В начале 80-х годов XIX в. в научных журналах стали все чаще появляться статьи и краткие сообщения, подписанные трудно транскрибируемой буквами латинского алфавита фамилией Chroustschoff.
Вот некоторые из них.
В немецких журналах: «Искусственное получение кристаллического кварца» (1882); «Об искусственном получении кварца и тридимита» (1886); «Об искусственной магнезиальной слюде» (1887).
Во французском журнале: «О синтезе некоторых минералов» (1889).
В русском бюллетене: «Об искусственной роговой обманке» (1890)…
В эпоху бурного промышленного развития и резко возросшей добычи полезных ископаемых закономерности образования различных минералов в природных условиях не могли не интересовать ученых. Не имея возможности подсмотреть рождение минералов в природе, надо было идти сложным путем всех естественных наук — путем эксперимента в лаборатории. Сказать, как обычно об опытах: «в колбе» — было бы немалой условностью; сказать: in vitro — было бы во многих случаях уже явной художественной вольностью. Стекло вряд ли выдержало бы…
Первый искусственный минерал — известный каждому геологу и широко распространенный в природе железный блеск (гематит) приготовил еще в 20-х годах XIX в. выдающийся французский химик и физик Жозеф Луи Гей-Люссак, воздействуя паром на хлорное железо. Железный блеск, изготовленный в пробирке — здесь, вероятно, почти в буквальном смысле слова, — получился совершенно таким же, как в природе. И после Гей-Люссака еще несколько искусственных минералов синтезировали с помощью газообразных веществ при обыкновенном давлении и повышенной температуре. Основной прибор был чрезвычайно прост: огнеупорная обогревательная камера с отверстиями, иначе говоря — глиняная труба с дырками. В трубу насыпали твердые химические вещества, затем помещали ее в огонь и сквозь раскаленную трубу с раскаленным подопытным веществом продували другое вещество, газообразное. Так воспроизводился один из природных минералообразующих процессов.
Второй способ — такой же древний, идущий, быть может, еще от алхимиков, — кристаллизация из расплавов. Основные аппараты — печи и тигли. Начало было положено еще в конце XVII в., когда ученые, стремясь понять природу Земли, плавили камни. В расплавы горных пород опускали другие породы — и таким способом, воспроизводя контактные процессы, получили еще несколько минералов.
И, наконец, третий способ, самый трудный и самый важный — с помощью аппаратов высокого давления.
Очень небольшое отступление — о возникшем буквально на наших глазах явлении, именуемом чаще всего довольно нелепым словом «хобби».
За какой-нибудь десяток лет хобби стало чуть ли не обязательным признаком всякого мало-мальски известного человека. Не пытаясь анализировать сие явление обстоятельно, предположим только, что внеслужебные увлечения возникли, по-видимому, как реакция на машинизацию человеческой личности в условиях современного производства, требующего узкой специализации. Не в состоянии реализовать с достаточной полнотой свою личность в производственной, профессиональной деятельности, люди проявляют себя в деятельности непроизводственной, непрофессиональной, так сказать неофициально.
Но самое любопытное, возможно, заключается в том, что на самом деле научное хобби существовало испокон веков — только не как массовое явление. В самом деле: Ньютон был управляющим королевским монетным двором, Лавуазье — коммерсантом, Мендель — священником, Эйнштейн в пору создания теории относительности — чиновником патентного ведомства.
Если это случайности — то не многовато ли их? Не кроется ли за всем этим некий фундаментальный закон существования и развития человечества? Закон, который хорошо было бы иметь в виду при распределении общественных средств между прикладной и фундаментальной наукой, а также при сочинении учебных планов?
Человек — не машина. Человек никогда не согласится на роль придатка к машине, пусть даже и самой сложной, и нужной, и «умной». Человек несет в себе весь мир, и ему нужен весь мир, без этого он не может ощущать себя человеком. Но вернемся к делу…
Самые первые эксперименты с высоким давлением были проведены еще в XVII в. неугомонными флорентийцами в уже упоминавшейся на страницах этой книги академии Дель Чименто. Академики хотели узнать, сжимается вода или нет. Чтобы получить ответ на этот вопрос, они наполняли водой свинцовый шар, помещали его между зажимами пресса и сдавливали — до тех пор, пока капли воды не просачивались сквозь металл.
И потом еще долго — двести лет без малого — люди с великими ухищрениями пытались сдавливать жидкие, твердые и газообразные вещества все сильнее и сильнее, с поистине детским любопытством ожидая, что выйдет. Они смешивали эти вещества одно с другим, подогревали их или, наоборот, замораживали — и снова сдавливали.
Одни исследователи сдавливали вещества в громадных тисках. Другие брали пушки, наполняли их жерла различными веществами и опускали глубоко в море, чтобы использовать давление воды. Третьи предпочитали взрывы. Много было методов.
Чего они хотели добиться?
Все более высокое давление понадобилось людям для изучения свойств различных веществ в условиях все более высокого давления…
И второй вопрос: почему внимание людей привлекло именно давление?
Науку всегда интересовало поведение веществ в необычных условиях. И этот интерес нельзя было бы назвать полностью бескорыстным, как, впрочем, и любой вопрос «почему»: ответы нужны науке для ориентации и выбора пути. Вспомним, какие надежды возлагал Лавуазье на сверхвысокие температуры. А Каразин, например, возлагал большие надежды на сильный электрический ток. В своем сочинении «О возможности приложить электрическую силу верхних слоев атмосферы к потребностям человека» (1818) он пророчески писал: «Мы подойдем к великим средствам, которые сама природа употребляет для сложения и разложения тел…». Вспомним еще, пожалуй, что очень низкие температуры дали технике сверхпроводники, а очень низкие давления суть непременные условия рентгена и телевидения (в его нынешнем виде).
Давление в один килограмм на площадь в один квадратный сантиметр, обычное на поверхности Земли, не свойственно ни океанским глубинам, ни недрам планеты, ни звездам. Сверхвысокие давления сообщают веществу особые, необычные свойства. И трудно было представить себе, чтобы некоторые из этих свойств человек не сумел использовать в своих целях.
Если не считать кузнечного производства, то создание искусственных минералов и было вероятно, тем первым делом, в котором высоким давлениям нашлось применение.
Аппараты, сооруженные для этой цели во второй половине XIX в., не вполне соответствовали тому, что понимается обычно под словом «аппарат» в наше время. Это были тогда запаянные на концах трубки или заглушенные фланцами цилиндры, похожие на запертые с обоих концов пушечные стволы (так, например, ставил свои опыты англичанин Хэнней). В принципе, так можно было пытаться изготовить любые минералы, возникающие в недрах Земли в условиях высоких давлений и температур. Вообще же после Гей-Люссака за пятьдесят лет было синтезировано столько минералов, что в 1872 г. в университетском городе Гейдельберге в Германии о них вышла даже специальная книга.
Из нескольких сотен искусственных минералов, известных в конце прошлого века, одиннадцать продолжили список работ, названных в начале этой главы вместе с латинской транскрипцией фамилии их автора — профессора Петербургской Военно-медицинской академии Хрущова.
Константин Дмитриевич Хрущов (родился 21 мая 1852 г. в семье помещика в Харькове), как и многие другие люди, сделавшие в жизни что-то заметное, не сразу нашел свое призвание. Он учился на медицинском факультете и окончил (по этой специальности) Вюрцбургский университет в Германии. (Хрущев — уже второй медик на страницах нашей истории. До него был Теннант, сжегший за сто лет до этого уголь, графит и алмаз, превратившиеся в равные количества «связанного воздуха», — врач по образованию, доктор медицины.)
Видимо, клиника или частная практика не очень привлекали молодого доктора. Он, покинув респектабельную Европу, отправился со своим дипломом в не столь изученную Америку и поступил врачом в геологическую партию.
Годы; проведенные в экспедициях по всему Американскому континенту, дали Хрущову не только множество впечатлений и немалый жизненный опыт. За это время явственно проявился его главный жизненный интерес, не! совпадающий, можно сказать, со специальностью согласно диплому. Врачу экспедиции, конечно, приходилось заниматься и своим прямым делом — ставить компрессы, назначать микстуру или порошки, а то и прибегать к хирургическим атрибутам. Но все же геологи — народ в основном здоровый, и доктор проводил больше времени вместе с ними, вооружившись не скальпелем, а геологическим молотком, или возился с пробирками и химикалиями в походной лаборатории.
Вернувшись в 1877 г. в Европу, Хрущов еще какое-то время пробыл в Лейпциге, занимаясь уже только минералогией и химией, а затем переехал в Харьков, где основанный Каразиным университет удостоил его степени доктора наук Honoris causa, «из чести».
Казалось бы, пора и осесть на месте, однако странствия Хрущова на этом еще не кончились — вскоре он переехал в Петербург, где получил должность профессора и кафедру в Военно-медицинской академии. В последующие годы Хрущов занимается изучением лабрадоритов Волыни, беломорских и алтайских гранитов, горных пород Таймыра.
И вместе с тем он производит множество лабораторных экспериментов. Судить об их характере и направлении вполне можно, например, по краткому списку приборов, приобретенных Хрущовым для кафедры немедленно по вступлении в должность. В перечне среди прочих видов оборудования значатся: трансформатор Тесла, батарея аккумуляторов из восьми штук, одна чугунная бомба с платиновой вставкой для достижения сильного сжатия при высокой температуре, полная коллекция круксовых трубок, электрическая печь, аппарат для искусственного воспроизведения минералов (посредством высшего давления при нагревании)…
Опыты Хрущова идут от проблем геологии — он стремится получить минералы, создав искусственно условия, заведомо возможные в природе.
Еще в 1880 г. в толстостенной груше собственной конструкции он в течение нескольких месяцев держал под действием непрекращающегося жара (250°) 10%-ный гидрозоль и первым извлек искусственные кристаллы кварца.
Магнезиальную слюду Хрущов пробовал изготовить в течение трех лет — терпеливо варил в разных комбинациях силикатные магматические породы, содержащие все необходимые составляющие этого минерала. Только через три года опыт удался. 5 частей базальта, сплавленного с кварцевой породой, 2 — 3 части затравки (самой слюды), 0,5 части аморфного кремнезема, 2 — 3 части смеси, состоящей из кремнефтористого калия, фтористого натрия и фтористого алюминия, были сплавлены в герметическом платиновом тигле. В получившейся смеси оказались пластинки искусственной магнезиальной слюды.
Опыт, в котором была получена роговая обманка, длился три месяца подряд. В запаянной толстостенной стеклянной груше попеременно грелась до 550° и снова охлаждалась «целая аптека» — гидроксиды алюминия, железа, магния, кальция, затравки металлического калия и натрия. Из получившейся буро-зеленой «каши» Хрущов вымыл кислотами несколько совершенно правильных кристалликов роговой обманки, ортоклаза и кварца.
В глубинах Земли давления весьма велики, и Хрущов, как и другие исследователи, занимающиеся синтезом минералов, пришел к необходимости воспроизводить в лаборатории и это природное условие. Он сконструировал оригинальный прибор — толстостенную стальную бомбу, в гнездо которой вставляется платиновый вкладыш-пробирка, а сверху все завинчивается массивной стальной пробкой.
В этой своей «модели» земных глубин Хрущов сумел синтезировать циркон — широко распространенный минерал циркония. А после циркона занялся алмазом — минералом, состоящим всего из одного элемента.
К началу 90-х годов, когда Хрущов приступил к своим опытам, об алмазе было известно уже довольно многое.
Первое. Алмаз, уголь и графит — химически одно и то же вещество, а именно — углерод. Следовательно, в принципе, можно изготовить алмаз из угля и графита.
Второе. Алмаз не поддается никаким изменениям при относительно низких температурах. Следовательно, для изготовления алмаза нужны высокие температуры.
Третье. Алмаз при сильном нагреве без доступа воздуха превращается в графит (опыт Густава Розе). Следовательно, изготовить алмаз можно из графита.
Четвертое. Удельный вес алмаза — 3,5, в то время как графита — 2,2, а угля — в среднем 1,3. Следовательно, в алмазе атомы углерода упакованы плотнее, чем в графите, не говоря уже об угле. Следовательно, при изготовлении алмаза графит необходимо подвергнуть высокому давлению.
Пятое. Алмаз в природе рождается в глубине Земли, где господствуют высокие температуры и высокое давление (наблюдение, сделанное на коренных месторождениях Кимберли).
Шестое. Алмаз встречается в каменных (Новый Урей) и железных (Каньон Дьявола) метеоритах. Одно из следствий этого факта особенно важно для опыта, который замышлял Хрущов: железо было подходящей средой для появления алмаза.
Почему?
Достоверно известно из практики, что при охлаждении жидкого железа, пересыщенного в печи углеродом, выделяется графит. Известно также, что, в отличие от большинства других металлов, железо при застывании не уменьшается в объеме, а увеличивается. Поэтому, если его быстро охладить снаружи, то образовавшаяся твердая оболочка, корка, будет сжимать остальную, стремящуюся расшириться массу. Значит, внутри нее давление резко возрастает.
Подобное явление наблюдал, несомненно, каждый — при застывании обыкновенной воды. Объем льда тоже больше объема воды, из которой он образовался. А рост давления внутри массы льда подтверждается тем простым фактом, что бутылка с водой (стекло в данном случае можно уподобить застывшей оболочке) — лопается.
Вероятно, одно из отличий изобретателя или открывателя нового от большинства других людей состоит в том, что он совершенно новым образом поворачивает вещи, вообще-то известные и другим. Только эти «другие» не обращают на них внимания или не видят в них проку. Так вот, Константин Дмитриевич Хрущов увидел, что железным метеоритом природа не только подтвердила, что при любой попытке искусственного получения алмаза необходимо высокой давление. Природа словно сама подсказывала принципиальный проект алмазоделательного устройства!
Поняв это, Хрущов решительно отставил свою стальную бомбу с платиновой вставкой и стал выяснять, какпе еще металлы, кроме железа, обладают свойством расширяться при затвердевании. Оказалось, что серебро, висмут и галлий.
Хрущов предпочел серебро.
Висмут легко плавится, но если расплавленный висмут насытить углеродом, а затем быстро охладить, то… То карбид висмута разложит необходимую для охлаждения воду — и произойдет взрыв. О галлии, редчайшем металле, естественно, и речи быть не могло, хоть он и плавится от тепла ладони. Что же до железа, то можно лишь высказать предположение: Хрущов предпочел ему серебро просто потому, что температура его плавления ниже.
Не исключено также, что он слышал о попытках англичанина Марсдена получить алмазы в расплаве серебра, предпринятых еще в 1881 г. Так или иначе, он взял серебро, объяснений этому обстоятельству не оставив.
4 марта 1893 г. на заседании Санкт-Петербургского минералогического общества профессор Хрущов, действительный член этого общества, сообщил: «мы проделали такой опыт…».
Вот строки из его доклада.
«…На основании находок в метеорите можно было прийти к мысли, что под сильным давлением углерод может выделяться из раствора в металле в виде алмаза. Мы проделали такой опыт. Насытив кипящее серебро углеродом, которого растворилось шесть процентов, я быстро охладил массу. Давление в ее середине не могло не повыситься под действием корки, сразу же затвердевшей снаружи. Последовавшее за тем растворение получившегося слитка показало, что часть выделившегося углерода имеет свойства алмаза.
Порошок его состоит из проарашжь бесцветных кристаллических осколков и пластинок, сильно преломляющих свет, совершенно изотропных, царапающих корунд и сгорающих в углекислоту с незначительным остатком золы».
Хрущов показал участникам заседания свои кристаллы и тут же сжег их в кислороде. И еще Хрущов пояснил, что присутствующему в зале профессору Николаю Николаевичу Бекетову он уже показывал эти самые кристаллы и что это было на другой день после того, как получили в Петербурге журнал со статьей французского химика Муассана, да компетентное мнение которого о возможности образования алмаза в расплаве железа (а не серебра) под сильным давлением он, Хрущов, ссылался…
Обратимся и мы к алмазам из расплавленного железа, как бы проводя тем самым линию между историей и современностью, когда алмаз был и в самом деле синтезирован в железном расплаве. Но это случилось не так уж давно, в 1953 г., а первое известие об алмазе, сотворенном в расплаве железа, появилось на 60 лет раньше.
Автор упомянутого Хрущовым известия об удавшемся, наконец, изготовлении алмаза французский химик Фердинанд Фредерик Анри Муассан никогда не учился на химическом факультете и вообще, что называется, университетов не кончал. В детстве Анри Муассан получил кое-какие сведения по естественным наукам от отца (тоже не физика и не химика, а железнодорожного служащего), а затем усиленно пополнял их самостоятельно, читая книжки. Писал стихи и даже пьесы в стихах. (То же, кстати, делал и Хемфри Дэви.) Пятнадцати лет был тоже устроен учеником в аптеку. Там с Муассаном произошла история, ставшая впоследствии «обязательным украшением» его биографии. В аптеку ворвался некий господин, проглотивший изрядную дозу мышьяка с намерением уйти из жизни. Но теперь он передумал!
Хозяин аптеки растерялся от воплей незадачливого самоубийцы, а юный ученик мгновенно вспомнил нужную реакцию, схватил банку с магнезией и заставил перепуганного кандидата в покойники проглотить чуть не горсть белого порошка. Ядовитая трехокись мышьяка перешла в нерастворимое состояние, а пострадавший легко отделался…
Следующее место работы Муассана — химическая лаборатория Музея естественной истории, руководитель — профессор Эдмон Фреми, который синтезировал рубин — второй по твердости, после алмаза, драгоценный камень. То ли случайность, то ли преемственность интересов.
В 1886 г. Муассан сделал первое свое важное открытие: выделил электролизом новый элемент — фтор, жадно соединяющийся с огромным большинством химических веществ.
Спустя три года Муассан стал профессором Высшей фармацевтической школы, а потом профессором Парижского университета. Он был, как и его учитель Фреми, членом-корреспондентом Петербургской академии.
Большая часть исследований и открытий Муассана сделана с помощью изобретенной им самим электрической дуговой печи. Дугу, открытую русским Петровым и названную именем итальянца Вольта, заставил работать француз Муассан — одно из многих подтверждений очевиднейшей (впрочем, иногда отрицаемой) истины: интернациональности, всеобщности науки.
В дуговой печи Муассан выплавил из соединений многие тугоплавкие металлы — и в их числе молибден, вольфрам, титан, ванадий, хром, ниобий. В такой же печи он получил уран и торий. В числе карбидов, впервые изготовленных Муассаном, был карборунд — соединение углерода с кремнием, самый распространенный в нынешней промышленности абразив, одно из твердейших после алмаза веществ. Любопытно, что карборунд, или, как его назвали, муассанит, сначала был синтезирован, а потом уже найден в естественном состоянии (между прочим, в алмазоносных породах). Вряд ли можно считать случайным близкое соседство этих двух твердейших веществ в недрах Земли.
Не случайность, конечно, и то, что Муассан предпринял попытку изготовить алмаз. У Муассана было самое совершенное по тем временам нагревательное устройство — дуговая печь. Что же касается давления, то Муассан придумал то же, что и Хрущов. Скорее всего, на эту мысль его натолкнули осколки железного метеорита из Аризоны: основатель фирмы по разработке Каньона Дьявола инженер Барринджер якобы послал Муассану в Париж письмо о найденных там алмазных крупинках.
…Профессор Муассан весьма ценил изящество эксперимента, профессор Муассан был пунктуален и всегда безупречно одет, профессор Муассан требовал, чтобы каждую субботу полы в его лаборатории обязательно натирались воском.
Вместе с тем профессор Муассан был глубоко убежден, что настоящий эксперимент в науке — только тот эксперимент, который делается в соответствии с законами природы независимо от того, познаны они уже или пока еще только угаданы. А раз так, то результаты эксперимента должны быть такими же неизменными, как законы природы. «Опыт должен получаться всегда», — любил повторять Муассан.
Из трех возможных металлов — железо, серебро, висмут — Муассан выбрал первый. Он имел все возможности поставить эксперимент возможно ближе к природе: в его печи железо не только плавилось, но и кипело.
Уверенность Муассана в том, что он повторяет в лаборатории естественный процесс, базировалась на распространенной в то время гипотезе о происхождении метеоритов. Считалось, что метеориты — это обломки, выброшенные в мировое пространство из вулканов различных планет. Поскольку температура планетных недр весьма высока, вулканические бомбы могли быть раскалены, а попав в близкий к абсолютному нулю холод космического пространства, немедленно застывали. И давление внутри сильно повышалось. Примерно так же можно было представить себе и результат столкновения двух холодных метеоритов в космосе. От удара они сначала раскалялись, а затем, разбившись на мелкие куски, охлаждались.
Железо привлекало Муассана еще и тем, что оно обладает способностью в расплавленном состоянии поглощать большие количества углерода. При охлаждении железа, в котором растворен углерод, он кристаллизуется в виде графита. Это при нормальном давлении, а при высоком? При очень высоком? Не появятся ли вместо мягких плоских кристалликов графита твердые октаэдры алмаза?
Такие вопросы должен был задавать себе Муассан. Ответить на них мог только опыт.
И вот зимним утром 1893 г. ученый берет…
Здесь, пожалуй, необходимо предостеречь читателей, склонных повторять опыты в домашних условиях. Да, повторить опыт Муассана при наличии кой-каких простых материалов, электрического тока и большого запаса предохранителей, в принципе, возможно. Но слишком мала вероятность, что вам повезет точно так же, как Муассану, — что вы всего-навсего разобьете очки, спалите одежду и пораните руки.
Пока в электрической печи плескался чугун, в котором растворен чистый углерод — «сахарный уголь», профессор готовил аппаратуру для быстрого охлаждения.
Посреди лаборатории появился табурет, на нем — обыкновенная деревянная лохань, в лохани — обыкновенная холодная вода.
Муассан надел фартук, закатал рукава (хорошо, что он еще догадался надеть очки!), ухватил клещами тигель с жидким чугуном и опрокинул его в лохань с водой.
Когда пар рассеялся, грохот и звон разбитых стекол поутихли, а экспериментатор потушил тлевшую на нем рубашку, он заглянул в лохань, в которой все еще оставалось немного воды. Там на дне лежал слиток — бесформенный кусок безусловно быстро охладившегося чугуна.
Растворение слитка в кислотах продолжалось несколько месяцев. И когда оно было окончено, на дне остался сероватый осадок, и в нем — несколько крупинок.
Эти крупинки тонули в жидкости, удельный вес которой 3. Царапали рубин и даже корунд. Почти нацело сгорали в кислороде.
У Муассана не было никаких сомнений в результате опыта. Ведь он повторил в лаборатории то, что природа сделала с железным метеоритом из Каньона Дьявола. Это был правильный опыт, а правильный опыт должен получаться всегда!
В тот же вечер Муассан показал академику Фреми и нескольким ближайшим друзьям свои алмазы. Это были мельчайшие крупинки черного цвета. Кроме одной, которую тут же нарекли «регентом» — по названию одного из самых знаменитых бриллиантов, хранящегося в Лувре. Размер муассанова «регента» был невелик — всего 0,7 мм, но, как и полагается драгоценным алмазам, кристаллик был совершенно бесцветен.
А вскоре об опыте Муассана узнал весь мир. Муассан купался в лучах славы. На его публичные лекции в Сорбонне стекалось не меньше народу, чем в свое время на лекции Дэви о веселящем газе. Как свидетельствуют очевидцы, «ровно в пять часов открывались обе большие двери лекционного зала двумя служительницами одновременно. В четверть шестого начиналась лекция, и в течение часа пятнадцати минут Муаосан поддерживал пылкое внимание своих слушателей. Очарование его личности и очевидная радость, с которой он показывал опыты, доставляли огромное удовольствие аудитории».
Все научные журналы мира напечатали сообщения о великом открытии. Во все учебники химии и физики, во все энциклопедии вошло имя Анри Муассана — первого человека, сотворившего алмаз.
Ни малейших сомнений в совершившемся ученый мир не испытывал: можно было браться за промышленное изготовление бриллиантов.
Итак, проблему сочли решенной. Уверенность в этом была столь велика, что Константин Дмитриевич Хрущов, например, который не очень пекся о приоритете и был человеком, в высшей степени равнодушным к славе, даже не стал публиковать результатов своего эксперимента, а только доложил о них коллегам — как бы в подтверждение открытий Муассана. А затем, разумеется, последовало именно то, что должно было последовать со всей неизбежностью. Как же было не попытаться наладить производство, сулящее такие барыши!
Одним из первых взялся за это дело сотрудник Муассана по фамилии Гофманн. Он неоднократно повторил опыты своего профессора (лохань с водой и клещи для опрокидывания тигля с кипящим железом в воду были, возможно, заменены более удобными или более безопасными конструкциями). Он получил, как и Муассан, мелкие очень твердые кристаллы и подверг их тщательному исследованию всеми доступными ему способами. Казалось бы, все повторилось. Но в тех немногих случаях, когда размеры кристалликов позволяли измерить их коэффициент преломления, он оказывался иным, чем у алмаза. Более того, он оказывался точно таким, как у карбида кремния — карборунда…
Пятьдесят раз повторил опыт Муассана инженер из Дюссельдорфа Леон Франк, кристаллизуя углерод из стали самых различных сортов. У него тоже получились кристаллы — твердые, с близким к алмазу коэффициентом преломления, сгорающие в; кислороде почти бе£ остатка. Но в остатке обнаруживалась двуокись кремния — кварц.
Но в 1894 г. Леон Франк вдруг публикует в солидном немецком журнале «Stahl und Eisen» сенсационную статью «Алмазы в стали». Ему пришла в голову вполне логичная мысль: поискать алмазы не только в стали собственного приготовления, но и в обычной, изготовленной на металлургических заводах (разумеется, до прокатки — в прокатанном металле хрупкие кристаллы должны быть разрушены). В самом деле, в доменных печах всегда имеется избыток углерода, а охлаждение выпущенного чугуна может происходить по-разному, в том числе, возможно, и так, как нужно для кристаллизации алмаза.
Кто ищет, тот всегда найдет. И Франк находит! Он растворяет в различных кислотах слиток самой обычной стали, отлитый в 1867 г. люксембургским заводом Дюделинген, после чего в руках у него остаются микроскопические, «а также довольно большие» (по словам Франка) алмазы, которые, правда, «более хрупки, чем природные».
Металлурги, прочитав в почтенном журнале это потрясающее известие, сотнями полезли в свои громадные печи в поисках драгоценностей.
И, разумеется, вскоре посыпались многочисленные сообщения из разных стран о находке кристаллов алмаза прямо в домнах.
В 1909 г. Иогансен учинил тщательную проверку всех этих сообщений. Он скупил большое количество «металлургических алмазов» и подверг их химическому анализу. Результат анализа был неумолим и однообразен: все кристалллы оказались корундом — кристаллической разновидностью глинозема.
Так умерла красивая легенда Франка, i Но это нисколько не умерило пыл алмазотворцев.
Англичанин Чарлз Алджернон Парсонс — изобретатель паровой реактивной турбины и к тому времени крупный заводчик — тоже берется за изготовление алмазов. Со свойственной ему склонностью к необычным решениям (его турбина — тоже резкий поворот в сторону от проторенного пути) Парсонс меняет методику — он пытается изготовить алмаз, разлагая ацетилен (два атома углерода, два атома водорода) в установке адиабатического сжатия.
Этому высоконаучному названию соответствует у него простой способ: в исходное вещество, находящееся в стволе ружья, выстреливают пулей со стороны дула.
Давление и температура резко повышаются. А результат остается прежним — алмазы не получаются.
Изобретательность жаждущих не знает границ, и некоторые алмазотворцы повторяют опыты француза Лионэ, который, говорят, изготовлял алмааы так: платиновый или золотой лист, обернутый оловянной спиралью, погружали в сосуд с сероуглеродом; через сероуглерод пропускали электрический ток; сера осаждалась на олове, а углерод кристаллизовался в алмаз на листе из драгоценного ме-, талла, что было особенно эффектно — алмазы получались, так сказать, на золотом подносе. Но то, что якобы получалось у Лионэ, почему-то никак не выходило у его подражателей.
Буаменю плавит карбид кальция в вольтовой дуге и подвергает расплав электролизу. На катоде выделяются кристаллы (разумеется, алмазы), автор получает патент…
Фридлендер, фон Хасслингер, Бауэр идут, другим путем. Они справедливо считают, что алмаз можно получить, воссоздав естественные условия его образования в недрах Земли, в кимберлитовых трубках. В дело идут природные силикаты, оливин, кимберлиты. К расплавам горных пород добавляют углеродсодержащие вещества, а также затравку: натрий, кальций, титан. Все это нагревают до 1500 — 2000°, потом медленно охлаждают… И объявляют о получении алмазов.
Руссо разлагает ацетилен в вольтовой дуге. Дельтер работает с четыреххлористым углеродом над раскаленным алюминием. Дюпар и Ковалев испаряют сероуглерод. Болтон разлагает ацетилен и светильный газ над амальгамами, а в раскаленный газ помещает для затравки — безусловно, основательная мысль! — маленький кристалл естественного алмаза. По его наблюдениям, кристалл увеличился.
Общему поветрию поддался и крупный английский ученый, член Лондонского королевского общества, а затем и его президент — Крукс, создатель газоразрядной трубки. Он пытается получить алмаз в стальной бомбе, начиненной взрывчаткой. Полагают, что температура при взрыве достигала 4000°, а давление — 8000 атм.
Сообщения об удавшемся синтезе алмаза сыпались как из рога изобилия — в отличие от алмазов, которые отнюдь не сыпались.
Это странное несоответствие взялся прояснить немецкий профессор Руфф. С редкой дотошностью он повторил все описанные в научных журналах опыты, особенно тщательно и со множеством ухищрений проверяя ту часть каждого из них, которая относилась уже не к получению желанных кристаллов, а к выделению прореагировавших веществ и опознанию. До Руффа никто не додумался, например, нагревать получаемые кристаллики в струе хлора до 1000°, чтобы удалить карбид кремния и корунд. Руфф повторяет во всех деталях эксперименты Хасслингера, Буаменю и многих других исследователей — и у него не получается никаких алмазов.
Он воспроизводит опыт Муассана и получает крохотные кристаллики — размером 0,05 мм. Они удовлетворяют пробам на удельный вес, на горение в кислороде, на желтое свечение в ультрафиолетовых лучах. Измерить коэффициент преломления света с такими кристалликами не удается — они слишком малы. Твердость их как будто больше, чем корунда.
И Руфф приходит к выводу: «Кроме Муассана, никому не удавалось получить искусственный алмаз. Возможно, что Муассан получил его, но это не доказано…».
Между тем поток сообщений об изготовлении алмазов продолжал расти, словно снежный ком. Патентные бюро не успевали анализировать новые предложения. Патенты на изготовление алмазов стали брать даже фирмы, считавшиеся вполне респектабельными. В начале 30-х годов (речь идет уже о XX в.) изобретение некоего Карабачека запатентовала германская «ИГ Фарбен». Как и положено, в патенте приводилась рецептура: взять 60 — 90% опилок, 5 — 25% доменного шлака, 5 — 15% аморфного углерода или графита, побольше, сколько влезет, твердой углекислоты и сжиженной окиси углерода, положить поименованные продукты в автоклав, сдавить до 5000 атм, нагреть до 900 — 1100°, еще раз повысить давление — до 15 000 атм, подождать полминуты; постепенно снизить давление и температуру до комнатной. Так и хочется добавить: «сахар и соль положить по вкусу»… Но это настоящий, зарегистрированный патент! В конце его деловитая принтера: «С целью образования больших алмазов эта операция повторяется несколько раз».
Непонятно €ыло только одно — почему «ИГ Фарбен» не завалила алмазами сперва Германию, а затем весь мир? Кстати говоря, примерно тот же вопрос можно было адресовать всем перечисленным выше счастливцам. Были «удачные опыты», были технологии, были патенты, не было только одного — искусственных алмазов. И то, что получалось у счастливых первоизобретателей, никогда не получалось у тех, кто пытался повторить их открытие. Как будто природа неуклонно следовала латинской поговорке: «Что можно Юпитеру, того нельзя быку».
Почему так?
Почему прошло полвека после Муассана — а дальше газетных и журнальных сенсаций дело не сдвинулось?
Разве неправильны были исходные позиции Муассана и Хрущова, видевших решение в высокой температуре и высоком давлении?
Нет, ни Муассан, ни Хрущов не обманывались — они правильно выбрали дорогу. Но они не знали, что по этой правильной дороге нужно прошагать гораздо дальше, чем позволяли средства, которыми они располагали. Они правильно определили качественную сторону явления, но не смогли определить количество этого качества — распространеннейший случай в истории науки и техники.
Вспомним хотя бы алхимиков: ведь они исходили из совершенно правильного — более того, гениально постигнутого ими единства всего материального мира. Все вещества построены из одних и тех же кирпичиков. Значит, можно железо и серу превратить в золото… А почему бы и нет? Но алхимики обманули надежды своих владык на быстрое и легкое обогащение, а науке надо было шагать вперед — к замене философского камня ускорителями — еще не одно столетие.
А Лавуазье — пример, куда более близкий нашему времени? С какой надеждой он взирал на полутораметровую линзу! «Если бы удалось добиться усовершенствования способов, применяемых до сих пор для приложения солнечных лучей к химическим опытам, были бы получены поразительные результаты, которые открыли бы ученым новое направление их деятельности и привели бы к совершенно неизвестному порядку вещей…» Разве не точно определено здесь капитальнейшее свойство всех веществ кардинально изменяться под воздействием высоких температур? Но что мог знать Лавуазье о совершенно неизвестном «порядке вещей», начинающемся при температурах в миллионы градусов?
Увидеть правильную дорогу, сделать по ней первые шаги, начать прокладывать путь, по которому потом (может быть, очень не скоро) пройдут к заветной цели потомки, — судьба многих выдающихся умов. В этом их счастье, но в этом же их трагедия. Ни Муассан, ни Хрущов, ни их последователи-ученые (о шарлатанах и авантюристах не стоит и говорить) не знали, до какого именно давления, до какой именно температуры нужно довести графит, чтобы он превратился в алмаз. Не знали они и некоторых чрезвычайно важных физических особенностей рождения алмаза. Не знали они, наконец, даже строения того, что хотели изготовить: любой из них был похож на человека, который взялся бы возводить кирпичный дом, впервые увидев его издали и услыхав, что, в принципе, его делают из обожженной глины.