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唐· 斯圖基（Don Stookey）原以為自己把實驗搞砸了。在1952年的一天，這位康寧玻璃廠（Corning Glass Works）化學家將一塊光敏玻璃的樣本放到火爐中，將溫度設定在600攝氏度。在加熱過程中的某個時刻，一名控制員犯了錯誤，將溫度提升到900攝氏度。斯圖基原本以為這塊玻璃將會熔化，火爐也將被燒毀；但當他打開爐門時卻奇怪地發現，這塊鋰硅酸鹽玻璃已經變成了一塊奶白色的薄板。當他試圖拿出這塊薄板的時候，由于鉗子未能夾緊的緣故，導致這塊玻璃樣本滑落在地，但卻沒有摔碎，而是彈了起來。

斯圖基后來入選了美國國家發明家名人堂（National Inventors Hall of Fame），但在當時他并不知道自己偶然間發明了第一塊有機微晶玻璃，這種材料隨后被康寧命名為“微晶玻璃”（Pyroceram），其重量比鋁要輕，但強度卻高于高碳鋼，與常規的鈉鈣玻璃相比則要高出許多倍。到最后，微晶玻璃找到了自己的定位，被用于從導彈鼻錐到化學試驗室等各個領域中。此外，這種材料還能被用在微波爐中。在1959年，微晶玻璃第一次用于太空時代的用餐器具：Corningware（康寧餐具）。

對于康寧的命運來說，這種材料可以說是天降恩賜。不久以后，這家公司就啟動了Project Muscle項目，這是一項大規模的開發項目，目的是探索其他可增強玻璃的方式。隨后這個項目取得了突破性的進展，康寧的科學家們在對當時來說最新開發出來一種增強玻璃的方法（具體操作是將玻璃浸在一盆加熱后的鉀鹽中）進行微調時發現，在特定的玻璃成分組成中加入鋁，然后再將其浸入鉀鹽中，就能帶來卓越的強度和耐久性。科學家們迅速進行了一系列的測試來考驗其強度，如從九層高的建筑物上向下投擲強化玻璃杯，以及使用凍雞猛烈撞擊玻璃（這種玻璃的內部代號為 0317）等。實驗發現，這種玻璃能彎曲和扭曲至非常高的程度，然后才會破裂；從數據上來看，這種玻璃能承受每平方英寸10萬磅（相當于每平方米7.03 萬噸）的壓力。而與此相比，普通的玻璃僅可承受每平方英寸7000磅（約合每平方米4920噸）的壓力。在1962年，康寧開始出售這種被其命名為 Chemcor的玻璃，認為這種玻璃能用于公用電話亭、監獄窗戶和眼鏡等產品。

在最開始的時候，這種玻璃吸引了很多人的興趣，但其銷售速度卻很緩慢。確實有些公司下單購買這種玻璃，用來生產安全眼鏡等產品。但是，這些產品隨后被召回，原因是廠商對玻璃碎裂時可能產生的爆炸性后果感到擔心。Chemcor看起來原本也會是一種用于汽車擋風玻璃的好材料，而且確實也曾出現在由美國汽車公司（American Motors）生產的Javelin（標槍）汽車上，但大多數汽車制造商都并不相信這種新的強化玻璃值得讓它們付更多錢——尤其是這些制造商從二十世紀三十年代開始就在使用膠合玻璃，而這種玻璃看起來一直都表現良好。

康寧發明了一種昂貴的升級版玻璃，但卻無人問津。雖然碰撞測試表明這種擋風玻璃能讓“頭部減速度大幅提高”，但仍舊無補于事，原因是這種效果或許能讓Chemcor毫發無損，但人的頭蓋骨卻沒有那么堅硬。在向福特汽車及其他汽車制造商推銷這種玻璃的努力以失敗告終以后，康寧在1971年關閉了Project Muscle項目，廢置了Chemcor玻璃。但這種玻璃是一種解決方案，只是不得不等待合適的問題浮出水面。

從空中俯瞰，康寧位于紐約州北部的公司總部大樓看起來就像是《太空入侵者》（Space Invaders）中的外星異形：這幢大廈是由建筑師凱文·洛奇（Kevin Roche）在二十世紀九十年代早期設計的，其結構以錯列的方式成扇形散開。但從地面上來看，彩色的窗戶和延長的屋檐則讓這幢大廈看起來更像是一座光亮的、未來主義派的日本宮殿。康寧首席執行官魏文德（Wendell Weeks)的辦公室在這幢大廈的二樓，從辦公室的窗口望出去可以看到希芒河（Chemung River）。正是在這里，已故蘋果聯合創始人史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）曾給53歲的魏文德帶來過一個看起來是不可能的任務：生產數百萬平方英尺的超薄超強度玻璃，而那時這種玻璃根本就不存在。而且，喬布斯還要求魏文德在六個月時間里完成這項任務。他們兩人合作的故事——包括喬布斯嘗試訓誡魏文德，讓他知道玻璃的原則，以及喬布斯堅持認為這種壯舉是可以實現的，諸如此類——已經廣為人知。但是，魏文德到底是如何圓滿地完成了這項任務并非很多人了解的事情。

魏文德在1983年加盟康寧，曾負責管理這家公司的電視和特種玻璃業務，隨后在2005年出任首席執行官。如果你跟他討論有關玻璃的問題，那么他會將其描述為一種具有異國情調的、美麗的東西——而且還是一種自身潛力才剛剛開始被科學家解密的材料。他會滔滔不絕地講述玻璃固有的可觸摸性和真實性，只不過到最后會演變成討論有關無線電頻率透明度的問題。“玻璃的設計價值中存在一種基本事實。”魏文德說道，他手中拿著一個清澈透明的玻璃透鏡。“它就像是一種偶然拾得的天然藝術品；它能給人帶來很酷的觸感；它擁有十分光滑的表面。對于這種東西，你真正想要的會是它能活躍起來，那將是一種完美的產品。”

魏文德和喬布斯同樣都欣賞完美的設計，同樣都著迷于雕琢細節，也同樣都會被巨大的挑戰和偉大的想法所吸引。不過，喬布斯的管理風格是獨斷專行的，而魏文德（跟康寧的許多前任首席執行官一樣）則傾向于鼓勵某種程度上的反抗。“我自己與任何搞科研工作的科學家之間不存在任何隔閡。”他說道。“我們能以一種非常放松的方式在這些小型團隊中共事——說來放松，實際上仍是高度緊張的。”

事實上，雖然康寧是一家規模龐大的公司——擁有2.9萬名的員工，2011年的營收為79億美元——但仍舊擁有小公司的思考和行動方式，這與其相對偏遠的地理位置、在 1%上下徘徊的年度人才流失率以及龐大的傳統制度有關。（斯圖基現在已是97歲高齡，但他和其他的傳奇性人物仍舊在蘇利文公園（Sullivan Park）的康寧研發中心的會議室和實驗室中徜徉。）“我們這里都是終身奉獻者。”魏文德微笑著說道。“我們認識彼此已有很長時間。我們成功過許多次，也失敗過很多次。”

魏文德和喬布斯之間最初進行的對話之一實際上與玻璃無關。康寧的科學家正在研究顯微投影技術 ——具體的說，是如何使用人造綠色激光的更好方法。這個想法的內容是，人們不會想要盯著手機的小小屏幕來看電影和電視劇，而投影看起來是一種自然而然的解決方案。但當魏文德與喬布斯說起這個想法時，后者斥之為愚蠢的念頭。但喬布斯當時指出，他確實正致力于開發某種更好的東西——那是一種整個表面都是顯示屏的設備。后來，這種設備被命名為iPhone。

喬布斯可能曾對綠色激光不屑一顧，但對康寧來說，這種激光代表著定義這家公司的創新類型。對于康寧來說，實驗的尊嚴是不可侵犯的，以至于該公司通常都會將 10%的營收投入到研發領域中去。當電信行業泡沫在2000年破裂時，一落千丈的光光纖價格導致康寧股價從100美元直落至2002年的1.50美元，但當時這家公司的首席執行官打消了科學家的疑慮，稱康寧不僅仍要進行研究工作，而且研發還將是這家公司重拾繁榮景象的道路。

“在以技術為基礎的公司中，康寧是非常少見的能將徹底改造自身作為常態的公司之一。”哈佛大學商學院的教授麗貝卡·亨德森（Rebecca Henderson）說道，她曾研究過康寧的創新史。“知易而行難。”康寧能取得成功的原因之一就在于，這家公司不僅擁有開發新技術的能力，而且還能找出利用新技術來進行大規模生產的方法。不過，即使康寧在這兩個方面都能取得成功，制造商也經常都需要數十年時間來為康寧的創新技術找到一個合適的——而且還必須擁有夠高的盈利能力——市場。正如亨德森所指出的那樣，康寧的創新活動在很大程度上與其接受失敗的想法，然后將其應用于其他地方的意愿和能力有關。

讓Chemcor樣本重見天日的想法是在2005年突然迸發出來的，當時蘋果甚至還沒有進入手機領域。在這個想法出現以前不久，摩托羅拉發布了Razr V3，這是一款翻蓋手機，其特點是使用玻璃顯示屏取代了傳統上的高強度塑料。康寧組建了一支不大的團隊，負責研究類似于0317的玻璃是否能被重新啟用，應用于手機和手表等產品。老的Chemcor樣本有4毫米那么厚，但或許可能變薄一些。在進行了一些市場研究活動以后，公司高管認為，這種特種產品能給康寧帶來少量利潤。這個項目的代號名是“Gorilla Glass”（大猩猩玻璃）。

到喬布斯在2007年2月份打電話來的時候，這種初步的產品還沒有得到很大的發展。當時蘋果突然要求康寧大量生產1.3毫米厚的化學鋼化玻璃——這是以前從來都沒有被創造出來的東西，更不用說是生產了。從未進行過大規模生產的Chemcor是否能與某種流程“嫁接”到一起，從而創造出這種規模化的生產能？為汽車擋風玻璃量身定做的玻璃是否能在變得超薄的同時還能保持強度呢？化學鋼化工藝是否能有效地應用于這樣的一種玻璃呢？沒人知道答案。所以對魏文德來說，當時他作出的決定是任何一位傾向于采取冒險活動的首席執行官都會去做的事情。他答應了蘋果的要求。

玻璃是一種經常都會看到，以至于實際上已被人們熟視無睹的材料，但在實際上現代工業玻璃是極其復雜的一種東西。標準的鈉鈣玻璃用來生產瓶子和燈泡是很好的，但用于其他用途則會變得很糟糕，原因是這種玻璃破裂后會變成鋒利的碎片。派熱克斯（Pyrex）等硼硅酸鹽玻璃在耐熱方面可能表現優異，但需要太多的能量才能熔化。而與此同時，僅有兩種方法能來大規模生產平板玻璃，分別是“熔融下拉”（fusion draw）制程和“浮法玻璃”（float glass）制程。玻璃公司所面臨的挑戰是將一種玻璃的成分構成及其想要的特質與工藝流程進行匹配。設計公式是一個問題，然后利用這個公式來生產一種產品則是第二個問題。

無論成分構成如何，幾乎所有玻璃的的主要成分都是二氧化硅（也就是沙子）。由于二氧化硅的熔點（1720攝氏度）過高的緣故，必須使用氧化鈉等其他化學品來降低熔化溫度，從而使生產流程變得更加簡單，同時降低生產成本。而在這些化學品中，有很多恰好能將玻璃與特定的屬性融合在一起，比如說抗X射線、耐高溫或是可折射光線等。但問題也隨之而來，那就是當成分構成改變時，哪怕是最微小的調整也會讓生產出來的玻璃變成一種完全不同的材料。舉例來說，如果加入鋇和鑭等高密度元素，那么熔化溫度將會降低，但風險是可能會沉淀不均。此外，最大化玻璃的強度意味著，當這種玻璃無法承受壓力時，其碎裂的效果也更有可能會十分猛烈。玻璃是一種由“權衡取舍”法則主導的材料，這也正是玻璃的成分構成（尤其是那些經過細微調整來適應特定的生產流程的成分構成）是受到嚴密保護的秘密的原因所在。

在玻璃的生產過程中，最關鍵的步驟之一是冷卻。就標準玻璃的大規模生產而言，基本的原則是材料需要逐步地、均勻地冷卻，這樣做的目的是最小化內應力，否則玻璃就容易破裂。但鋼化玻璃的目標是在材料內層和外層之間提供更大應力，這會讓玻璃變得更有強度：加熱一塊玻璃，直到其軟化為止，然后迅速冷卻或淬火其外層表面；外層會迅速收縮，而內層則仍處于熔化狀態。在玻璃的中心冷卻時，內層也會嘗試收縮，從而拉動外層收縮；中心位置會形成一個張力地帶，而外層則被壓縮得更加緊密。如果鑿穿這種強化后的外部壓縮層，達到內部的張力地帶，那么鋼化玻璃就會最終碎裂。但是，甚至就連熱回火工藝也同樣有其限制，玻璃被強化的量級要取決于玻璃本身在冷卻時的收縮程度，而大多數的成分構成都只會適量收縮。

壓縮與張力之間的相互作用能用所謂“魯珀特王子的玻璃滴”（Prince Rupert’s drop，魯珀特是萊茵王子，據說他喜歡用這種方式來惡作劇）的方法來進行最好的展示，也就是把熔化后的玻璃滴入冰水中，然后這些蝌蚪形狀的玻璃滴將會迅速冷卻和壓縮，其“頭部”將可承受數量龐大的“懲罰”，如連續的錘擊等。但與此同時，“尾部”的條狀玻璃則更脆弱一些；如果這一部分的條狀玻璃破裂，那么裂痕就會以每小時2000英里（約合3218千米）的速度在整個玻璃滴中迅速傳播開來，從而產生猛烈的后果。在某些情況下，“魯珀特王子的玻璃滴”會發生爆炸，發出耀眼的光芒。

用來強化玻璃的化學鋼化方法是在二十世紀六十年代開發出來的，通過所謂“離子交換”的方式來創造一個壓縮層。“大猩猩玻璃”等玻璃所包含的鋁硅酸鹽成分包括二氧化硅、鋁、鎂和納等元素，當這種玻璃被放入加熱熔化后的鉀鹽中時，就會受熱擴張。納和鉀在元素周期表中處于同一個縱列中，這意味著它們的行為是相似的。

來自于鉀鹽的熱量會提高鈉離子從玻璃中向外移動的速度，類似的鉀離子也會比較容易地游入，找到自己的位置。但是，由于鉀離子比鈉離子大的緣故，前者會更加緊密地擠在這個空間中。在玻璃冷卻時，這些離子被擠在變得狹小的空間里，這樣一來玻璃表面的抗壓應力層就形成了。與熱強化玻璃相比，化學鋼化玻璃擁有更強的表面壓縮度。

到 3月底的時候，康寧完成了自己的公式設計。但是，這家公司還需要生產出這種玻璃。發明一種新的制造工藝是不可能的，因為那可能需要幾年時間。為了在蘋果給出的最后期限以前完成這項工作，康寧的兩名成分構成科學家亞當·埃里森（Adam Ellison）和馬特·德吉內卡（Matt Dejneka）接到了一項任務，內容是找出如何改造公司已在使用的一種工藝，并對其進行故障排解。他們需要找出一種適合的工藝，能讓康寧在短短幾個星期時間里生產出大量超薄的玻璃。

當時實際上僅有一種選擇，那就是“熔融下拉”制程。在這種制程中，熔化后的玻璃會從一個水箱被倒入一條被稱為“隔熱管”（isopipe）的耐火槽中，從這條耐火槽的兩邊外溢，然后在隔熱管的下方重新匯聚，由滾動按照規定的速度“下拉”，從而形成連續不斷的玻璃薄片；下拉的速度越快，那么玻璃也就會越薄。

康寧旗下一家擁有“熔融下拉”工藝的美國工廠位于肯塔基州的哈羅斯伯格（Harrodsburg）。在2007年初，這家公司7個15英尺（約合4.6米）高的水箱都裝得滿滿當當，每個水箱每小時都會生產出1000磅（約合456千克）以上用于電視面板的LCD玻璃，只需一個水箱就能滿足蘋果最初的要求。但首先要做的是，老Chemcor的成分構成必須重新進行公式設計。這種玻璃不僅需要1.3毫米的厚度，而且還必須擁有更好的視覺特性，比如說能用作公用電話亭的窗格玻璃等。埃里森和他領導下的團隊有6個星期時間來重新設計公式。為了能與“熔融下拉”制程兼容，這種玻璃還需在相當低的溫度下擁有特別的延展性，就像是口香糖那樣。問題在于，無論你做什么事情來提高玻璃的膠黏性，都會傾向于讓其變得更加難以熔化。這些成分構成科學家發現，通過同時改變成分構成的7種單個部分的方式——包括改變幾種氧化物的水平和加入一種新的秘密成分等——他們可以提高玻璃的粘性，同時還能生產出一種具有較高抗壓應力和離子交換速度更快的玻璃。水箱在2007年5月份正式啟動，到6月份已經可以生產出足以覆蓋7個足球場的“大猩猩玻璃”。

在短短5年時間里，“大猩猩玻璃”已經從一種材料變成了一種美學——那是一種無縫的分割，能將我們物理上的自我與口袋中所攜帶的數字化身區分開來。我們觸摸設備的外層，我們的身體會讓顯示屏下面的一個電極與其“鄰居”之間的電路成為閉合的，從而將動作轉換為數據。現在這種玻璃已經用于全球范圍內的750多種產品和33個品牌，包括筆記本電腦、平板電腦、智能手機和電視等。如果你曾觸摸、滑動或愛撫一種電子設備，那么就很有可能曾與“大猩猩玻璃”親密接觸過。

康寧來自于這種玻璃的營收已經從2007年的2000萬美元大幅增長至2011年的7億美元。除了觸摸屏以外，這種玻璃還有其他的用途。在今年召開的倫敦設計節上，Eckersley O’Callaghan——負責蘋果某些最具標志性的專賣店進行設計的公司——發布了一種類似于蛇紋石的玻璃雕塑，完全由“大猩猩玻璃”制成。這種玻璃甚至有可能再次變成擋風玻璃：康寧正在展開相關談判，可能會將這種玻璃安裝在未來的跑車車型上。

在今天，兩條黃色的機械臂會抓起5英尺（約合1.52米）見方的“大猩猩玻璃”面板，將其放在木箱里。這些木箱會從哈羅斯伯格通過卡車運輸的方式運送到路易斯維爾（Louisville），然后裝載到一輛西行的火車上；在達到西海岸以后，這些玻璃會被裝載到貨船上，運向康寧旗下位于中國的一家“最后修整”工廠，在那里這些玻璃會在裝滿熔化鉀的器具中“洗澡”，然后被切割成可被觸摸的長方形。當然，雖然這種玻璃擁有那么多魔力般的屬性，但如果迅速瀏覽互聯網領域中發生的事件，那么就會發現“大猩猩玻璃”經常都會失敗，而且有些時候這種失敗非常引人注目。當手機掉到地上時，這種玻璃會破裂開來；在被彎折的時候，這種玻璃會出現蜘蛛紋；如果有人坐在這種玻璃上，那么也會壓出裂縫。“大猩猩玻璃”畢竟也是玻璃，而這也正是康寧的一個團隊為何要花時間對其進行改良的原因所在。

“我們將這個稱為‘挪威之錘’。”“大猩猩玻璃”家族所有新玻璃開發工作的負責人杰明·艾敏（Jaymin Amin）說道，他從一個木箱中拉出了一個金屬圓筒，這個工具被飛機工程師廣泛用于測試飛機鋁制機身的強度。但艾敏對這種工具的使用方式則是，他將這種裝有彈簧的沖擊錘體向后拉，然后再放手，從而釋放出2焦耳的力量，對一塊1毫米后的玻璃進行打擊，這種力量足以在一塊木頭上打出一個凹痕，但這塊玻璃卻毫發無損。

“大猩猩玻璃”的成功對康寧來說代表著某種獨特的挑戰，這是這家公司首次面臨著如此迅速的迭代需求：每次有新版本的玻璃發布時，這種玻璃在特定領域中的表現都需要受到監控，目的是確保其可靠性和穩健性。為了做到這一點，艾敏及其領導下的團隊搜集了數以百計的已破裂“大猩猩玻璃”手機。“幾乎所有的破裂，無論是大是小，都是從一個點開始的。”康寧的高級研究科學家凱文·雷曼（Kevin Reiman）說道，他指向一部HTC Wildfire手機的一塊幾乎看不到的芯片。他的面前擺著許多顯示屏破裂的手機，這部HTC手機是其中之一。一旦能找到那個點，那么就能開始對裂縫進行測量，從而了解張力是如何作用到玻璃上的；如果能復制一次破裂的過程，那么就能研究出破裂是如何傳播的，并設法防止破裂的發生，無論是通過改變成分結構改變的方式，還是通過化學強化的方式。

在這種信息的“武裝”下，艾敏的團隊致力于一次又一次地重新創造精確的破裂過程，他們使用杠桿式壓力機、滴落試驗器、自由引力球體墜落以及多種工業彎折設備來進行這種測試，甚至還動用了一個高速攝像機，能以每秒鐘100萬幀的速度來研究曲折和裂紋是如何傳播的。

所有這種毀壞和有控制的故意破壞的實驗終于取得了成效。與最初版本的“大猩猩玻璃”相比，“大猩猩玻璃2”的強度提高了20%，而第三個版本則將在明年初面世。康寧的成分構成科學家將抗壓應力推升到了極限，從而完成了這項任務——對于第一個版本的“大猩猩玻璃”，他們是相對保守的——與此同時，科學家們還設法避免了爆炸性破裂的可能性。不過，這種玻璃仍舊是一種相對易碎的材料。雖然這種脆弱的材料在受到壓力時傾向于十分強硬，但在面臨張力時卻會變得非常脆弱：如果你彎折這種玻璃，那么就可能導致其破裂。對“大猩猩玻璃”來說，關鍵的問題在于壓縮層會讓裂紋不會傳播到材料的其他部分，從而避免張力作用于這種玻璃時不會發生災難性的后果。手機掉到地上一次，顯示屏可能不會破裂，但有可能已經對其造成了足夠的損害，使其無法抗拒以后承受的力量；在這種情況下，如果手機第二次掉到地上，即使并非那么嚴重，對顯示屏來說也可能會是致命的。對于一種一切都與“權衡取舍”法則有關的材料來說，這是一種無可避免的后果。

現在讓我們回到康寧的哈羅斯伯格工廠看一看。一名身穿黑色“大猩猩玻璃”T恤衫的男子正在引導一張100微米厚（大約相當于鋁箔紙的厚度）的玻璃薄片通過一系列的滾筒。這臺機器看起來就像是一部印刷機，而從這臺機器中蜿蜒而出的玻璃就像是巨大的、微微發光的透明紙。這種超薄的、可卷動的材料被稱為 Willow。與“大猩猩玻璃”不同的是，Willow更像是“雨衣”，而“大猩猩玻璃”則被用作“裝甲”。Willow分量很輕，也很耐用，擁有很大的潛力。康寧的設想是，這種玻璃將可促進有彈性的智能手機設計和超薄的、可卷動的OLED顯示屏。對電力公司來說，也能使用Willow生產柔韌的太陽能電池。康寧甚至還構想了一種擁有玻璃頁面的電子書。

到最后，Willow將以龐大的卷軸的形式交貨————前提是，要有人下單購買這種玻璃——每個“卷軸”都最多有500英尺（約合152米）那么長。就現在而言，成卷的Willow玻璃還靜靜地躺在哈羅斯伯格工廠的地面上；它是一種解決方案，正等待著合適的問題的降臨。

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