Олег Писаржевский - Ферсман

• Название: Ферсман
• Автор: Олег Писаржевский
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1955

Книга посвящена жизни и научной деятельности замечательного ученого Александра Евгеньевича Ферсмана (1883–1945).

---

Ферсман повторял в своей, книге о цветах минералов те вопросы, которые явились у него еще во времена первых юношеских путешествий по Уралу. Повидимому, именно к тем далеким временам следует отнести зарождение той общей идеи, которая пронизывает книгу.

Заканчивая обзор самоцветов и цветных камней, Ферсман останавливался в некотором смущении перед выводами из этих описаний. В созданной им пестрой картине восхищают все цвета радуги — все цвета солнечною спектра. Здесь сравнительно мало фиолетовых и синих тонов, но зато какое разнообразие оттенков — густозеленых, зеленоватых, голубых, красных, розовых, пурпуровых и желтых! Все картины, описанные им раньше, блекли по чистоте и яркости тонов перед самоцветами.

Но каковы же законы этого пестрого узора?

Цвет камня зависит от его состава. Однако — правы минералоги! — один и тот же минерал нередко встречается в самых разнообразных окрасках. Подобных примеров так много, что, повидимому, приходится говорить не об окраске самого соединения, образующего минерал, а о влиянии каких-то ничтожных посторонних примесей или о неустойчивом изменчивом состоянии ионов и атомов в самой молекуле. Но если это так, то тем более важно найти связь окраски с химическим составом. Ведь, кроме исключений, здесь существуют и правила.

Все соединения меди с кислотами зеленого или синего цвета. Таковы диоптаз, малахит, бирюза.

Соединения, содержащие закись железа, обычно зеленого, или зелено-желтого цвета, как, например, оливин — хризолит, нефрит и другие, а камни, содержащие окись железа, — красноватые, как гессонит и другие.

Минералы с хромом всегда ярко окрашены в фиолетовый, зеленый, красный или в тот и другой цвет одновременно, как рубины, александрит, изумруд и другие.

Соединения с марганцем — розового или красного цвета, — например, лепидолит, родонит, гранат.

Наряду с этим существуют окраски, в которых нельзя установить никакой химической зависимости. Таковы синие и сине-фиолетовые окраски лазурита, содалита. В этих окрасках сказывается строение самих кристаллов.

Как мы уже знаем, находящиеся в обычном своем состоянии, неповрежденные атомы не обладают свободным электрическим зарядом, но практически атомы, участвующие в химических соединениях в сложных атомных постройках, образующие земные разнообразные тела, заряжены одни положительным, другие отрицательным электричеством. Эти заряженные атомы недаром носят название ионов, что по-гречески означает «странник». Они блуждают, странствуют, перемещаются, как выражаются геохимики, мигрируют в земной коре. Из них строятся химические соединения и кристаллы, не только те, которые мы видим в больших чистых массах горного хрусталя и каменной соли, но и те своеобразные кристаллические, подвижные, колеблющиеся постройки, из которых состоят, по новейшим воззрениям, даже жидкости, включая воду.

В эти замечательные постройки проникают электромагнитные колебания — свет. Если сеточка атомов, из которых сложен тот или иной кристалл, симметрична, а кристаллические постройки прочны и сами по себе не заряжены электричеством, волны света, в тысячу раз большие, чем сама сеточка, спокойно проходят через кристаллы. Примером тому является белый прозрачный лед и горный хрусталь. Но если только мельчайшая решетка с узлами, в которых сидят маленькие ионы, не крепка, не симметрична, отдельные частицы самих атомов смещены, волна света не сможет здесь пройти «безнаказанно», как выражался Ферсман, — она потеряет часть своих колебаний и, значит, часть своих цветов. Часть ее спектра окажется захваченной, будет поглощена внутри кристалла и пойдет или на химическую реакцию, или на зарядку или перезарядку отдельных частей атома, или просто на его нагревание. И наш глаз, этот величайший по значению и тончайший по анализу орган восприятия мира, увидит кристалл ярко окрашенным в дополнительные цвета[94].

***

Нам пора расставаться с книгой «Цвета минералов», потому что в своем дальнейшем изложении она углубляет рассматриваемые проблемы настолько, что они становятся доступны лишь специалисту-поисковику. Но именно стремление вооружить этого искателя новым орудием исследования минералов — тонким пониманием законов их цветности — руководило Александром Евгеньевичем Ферсманом в написании его книги. Он в первую очередь адресовал ее полевым исследователям, «опытный глаз которых дороже всего». В другом месте — в своем большом труде, вышедшем в 1940 году («Геохимические и минералогические методы поисков полезных ископаемых»), — Ферсман на многих жизненных примерах доказывал, что геохимик-исследователь в цветности не только минералов, но и их сочетаний, в цветности почвенного покрова находит ряд руководящих идей, которые позволяют ему решать важнейшие промышленные задачи.

Так в Южной Африке поиски алмазоносных трубок всегда были связаны с отысканием бурых и буро-крас-ных холмов, представлявших собой продукты окисления дунитовых трубок. В Полярной Канаде открытие замечательных жил урановой руды и серебра было связано с нахождением тёмнокрасных жил, богатых гематитом и красным доломитом, которые прорезали на большом протяжении серые и серо-зеленоватые гнейсы. Тёмнокрасный цвет этих жил был настолько характерен, что поиски их велись непосредственно с самолета. Ферсман приводил также в пример характерные случаи побеления пород в связи с серными залежами в Средней Азии и т. п.

Обращаясь к широкому читателю, Ферсман должен был далее большое место в своей популярной работе уделить обширным проблемам природы света и цветов, затем — проблеме строения вещества. Тому, кто захотел бы познакомиться с этой интереснейшей книгой — а она до сих пор поучительна во многих отношениях, — предварительно придется усвоить некоторые исходные положения учения о цветах, познакомиться с тем, что представляют собою те электромагнитные волны, которые мы называем видимым светом, из чего построено вещество и каким образом мельчайшие единицы этого строения воздействуют на проходящий через них свет.

Здесь книжка Ферсмана перекликается с великолепным этюдом о физике зрения «Глаз и солнце», который оставил нам академик С. И. Вавилов.

В главе, посвященной очерку современных воззрений на строение вещества, с наибольшей полнотой открывается философская концепция книги «Цвета минералов».

В живописном очерке Ферсман рисовал те условия, при которых световые колебания видимого спектра способны гармонично «звучать» в сложном электрическом поле кристалла, и другие, при которых соответственная волна исчезает, погашается, превращается в тепловое колебание, уходит на повышение заряда, на возбуждение ионного слоя, вызывает те или иные энергетические возмущения в кристалле, но не проходит через него как световая волна. Внешне это выражается в том, что волна погашается, исчезает из видимого спектра, а вместе с тем белый свет заменяется иным. Обычно исчезает не одна определенная волна, а целая полоса волн, иногда очень резкая, иногда более размытая. Погашение полосы приводит к выявлению дополнительных цветов окраски.

Если погашаются фиолетовые, отчасти синие и еще больше зеленые тона, мы видим предмет оранжево-красным. Если наибольшее поглощение происходит где-либо в середине нашего видимого спектра, тогда достаточно небольшого перемещения линий этого поглощения, чтобы предмет вместо красного казался зеленым[95] и т. д. и т. п.

Чем менее упорядочен кристалл, тем шире будет охватывать полоса поглощения не только наиболее химически активные волны с большим числом колебаний, с большей энергией, находящиеся в фиолетовом конце спектра, но и синие и зеленые. В этом случае дополнительный спектр будет темнее, общее количество проходящего света уменьшаться, дополнительные цвета будут перемещаться вниз, окраска понижаться, углубляться, краснеть, темнеть и чернеть. И вот на пути от прозрачного кристалла мы приближаемся к крайнему пределу поглощения, к металлическому телу. Часть лучей отражается от него, а часть безвозвратно «погибает» в сложном электронном хаосе металла.

Ферсман с тревогой отмечал, что всем этим очень реальным картинам природы начинает противопоставлять себя «полумистическая мысль современных теоретиков волновой механики».

Все это не так, говорят они, нет никаких материальных частиц, никаких искажений, перемещений в кристаллических решетках, никаких окрасок.

«У греческого философа Демокрита атомы не имели своих качеств, цвета, вкуса. Они только заполняли пространство, — это были законы чистой геометрии и только. Современная физика пошла дальше: атомы потеряли в ней и свою геометрию, атом есть только символ, дифференциальное уравнение и только!.. Эксперимент незаконно приписывает ему и цвет, и масштаб, и тепло. Вещества нет, есть только математическое выражение… Так рисует современный теоретик физики В. Гейзенберг свои представления об атоме», — пишет Ферсман.