Trước tiên hãy thử nhìn qua cửa sổ, nếu có mắt kính thì nên đeo vào hoặc cũng có thể bạn sẽ muốn sử dụng cặp ống nhòm hay kính lúp chẳng hạn? Bây giờ bạn đang thấy những gì? Thực chất dù cho bạn thấy gì đi nữa thì nó cũng không phải là những lớp kính trong suốt ở trước mặt. Đã bao giờ bạn tự hỏi làm thế nào mà chất rắn có thể trong suốt hay chưa? Để hiểu được điều đó, bạn phải thực sự biết thuỷ tinh là gì và nó xuất hiện từ bao giờ. Tất cả đều bắt nguồn ở vỏ Trái Đất, nơi có hai thành phần phổ biến nhất là silic và oxy. Chúng phản ứng với nhau để hình thành nên silic đioxit (SiO2) và các phân tử của chúng được sắp xếp thành một dạng tinh thể cân đối được gọi là thạch anh. Thạch anh thường được tìm thấy trong cát, nơi bị bao phủ bởi rất nhiều hạt li ti và là thành phần chính tạo nên hầu hết các loại thuỷ tinh. Nếu tinh ý, bạn sẽ nhận ra rằng thuỷ tinh không được làm từ những mảnh vụn của thạch anh. Thêm một điều nữa, ở các phần viền của các hạt khi bị cứng lại và những lỗi nhỏ ở phía trong cấu trúc của tinh thể sẽ phản chiếu và phân tán các tia sáng chiếu vào chúng. Nhưng khi thạch anh đạt đến giới hạn chịu nhiệt, những năng lượng vừa tăng thêm sẽ khiến các phân tử dao động cho đến khi các liên kết giữa chúng bị phá vỡ và trở thành dạng lỏng, cũng giống như những viên đá tan thành nước. Tuy nhiên, không giống như nước, chất lỏng silic đioxit không trở về tinh thể rắn khi gặp lạnh. Thay vào đó, khi những phân tử dần dần mất đi năng lượng, nó sẽ ít có khả năng di chuyển tới vị trí theo đúng thứ tự. Kết quả của quá trình đó được gọi là chất rắn không hình dạng. Một vật liệu rắn với những cấu trúc hỗn loạn của chất lỏng cho phép các phân tử tự do lấp đầy các khoảng trống bất kì. Điều đó khiến bề mặt của thuỷ tinh được đồng nhất ngay cả dưới ống kính hiển vi và cho phép ánh sáng đi xuyên qua nó mà không cần phân tán nó ở nhiều hướng khác nhau. Nhưng điều vẫn chưa thể giải thích lý do vì sao ánh sáng có thể xuyên qua thuỷ tinh mà không bị hấp thụ như hầu hết các chất rắn khác. Vì vậy, hãy thử nghiên cứu đến những hạ nguyên tử của chúng. Hầu hết mọi người đều biết các nguyên tử bao gồm hạt nhân với các điện tử (electron) chuyển động theo quỹ đạo nhất định nhưng điều bất ngờ hơn là giữa chúng hầu hết là khoảng không. Trên thực tế, nếu một nguyên tử có kích thước bằng một sân vận động thì hạt nhân cũng chỉ như hạt đậu nhỏ nằm ở trung tâm trong khi electron thì như những hạt cát nằm trên ghế khán đài. Vì thế, nó tạo ra rất nhiều khoảng trống cho ánh sáng xuyên qua mà không bị phân tán bởi bất kì yếu tố nào. Câu hỏi thực chất không phải là "tại sao thuỷ tinh lại trong suốt?" mà là "tại sao không phải tất cả vật chất đều trong suốt?" Câu trả lời là vì nó tuỳ thuộc vào mức năng lượng khác nhau của electron trong một nguyên tử. Hãy thử nghĩ về sự khác nhau giữa các hàng ghế trong một sân vận động. Một electron ban đầu được chỉ định ngồi ở một hàng nhất định nhưng nó có thể chọn một hàng ghế tốt hơn, phù hợp với mức năng lượng của mình. Với năng lượng nó, nó có thể hấp thụ một trong những proton ánh sáng đi xuyên qua nguyên tử để để cung cấp lượng năng mà electron cần. Nhưng có một nhược điểm là lượng năng từ proton phải ở mức vừa phải để có thể đẩy electron lên hàng tiếp theo. Nếu không, nó sẽ để proton đi qua và đó chính là điều xảy ra trong thuỷ tinh. Các hàng ghế nằm ở quá xa nên khi proton của ánh sáng có thể nhìn thấy được không đủ năng lượng cung cấp cho electron nhảy hàng. Mặt khác, proton từ tia cực tím sẽ mang theo lượng năng vừa đủ và được hấp thụ toàn bộ. Đó là lý do khiến bạn không bị cháy nắng khi ở trong không gian kính. Tính chất đặc biệt này giữa chất rắn và sự trong suốt đã mang lại cho thuỷ tinh nhiều công dụng qua từng thể kỷ. Từ những cửa sổ cho ánh sáng xuyên qua, và ngăn được các yếu tố thời tiết ở bên ngoài, hay các thấu kính cho phép chúng ta nhìn ra vũ trụ lẫn những thứ nhỏ bé ở xung quanh. Khó có thể hình dung tương lai sẽ như thế nào nếu không có thuỷ tinh. Và với loại vật liệu quan trọng như vậy nhưng chúng ta lại ít khi nghĩ tới và tác động của nó đối với đời sống. Cũng vì đặc tính quan trọng và hữu dụng là nhẵn nhụi và trong suốt nên đôi khi chúng ta quên rằng nó vẫn luôn ở đó.
