VIII.3. Самое чистое стекло

Смотрели ли вы когда-нибудь сквозь осколок бутылочного стекла? Люди кажутся сквозь него кривобокими, с перекошенными лицами, пузатыми, как самовары, или длинными, как башня. Это потому, что такое стекло не однородно. Оно сварено из десятка веществ, и в одну каплю его попало больше одного вещества, а в другую - другого. Каждой своей точкой стекло фальшивит: любой миллиметр отклоняет луч по-своему. Возьмем кусок оконного или бутылочного стекла и внимательно на него посмотрим, поставив его против света. Что мы заметим? Прежде всего мы заметим мельчайшие пузырьки. Когда стекло варилось, оно бурлило и кипело, оно выделяло газы. При остывании не все газы успели покинуть стекло, часть их оказалась как бы замурованной в стеклянной толще, осталась здесь навек в виде мельчайших пузырьков. Мы увидим еще в стекле как бы прозрачные нити и полоски это так называемые свили, которые состоят из стекла, незначительно отличающегося по своему составу от всей остальной массы стекла. Они особенно хорошо заметны, если рассматривать стекло на бумаге, покрытой мелкими линиями. Мы можем еще иногда увидеть в стекле крохотные сероватые камешки. Это или крупинки песка, не успевшие полностью расплавиться во время варки, или комочки огнеупорной глины, проникшей в стекло при разъедании стенок горшка или упавшей в него случайно со сводов печи. Вот сколько пороков можно увидеть в обыкновенном стекле, если на него внимательно посмотреть. Все эти пузырьки, камешки, нити изменяют ход лучей и искажают изображение. Конечно, зеркальное стекло несравненно лучше бутылочного. Зеркальное стекло, вставленное в витрину магазина, почти невидимо. Оно кажется совсем чистым, прозрачным, однородным. Трудно поверить, что оно всё же искажает ход лучей. А между тем это так: любой кусочек этого стекла немного отличается от соседних. Правда, таких грубых недостатков, как в бутылочных стеклах, в зеркальном стекле нет. Но если посмотреть на зеркальное стекло в торец, то сразу обнаружится, что оно далеко не так однородно и прозрачно, как это кажется на первый взгляд. Мы увидим, что всё стекло состоит как бы из отдельных слоев, оно похоже на слоеный пирог. Оказывается, что при отливке зеркального стекла свили, которые имеются в горшке, располагаются в стекле в определенном порядке, слоями. Эта слоистость делает зеркальное стекло совершенно непригодным для изготовления деталей к оптическим приборам. Если бы линзы микроскопа были сделаны из зеркального стекла, в такой микроскоп не стоило бы смотреть: вместо четкого и точного изображения мы увидели бы бесформенное, тусклое пятно. Получилось бы так, как при детской игре в «телефон»: слово передается на ухо от одного к другому, а когда оно дойдет до последнего, то оказывается неузнаваемым, — так успели его за это время переврать. Как же сварить такое стекло, которое было бы лучше зеркального? В природе — правда, очень редко — находили такое вещество, которое по чистоте, прозрачности, по силе, с какой оно преломляет свет, было гораздо лучше даже зеркальных стекол: это горный хрусталь. Но горный хрусталь всё же не стекло, это совершенно прозрачный и очень чистый кварц. В природе его очень мало, и на него нельзя было рассчитывать как на материал для всевозможных оптических приборов, которые к этому времени стали необходимы ученым различных областей знаний. Много веков стеклоделы мечтали о том, чтобы сварить стекло, которое было бы таким же чистым и прозрачным, как горный хрусталь. И, наконец, триста лет назад сделали такое стекло, — тогда, когда об этом и не думали. В то время английские стеклоделы перешли с дровяного отопления на угольное. Копоть попадала в горшки, и от этого стекло получалось темным. Попробовали варить стекло в закрытых горшках. Чернота исчезала, но стекло не проваривалось. Тогда решили прибавить к стеклу свинец. И верно, стекло сварилось прекрасно. Но уж такое это вещество — стекло, что от него всегда можно ждать неприятных сюрпризов: сварилось оно хорошо, а получилось ярко-желтым. Чего-чего только не перепробовали английские стеклоделы, чтобы избавиться от этой новой беды! Однажды они вместо соды (Na₂CO₃) положили в стекло поташ (K₂CO₃) — порошок, который, как и сода, употребляется при стирке. Новое стекло сварилось легко, и желтизны не было. Когда же из него сделали бокал, то все поразились. Бокал сверкал почти как алмаз. Легкий удар по его краю рождал певучий, серебряный звон. По своему блеску, прозрачности и чистоте новое стекло могло соперничать с драгоценным хрусталем, а по всем остальным свойствам это было обычное стекло, которое, к тому же, хорошо вело себя в варке и легко поддавалось любой обработке: выдуванию, гранению и резьбе. Это действительно прекрасное стекло и стали называть хрустальным. Сделано было это открытие в 1635 году. Как вы уже знаете, хрусталь оказался настоящим кладом для художников-мастеров. Однако еще более ценным кладом оказалось хрустальное стекло для ученых, потому что помимо своей красоты оно обладало одним важным свойством — очень сильно преломляло свет. Это стекло оказалось незаменимым для различных оптических приборов. Стекла, содержащие свинец, стали называть «флинтами» (тяжелыми флинтами, в отличие от легкого крона) за их прозрачность и бесцветность. Это название пришло из Англии, где флинтами назывались стекла, в которые вместо песка вводился порошок чистого кварца — кремния (по-английски кремень — флинт) и которые благодаря этому были прозрачнее и чище обычных стекол. Впоследствии удалось сварить стекло такого же высокого качества, как флинт, но не содержащее свинца и обладающее другими важными свойствами. Этот сорт стекла назвали кроном. Из этих-то чистых и прозрачных стекол, флинта и крона, и стали делать линзы и призмы для оптических приборов. Но даже самые лучшие стекла были всё еще недостаточно хороши: неоднородность, пузырьки и свили в стекле оставались. Если бы можно было от них избавиться, то все оптические приборы сразу стали бы во много раз лучше. Но как это сделать? Многие ученые и инженеры задумывались над этим, но ничего придумать не могли. Пузыри в стекле так же неизбежны, как оспины на лице человека, перенесшего оспу, — считали опытные стеклоделы. И вот, к величайшему удивлению, они узнали, что какой-то французский часовщик, по фамилии Гинан, ухитряется делать чудесные линзы — почти без пузырьков и свилей. И не маленькие, как раньше, а величиной с дессертную тарелку, причем варил он стекло в больших горшках, вмещающих 500 килограммов расплава. Гинан стал знаменитостью. Он разбогател, основал собственную фирму и, единственный в мире, стал изготовлять оптическое стекло. Боясь потерять богатство и достигнутый с таким трудом успех, он никому не открывал секрета производства этого стекла. Если людям нужны были оптические приборы, они получали стекло у Гинана. Пусть его было мало и стоило оно дорого, зато владелец завода всё больше богател. Перед смертью Гинан завещал свой секрет сыновьям. Но вместе с изобретателем умерли и его творческие способности. В руках у наследников остались только застывшие неизменные рецепты нескольких сортов стекла. Богатство пяти поколений зиждилось на них, и на них стали смотреть почти как на священную заповедь. Конечно, за сто лет наследники Гинана несколько дополнили эти рецепты, но никогда не смели резко отходить от них. Да в этом и не было надобности: соперников не было. Правда, появился еще один завод в Англии, но он был основан компаньоном сына Гинана, убежавшим от французской революции, и работал по тем же рецептам. Соперники появились только в конце XIX века. Выдающийся немецкий физик Аббе разработал новые требования к оптическим стеклам; он определил, какие именно нужны стекла для различных оптических приборов. Аббе работал совместно с химиком Шоттом, который успешно разрешил задачи, поставленные перед ним Аббе. Он разработал большое количество составов оптических стекол и научился произвольно менять их свойства, а также усовершенствовал качество самого стекла. В 1881 году Шоттом был создан завод оптического стекла в Иене, который впоследствии стал известен всему миру. Научно обоснованная совместная работа Аббе и Шотта дала блестящие результаты, и оптические приборы были обеспечены необходимыми сортами стекла. Но конкуренция оставалась, и методы и открытия Аббе — Шотта были так же засекречены, как раньше были засекречены рецепты и способы варки стекла потомками Гинана. Всем странам нужны были оптические приборы — фотоаппараты, бинокли, подзорные трубы, микроскопы и телескопы. А делать их умели всего-навсего три завода на земле: один — во Франции, один — в Германии, один — в Англии.