet) तयार केला. काचेला पॉलिश करून गुळगुळित करायचे आणि चमकावण्याचे कौशल्य मिळवले. या सुधारणा होत असतांना काचेपासून वेगवेगळ्या आकारांची पात्रे, पेले, सुरया आणि नलिका अशा अनेक प्रकारच्या उपयोगी वस्तू तयार व्हायला लागल्या. पारदर्शक काचेपासून भिंगे आणि आरसे बनवले गेले. काचेच्या शीटपासून दारे आणि खिडक्यांची शोभिवंत तावदाने तयार केली जाऊ लागली. युरोपमधील बहुतेक सर्व जुन्या चर्चेसमधील दरवाजे आणि खिडक्यांवर अशी स्टेन्ड ग्लासची अत्यंत सुबक चित्रे पहायला मिळतात. गॅलीलिओच्या काळापर्यंत काचेच्या अनेक प्रकारच्या वस्तू तयार होऊ लागल्या होत्या. त्यामुळे पुढील काळातल्या प्रयोगशाळांमध्ये त्यांचा उपयोग प्रयोग करण्यासाठी होत गेला. 

काच सहसा रासायनिक क्रियेत भाग घेत नाही, ती हवापाण्याने गंजत नाही की सर्वसामान्य उपयोगातल्या द्रवात विरघळत नाही. त्यामुळे अनेक प्रकारची रसायने काचेच्या बाटल्यांमध्ये भरून ठेवता येतात. काचेचे विघटन आणि झीज होत नसल्यामुळे ती दीर्घकाळ टिकते. पारदर्शक काचेच्या उपकरणांमधल्या वस्तू आणि त्यांच्यात चालत असलेल्या क्रिया सहजपणे दिसतात. कुठल्याही प्रकारचे मोजमाप करणाऱ्या साधनांमध्ये (Meter) फिरणारी सुई काचेमधून सहजपणे दिसते त्यामुळे डायलवर काचेचे झाकण असलेली असंख्य साधने (Instruments) निघाली. तेले, रसायने, औषधे वगैरेंवर प्रयोग करण्यासाठी अनेक पात्रांना जोडण्याची जुळवाजुळव करावी लागते ते काम काचेच्या नलिकांच्या माध्यमामधून सुलभपणे करता येते. काचेपासून मिळणाऱ्या अशा अनेक फायद्यांमुळे प्रयोगशाळांमध्ये काचेचा उपयोग वाढत गेला. धक्क्का लागून किंवा तापवतांना न फुटणाऱ्या, विशिष्ट घनता किंवा प्रकाशविषयक (Optical) गुणधर्म असलेल्या खास प्रकारच्या काचा तयार होत गेल्या. इतकेच नव्हे तर काचेचा धागासुद्धा (Fiber glass) तयार झाला. विज्ञानाची घोडदौड वेगाने व्हायला गेल्या दोन तीन शतकांमधील काचेच्या उत्पादनामधील प्रगतीची मोठी मदत झाली आहे.