کشف راز ساخت جام لیکورگوس؛ شیشه تغییر رنگ دهنده روم باستان

مهندسی اپتیک و فناوری خیره‌کننده به کار رفته در ساخت «جام لیکورگوس» (Lycurgus Cup) با قدمتی بالغ بر ۱۶۰۰ سال، قرن‌هاست که ذهن باستان‌شناسان و متخصصان علم مواد را به چالش کشیده است. اکنون پژوهشگران دانشگاه شفیلد موفق شده‌اند با رمزگشایی از دستورالعمل باستانی شیشه‌گران رومی، شیشه تغییر رنگ‌دهنده این جام اسرارآمیز را که در برابر نور از سبز یشمی به سرخ یاقوتی تغییر رنگ می‌دهد، در آزمایشگاه بازتولید کنند. این دستاورد علمی نه‌تنها پرده از راز یکی از پیچیده‌ترین شاهکارهای هنر شیشه‌گری روم باستان برمی‌دارد، بلکه تسلط شگفت‌انگیز صنعتگران باستانی بر فناوری نانو را به تصویر می‌کشد.

شاهکاری بی‌رقیب از هنر شیشه‌گری روم باستان در موزه بریتانیا

مهارت و چیره‌دستی رومیان در هنر شیشه‌گری، به خلق برخی از برجسته‌ترین شاهکارهای دنیای باستان انجامید. با این حال، در میان تمام آثار به‌جامانده از آن دوران، کمتر اثری می‌تواند با جام ۱۶۰۰ ساله‌ای که امروزه در موزه بریتانیا (British Museum) نگهداری می‌شود، رقابت کند.

جام لیکورگوس ویژگی منحصربه‌فردی دارد و بسته به زاویه و محل قرارگیری منبع نور، تغییر رنگ می‌دهد. این اثر باستانی در نور معمولی (تابش نور از روبه‌رو) به رنگ سبز یشمی کدر دیده می‌شود، اما زمانی که منبع نور در پشت آن قرار گیرد، به رنگ سرخ یاقوتی درخشانی درمی‌آید. این شاهکار شگفت‌انگیز مهندسی اپتیک، سالیان دراز مورخان، باستان‌شناسان و استادکاران شیشه‌گر را حیرت‌زده کرده بود.

بازتولید شیشه دورنگ‌نما (دیکروئیک) در دانشگاه شفیلد

اکنون دانشمندان دانشگاه شفیلد (Sheffield University) گام بزرگی در رمزگشایی از این معما برداشته‌اند. آن‌ها با استفاده از یک دستورالعمل باستانی که از تجزیه و تحلیل قطعه‌ای از شیشه‌های اصیل «دورنگ‌نما» یا دیکروئیک (Dichroic) دوره روم به دست آمده بود، موفق به بازتولید این رفتار نوری خارق‌العاده شدند.

دکتر لیزا هولندز (Lisa Hollands)، متخصص فنی در دانشکده مهندسی شیمی، مواد و زیست‌شناسی دانشگاه شفیلد، بازسازی این شیشه را پروژه‌ای می‌داند که با اشتیاق و علاقه‌ای وصف‌ناپذیر دنبال شده است. به گفته او، پیش از این نیز پژوهشگرانی تلاش کرده بودند تا این شیشه را بسازند، اما به موفقیت‌های محدودی دست یافته بودند؛ چرا که فرآیند شکل‌گیری این پدیده در شیشه، درست به یک جادو می‌ماند.

روایت اسطوره‌ای جام لیکورگوس؛ نبرد دیونیسوس در ایلیاد هومر

بر روی بدنه جام اصلی که قدمت آن به سده چهارم میلادی بازمی‌گردد، یک نوار نقش‌برجسته (فریز) اسطوره‌ای دیده می‌شود. این صحنه، افسانه شاه لیکورگوس را دقیقاً به همان شکلی که در کتاب ششم حماسه «ایلیاد» اثر هومر روایت شده است، به تصویر می‌کشد.

این نقش‌برجسته که با تکنیک بسیار دشوار کنده‌کاری عمیق تراش خورده است، پیروزی دیونیسوس (خدای شراب در اساطیر باستان) را بر شاه لیکورگوس نشان می‌دهد؛ در حالی که لیکورگوس به سزای اهانت به دیونیسوس، در میان شاخ و برگ‌های درهم‌تنیده درخت تاک (مو) گرفتار شده است. به دلیل همین ظرافت هنری و پیچیدگی فنی، این جام در سال ۲۰۲۲ از سوی یک هیئت بین‌المللی به عنوان یکی از «هفت شگفتی شیشه‌ای جهان» انتخاب و معرفی شد.

فناوری نانو در روم باستان؛ راز تغییر رنگ شیشه چیست؟

دکتر هولندز پژوهش‌های اولیه خود را با همکاری پروفسور کارولین جکسون (Caroline Jackson)، از برجسته‌ترین متخصصان شیشه‌های دوره روم در جهان، آغاز کرد. پس از بررسی‌های مقدماتی، چالش اصلی پژوهشگران فرارسید: جایگذاری نانوذرات طلا و نقره در بافت شیشه؛ ذراتی که اندازه هر یک از آن‌ها هزار برابر کوچک‌تر از یک دانه شن است.

تیم تحقیقاتی برای رسیدن به این هدف، ابتدا توده‌ای متراکم از شیشه مذاب را آماده کرد. هنگامی که این شیشه مذاب از دماهای بسیار بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد شروع به سرد شدن کرد، نانوبلورهای (نانوکریستال‌های) طلا و نقره در اطراف ذرات درونی شیشه شروع به رشد و شکل‌گیری کردند.

فیزیک نور و نقش نانوذرات طلا و نقره

دکتر هولندز در تشریح سازوکار علمی این پدیده توضیح می‌دهد که نور سفید از طیف وسیعی از رنگ‌های گوناگون تشکیل شده است؛ واقعیتی که هنگام شکل‌گیری رنگین‌کمان در آسمان به وضوح قابل مشاهده است. نانوذرات موجود در این شیشه بسیار کوچک‌تر از طول موج‌های نور هستند و در شرایط خاص، به دلیل برهم‌کنش نور با الکترون‌های موجود در اتم‌های فلز، مانع از عبور رنگ‌های مشخصی می‌شوند.

بر اساس یافته‌های این پژوهش، زمانی که نور از درون (پشت) این شیشه عبور داده می‌شود، ذرات طلا و نقره طیف‌های نوری آبی و سبز را مسدود کرده و تنها به تناژهای قرمز و نارنجی اجازه عبور می‌دهند. در مقابل، هنگامی که نور به سطح بیرونی شیشه تابیده و بازتاب می‌یابد، این نانوذرات باعث پراکندگی نور شده و رنگ سبز یشمی مات را در برابر چشمان بیننده ایجاد می‌کنند.

هولندز با لحنی شوخ‌طبعانه می‌افزاید که اگر شیشه‌گران روم باستان می‌توانستند آزمایش‌های امروزی او را تماشا کنند، احتمالاً می‌خندیدند و می‌پرسیدند که چرا دانشمندان مدرن روش انجام چنین کار ساده‌ای را نمی‌دانند!

پیوند هنر باستان و معاصر؛ خلق تندیس شیشه‌ای جدید

در ادامه این پروژه، دانشگاه شفیلد به الیوت واکر (Elliot Walker)، هنرمند برجسته شیشه‌گر، مأموریت داد تا این جلوه نوری باستانی را در قالب یک تندیس شیشه‌ای معاصر زنده کند. این مجسمه جدید با تلفیق داستان اسطوره‌ای لیکورگوس و تندیس مشهور «اطلس فارنسه» (Farnese Atlas) طراحی شده است.

در این اثر هنری، به جای کره آسمانی که بر دوش اطلس قرار دارد، یک جام شیشه‌ای جایگزین شده است تا ادای احترامی به «همزاد باستانی» خود باشد. به باور واکر، خلق این اثر پیوندی عمیق و قدرتمند میان هنرمندان امروز و استادکاران رومی برقرار کرده است. این تندیس پیش از انتقال دائمی به موزه شیشه ترنر (Turner Museum of Glass)، از ۶ تا ۱۵ نوامبر در جریان رویداد «جشنواره ذهن» دانشگاه شفیلد، در گالری میلنیوم (Millennium Gallery) به نمایش درمی‌آید.

دشواری‌های تولید در کوره‌های باستانی و کارکرد آیینی جام

پروفسور ایان فری‌استون (Ian Freestone)، استاد بازنشسته مواد باستانی در کالج دانشگاهی لندن (UCL)، یادآور می‌شود که در دهه ۱۹۶۰ میلادی نیز تلاش‌هایی برای بازسازی شیشه‌ای با رنگ مشابه صورت گرفته بود. با این حال، پروژه دانشگاه شفیلد بسیار جاه‌طلبانه‌تر و دقیق‌تر است و توانسته به طیف‌های واقعی سبز و قرمز جام لیکورگوس بسیار نزدیک‌تر شود.

فری‌استون ابراز هیجان می‌کند که به لطف این آزمایش، برای نخستین بار توانسته دشواریِ دستیابی به این رنگ‌ها را از نزدیک لمس کند. به اعتقاد او، این دستاورد به باستان‌شناسان کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه کار واقعی صنعتگران رومی در کارگاه‌های باستانی داشته باشند.

حساسیت شدید به دمای کوره؛ شانس بزرگ شیشه‌گران رومی

به گفته پروفسور فری‌استون، آزمایش‌های جدید نشان داد که رنگ نهایی شیشه تا حد بسیار زیادی به شرایط درون کوره بستگی دارد. به عبارت دیگر، قرار دادن شیشه در نقاط مختلف یک کوره، رنگ‌های کاملاً متفاوتی را به وجود می‌آورد. این حساسیت شدید رنگ به موقعیت قرارگیری در کوره، ثابت می‌کند که کنترل دقیق رنگ برای شیشه‌گران رومی بسیار دشوار بوده است و به نظر می‌رسد آن‌ها در ساخت شیشه جام لیکورگوس، به معنای واقعی کلمه «برنده جایزه بزرگ» شده‌اند.

نمادشناسی رنگ‌ها و نامه امپراتور هادریانوس

فری‌استون همچنین با اشاره به نظریه‌ای علمی مبنی بر اینکه تغییر رنگ از سبز به قرمز نمادی از فرآیند رسیدن انگور و تبدیل آن به شراب است، بر اهمیت نمادین این رنگ‌ها تأکید می‌کند. از آنجا که در صحنه حکاکی‌شده روی جام، شاخه‌های تاک در حال کشاندن لیکورگوس به جهان زیرین (دنیای مردگان) هستند، احتمال می‌رود که این جام در نوعی مراسم آیینی نوشیدن شراب مورد استفاده قرار می‌گرفته است.

اسناد تاریخی نیز وجود چنین ظروفی را در روم باستان تأیید می‌کنند. در نامه‌ای منسوب به امپراتور هادریانوس (هادریان) خطاب به شوهرخواهرش در رم، امپراتور اشاره می‌کند که جام‌های رنگارنگ و تغییر رنگ‌دهنده‌ای را که کاهن یک معبد به او هدیه داده، برایش فرستاده است و از او می‌خواهد که از این جام‌های گران‌بها در ضیافت‌های ویژه روزهای جشن و عید استفاده کند.

نتیجه‌گیری

بازسازی موفقیت‌آمیز شیشه جام لیکورگوس توسط محققان دانشگاه شفیلد، نشان می‌دهد که صنعتگران روم باستان بیش از ۱۶۰۰ سال پیش، بدون داشتن تجهیزات آزمایشگاهی مدرن، به درک تجربی حیرت‌انگیزی از فناوری نانو و مهندسی اپتیک دست یافته بودند. هرچند کنترل دقیق شرایط کوره برای تولید این شیشه‌های دورنگ‌نما کاری بسیار دشوار و گاه وابسته به شانس بوده است، اما ترکیب هوشمندانه نانوذرات طلا و نقره با هنر تراشکاری اسطوره‌ای، جام لیکورگوس را به یکی از بی‌بدیل‌ترین میراث‌های علمی و هنری تاریخ بشر تبدیل کرده است.