Александр Ферсман - Занимательная минералогия
На следующее утро мы увидим, что на дне обоих стаканов выпал осадок маленьких кристалликов; одни очень маленькие, другие побольше. Осторожно сольем наши растворы в стаканы, а сами выберем щипчиками наиболее крупные и аккуратные кристаллики, пять-шесть штук, вытрем их мягкой промокательной бумагой. Теперь очистим от мелкого сверкающего осадка оба кристаллизатора, хорошенько вымоем их и вновь вольем в них наши растворы, а потом осторожно щипчиками положим на дно отобранные кристаллики так, чтобы они не касались друг друга. Мы могли бы сделать еще иначе: накануне опустить в раствор ниточку, которая покрылась бы кристалликами; мы могли бы оставить из них только один или два, а затем ниточку снова опустить в наш кристаллизатор так, как это изображено на рисунке.
Кристаллизатор с растущими кристаллами. Один из них подвешен на ниточке.
Через день утром, приподняв бумажку, мы увидим, что кристаллики немного выросли; мы осторожно их повернем на другой бок и снова оставим на день. Так день изо дня они будут расти и увеличиваться. Правда, иногда мы заметим, что вокруг них снова осели маленькие сверкающие кристаллики. Тогда надо почистить стакан, вынуть наших питомцев, всё хорошо промыть, вытереть и снова, налив всё тот же раствор, осторожно положить кристаллики. Так будут расти на наших глазах кристаллы, и мы можем каждый день следить за их ростом и на тысячу ладов менять эти опыты и изучать целый мир явлений кристаллизации.
Прежде всего мы подметим, что все кристаллы в одном и том же кристаллизаторе совершенно одинаковы, но вместе с тем кристаллы квасцов совсем не похожи на кристаллы медного купороса.
Природные кристаллы разных минералов: корунда, берилла, везувиана, граната, топаза, лейцита.
Мы можем сделать несколько опытов: положим кристаллы чистых белых квасцов в наш кристаллизатор с купоросом. Никакого толку из этого не выйдет: кристаллики или растворятся, или покроются в беспорядке мелкими синими блесточками. Но сделаем опыт иначе: купим в той же аптеке хромовых (красно-фиолетовых) квасцов и по всем правилам нашего искусства будем их кристаллизовать в отдельном кристаллизаторе. Потом опустим в него наши белые кристаллы квасцов, а красные квасцы поместим в белый раствор; получится интересная картина: красно-фиолетовые кристаллы будут продолжать расти и обрастать белым, а белые — наоборот. Можно даже получить полосатые (зонарно окрашенные) кристаллики, поочередно перемещая их.
Можно сделать еще так: прибавить к раствору белых квасцов буры и начать кристаллизацию; кристаллы наших квасцов будут расти, но они будут не совсем похожи на первые.
Мы подметим в них, кроме восьми сверкающих граней-плоскостей, еще шесть неправильных. Можно прибавлять другие примеси, и наши кристаллики будут каждый раз изменяться в своем внешнем облике.
Обломаем теперь уголок кристалла и положим его в раствор, — уголок скоро зарастет и сам кристалл себя вылечит.
Обломаем у него все углы, обточим ребра, окатаем наш кристаллик в шар и снова опустим в раствор, — медленно, но постепенно он зарастет, и в этом случае из него опять-таки вырастет большой кристалл.
Опытный кристаллограф на тысячу разных ладов может менять свои опыты, и каждый раз он будет убеждаться, что целый ряд законов, очень строгих и очень постоянных, управляет миром кристаллов.
На особых точных приборах, называемых гониометрами, он производит измерение таких кристаллов и очень скоро убеждается, что у них, например, величина углов весьма постоянна и что у кристалла квасцов угол его пирамидки, где бы и когда бы мы его ни измеряли, равен очень точно определенному числу градусов: 54 градуса 44 минуты и 8 секунд.
Кристаллограф готовит из кристаллов тонкие пластинки (шлифы) толщиною в сотые доли миллиметра и пропускает через них луч света. В большинстве кристаллов этот луч превращается в два луча с совершенно особыми свойствами. Кристаллограф видит замечательное разнообразие свойств и признаков: один и тот же кристалл в разных своих частях обладает разной твердостью; в одних направлениях он пропускает электричество, в других — нет.
Целый новый мир открывается перед исследователем кристаллов, и постепенно выясняется, что построенное по строгим законам вещество наполняет весь мир.
Ученый любуется не только большими розовыми кристаллами полевых шпатов в гранитах наших набережных — он видит их в микроскопе, когда изучает тонкие пластинки наших известняков или песчаников. Он их подмечает в еще более тонких приборах — рентгеновских аппаратах. В самой простой глине или в саже дымовых труб и почти во всех веществах законы образования кристаллов управляют веществом.
Мы должны изучать рост кристаллов. Кристаллизуйте разные соли, задумывайте разные опыты, залечивайте обломки, растите шарики, каждый день заботьтесь о ваших питомцах и проникайте в великие законы мира — законы кристалла.
Как построен мир из кристаллов и атомов
Мы видим мир в особом виде, и, как ни проницателен наш взор, он видит предметы лишь определенных величин.
То, что стоит за пределами чувствительности глаза, нам недоступно. Горы, леса, люди, звери, дома, камни, кристаллы, всё, что окружает нас, — всё это мы различаем нашими глазами. Но мы не можем рассмотреть, как построена каждая вещь или предмет, как из мельчайших клеточек построено живое вещество и как из еще более мелких кирпичиков построена вся природа.
Представим себе на минуту невозможное: наши глаза способны увеличивать всё в десятки миллиардов раз, а сами мы, подобно Гулливеру, остаемся такими же, какими мы являемся сейчас. Всё окружающее нас — горы, моря, города, деревья, камни, простор полей — всё исчезает, и мы попадаем в какой-то новый, странный мир.
Не знаю, бывал ли читатель когда-либо в еловом лесу, правильно посаженном грядками: вокруг большие деревья идут стройными рядами, и далеко-далеко уходит глаз между ними. Когда вы стоите в точке с кружком, как это изображено на рисунке, такие ряды тянутся направо и налево, вперед и назад. Когда вы отступаете на шаг назад (в место, обозначенное на рисунке крестиком), новые ряды открываются в других направлениях; весь лес перед вами рисуется в виде странной решетки.
То же испытали бы мы, если бы наши глаза стали увеличивать в миллиарды раз окружающий мир. Мира предметов больше бы не стало: всё нежданно перед нами заменилось бы такими же стройными и бесконечными решетками.
Длинные ряды тянулись бы не только вбок, как в лесу, а вверх и вниз, во все стороны. А сама решетка была бы образована не деревьями, а маленькими шариками, которые висели бы в воздухе на расстоянии нескольких метров или десятков сантиметров друг от друга, в строжайшем порядке.
Так иногда висят электрические лампочки в залах библиотек, аудиторий, клубов. Мы оказались бы в замечательно красивом лесу. В одной части леса, там, где случайно наш глаз упал бы на кусочек или щепотку порошка соли, мы увидели бы ровные и прямые ряды, так, как это показано на рисунке.
Кристаллическая решетка на плоскости.
Кристаллическое строение поваренной соли — хлористого натрия. Черные кружочки — атомы хлора; белые — атомы натрия.
Нас окружил бы еще более сложный и красивый переплет решеток, если бы мы смело вошли внутрь частицы известняка или же куска железа, меди.
Каждое вещество Земли отличалось бы особыми решетками, и в этом таинственном мире висящих в пространстве шариков мы больше ничего, кроме шариков, не различили бы.
Сами предметы и вещи измерялись бы тысячами километров. Толщина пальца превращалась бы в расстояние от Ленинграда до Урала, и даже спичка в наших глазах превращалась бы в дубину толщиной в триста двадцать пять километров — расстояние от Москвы до Бологое.
В новом мире ничего не было бы, кроме бесконечных рядов сеток, решеток, как бы отдельных петель, — всюду ничтожные по размерам шарики в мировом пространстве, загадочные «точки» вещества.
Мы должны пояснить эту картину читателю: эти сетки и решетки из шариков, расположенных по каким-то очень определенным законам геометрии, есть не что иное, как те прекрасные образования, которые мы называем кристаллами.
Почти весь мир кристалличен, и лишь немногие вещества состоят из хаоса этих же точек.
Те красивые кристаллы, которые растут в наших кристаллизаторах, или те, которые мы встречаем в горах, — не что иное, как внешнее проявление законов мельчайших сеточек. Теперь нам удалось изучить построение этих решеток и сеток того мира, о котором мы говорили. Но присмотримся более внимательно, заострим еще больше наш взор и усилим увеличение наших глаз еще в тысячу раз.
