W świetle padającym z przodu jest jadeitowozielony. Po podświetleniu od tyłu staje się rubinowoczerwony. Kielich Likurga powstał w IV wieku, ale mechanizm tej niezwykłej przemiany wyjaśniono dopiero dzięki współczesnej mikroskopii. Sekret rzymskiego arcydzieła kryje się w metalicznych cząstkach około tysiąca razy mniejszych od grubości ludzkiego włosa.
Szklane arcydzieło z czasów Cesarstwa Rzymskiego
Kielich Likurga, przechowywany w British Museum w Londynie, jest jednym z najlepiej zachowanych rzymskich naczyń typu diatreta, nazywanych również kielichami ażurowymi lub klatkowymi. Ma około 16 centymetrów wysokości i waży około 700 gramów.
Takie naczynia powstawały z grubego, szklanego półfabrykatu. Rzemieślnik mozolnie usuwał materiał, pozostawiając dekorację przestrzenną połączoną ze ścianką za pomocą niewielkich, szklanych mostków. Jeden błąd mógł zniweczyć wiele tygodni pracy, dlatego zachowane egzemplarze świadczą o niezwykłych umiejętnościach późnorzymskich szlifierzy.
Kielich Likurga jest wyjątkowy również dlatego, że przedstawia rozbudowaną scenę figuralną. Ukazuje trackiego króla Likurga oplątanego przez winorośl i atakowanego przez postacie związane z Dionizosem.
Dlaczego Likurg został oplątany winoroślą?
Według mitu Likurg sprzeciwił się Dionizosowi, bogu wina, płodności i religijnego uniesienia. W jednej z wersji opowieści zaatakował Ambrozję, towarzyszkę boga. Została ona przemieniona w winorośl, której pędy oplotły prześladowcę.
Scena mogła być czymś więcej niż efektowną dekoracją naczynia używanego podczas uczt. Według jednej z interpretacji zmiana barwy szkła z zielonej na czerwoną nawiązywała do dojrzewania winogron i powstawania wina. Jest to jednak hipoteza dotycząca symboliki kielicha, a nie potwierdzony zamiar jego twórców.
Inna interpretacja widzi w zwycięstwie Dionizosa nad Likurgiem polityczną aluzję do pokonania cesarza Licyniusza przez Konstantyna Wielkiego w 324 roku. Bez dodatkowych świadectw nie można rozstrzygnąć, czy rzymscy odbiorcy rzeczywiście odczytywali dekorację w ten sposób.
Jak kielich zmienia kolor?
Kielich wykonano ze szkła dichroicznego, czyli materiału, którego barwa zależy od sposobu oświetlenia i obserwacji. Kiedy światło pada na kielich od strony obserwatora, szkło wydaje się nieprzejrzyste i zielone. Gdy źródło światła znajdzie się za naczyniem, a promienie przechodzą przez jego ścianki, kielich zaczyna świecić głęboką czerwienią.
Za ten efekt odpowiadają nanocząstki zawierające przede wszystkim srebro i złoto oraz niewielką ilość miedzi. Mają zwykle od około 50 do 100 nanometrów średnicy. Nanometr jest milionową częścią milimetra, więc cząstek tych nie można zobaczyć nawet za pomocą zwykłego mikroskopu optycznego.
Ich obecność wykryto dzięki transmisyjnej mikroskopii elektronowej, w której zamiast światła wykorzystuje się wiązkę elektronów. Metoda ta pozwala badać struktury wielokrotnie mniejsze od długości fal światła widzialnego.
Światło spotyka metaliczne nanocząstki
Białe światło jest mieszaniną różnych długości fal, które postrzegamy jako kolory. Metaliczne nanocząstki zawieszone w szkle oddziałują z poszczególnymi składowymi światła w różny sposób: część energii pochłaniają, a część rozpraszają.
Znaczenie ma zjawisko nazywane rezonansem plazmonów powierzchniowych. Pod wpływem padającego światła elektrony znajdujące się w metalicznych cząstkach zaczynają zbiorowo drgać. To, które długości fal zostaną szczególnie silnie pochłonięte lub rozproszone, zależy między innymi od składu, rozmiarów, kształtu i rozmieszczenia nanocząstek.
W świetle odbitym do oczu obserwatora dociera przede wszystkim światło rozproszone o zielonkawej barwie. Kiedy światło przechodzi przez szkło, część składowych niebieskich i zielonych zostaje pochłonięta albo rozproszona, a w wiązce docierającej do obserwatora zaczyna dominować czerwień.
Jest to wynik wyjątkowo precyzyjnego połączenia składu szkła, zawartości metali i rozmiarów powstałych cząstek. Gdyby były znacznie mniejsze, większe lub inaczej rozmieszczone, efekt mógłby wyglądać zupełnie inaczej albo nie wystąpić wcale.
Czy szkło jest minerałem?
Choć artykuły ze szkła często powstają z surowców mineralnych, samo szkło nie jest minerałem. Minerały mają uporządkowaną strukturę krystaliczną, w której atomy układają się według powtarzalnego schematu. Szkło jest materiałem bezpostaciowym – jego atomy nie tworzą regularnej sieci przestrzennej.
W bezpostaciowej masie kielicha występują jednak bardzo małe metaliczne cząstki, z których część ma budowę krystaliczną. To one nadają materiałowi niezwykłe właściwości optyczne.
Podobnie intensywne barwy występują w świecie minerałów, lecz mogą mieć zupełnie inne źródło. Rubin zawdzięcza czerwień jonom chromu zastępującym część jonów glinu w sieci krystalicznej korundu. W Kielichu Likurga kolor zależy przede wszystkim od oddziaływania światła z metalicznymi nanocząstkami rozproszonymi w szkle.
Czy Rzymianie wynaleźli nanotechnologię?
Kielich bywa przedstawiany jako przykład „rzymskiej nanotechnologii”. Określenie jest efektowne, lecz wymaga ostrożności. Rzymscy rzemieślnicy z pewnością potrafili uzyskać materiał zawierający struktury o rozmiarach nanometrycznych. Nie oznacza to jednak, że rozumieli ich budowę i działanie w dzisiejszym znaczeniu.
Nie wiadomo również, czy szkło dichroiczne wytwarzano świadomie i powtarzalnie. Zachowało się bardzo niewiele rzymskich fragmentów wykazujących podobne właściwości, a Kielich Likurga jest jedynym znanym kompletnym naczyniem z tak wyraźnym efektem.
Nanocząstki mogły powstać przypadkowo wskutek zastosowania surowców zanieczyszczonych metalami szlachetnymi albo produktów procesów metalurgicznych. Równie dobrze starożytni szklarze mogli odkryć właściwy sposób przygotowania materiału metodą wieloletnich prób, choć nie znali jego fizycznego mechanizmu.
Przypadkowe odkrycie nie wyklucza świadomego wykorzystania. Można nie znać fizyki plazmonów, a jednocześnie doskonale wiedzieć, co należy dodać do pieca i jak prowadzić wytop, aby uzyskać pożądany rezultat.
Rzeźbiarze potrafili wykorzystać niezwykłe szkło
Badania powierzchni kielicha wskazują, że rzemieślnicy usuwali materiał również od wewnętrznej strony naczynia, za niektórymi wyrzeźbionymi postaciami. W ten sposób zmniejszali grubość szkła i umożliwiali przenikanie przez dekorację ilości światła zbliżonej do tej, która przechodziła przez sąsiednie ścianki.
Sugeruje to, że twórcy świadomie uwzględniali właściwości optyczne materiału podczas wykonywania dekoracji. Mogli nie wiedzieć, dlaczego szkło zmienia kolor, ale najwyraźniej rozumieli, jak najlepiej zaprezentować ten efekt.
Nie znamy pierwotnego miejsca znalezienia kielicha. Po raz pierwszy został odnotowany dopiero w XIX wieku, a później należał do rodziny Rothschildów. British Museum kupiło go w 1958 roku. Srebrna stopa i obręcz naczynia są prawdopodobnie znacznie młodsze od samego szkła i mogły zostać dodane pod koniec XVIII wieku.
Współczesna receptura na rzymski efekt
W 2026 roku badacze z University of Sheffield poinformowali o opracowaniu powtarzalnej metody wytwarzania większych ilości szkła wykazującego podobny dichroizm.
Dr Lisa Hollands, współpracując między innymi ze specjalistką od rzymskiego szkła prof. Caroline Jackson, przygotowała materiał bazowy wzorowany na starożytnych szkłach. Następnie eksperymentowała ze źródłami złota i srebra, rodzajami pieców, temperaturą oraz dostępem tlenu. W próbach wykorzystano nawet cukier, który pomagał stworzyć warunki chemiczne sprzyjające powstawaniu metalicznych nanocząstek.
Powstałe szkło wygląda na nieprzejrzyste i zielone w świetle odbitym, a po podświetleniu staje się czerwone. Opracowanie powtarzalnej receptury nie oznacza jednak, że wiernie odtworzono warsztat rzymskich rzemieślników. Współczesny zespół korzystał z nowoczesnej wiedzy o materiałach, kontrolowanych warunków laboratoryjnych i dokładnie przygotowanych surowców.
Starożytny zabytek i współczesna nauka
Kielich Likurga łączy historię sztuki, archeologię, chemię, fizykę światła i naukę o materiałach. Jest dowodem, że niezwykłe właściwości materii wykorzystywano na długo przed powstaniem pojęć takich jak nanocząstka czy rezonans plazmonowy.
Nie wiemy, czy jego twórcy świadomie wyprodukowali szkło dichroiczne, czy też otrzymali je dzięki szczęśliwemu zbiegowi okoliczności. Wiemy natomiast, że potrafili zamienić ten materiał w jedno z najbardziej niezwykłych szklanych dzieł starożytności.
Zdjęcie w zajawce: Kielich Likurga od strony wnętrza. Widoczne są szklane postacie połączone ze ścianką naczynia niewielkimi mostkami. Fot. Vassil, CC0, via Wikimedia Commons
