Джон Браун - Семь элементов, которые изменили мир

Фотоэлектрические элементы – последний штрих в картине причудливых взаимоотношений титана с солнечным светом. Наряду с титановыми белилами и искусственными красителями, имитирующими свет солнца, а также экранами, защищающими нас от солнечных лучей, двуокись титана может использовать энергию солнца, чтобы вырабатывать электричество.

Титан наряду с ураном и кремнием – одно из трех послевоенных «чудесных» веществ. Каждый из них показывает, как изменяется мир благодаря открытиям. Наиболее впечатляюще это продемонстрировал уран, когда его колоссальная энергия обрушилась на жителей Хиросимы. Однако титан как в военной, так и в гражданской сферах также повлиял на формирование облика послевоенной эпохи. Влияние химических элементов прослеживается ретроспективно на тысячи лет, до эпохи возникновения первых человеческих сообществ. Тем интереснее размышлять о роли трех элементов в истории человечества.

После Второй мировой войны мы были склонны думать: раз для трех чудесных веществ найдено новое применение, то они продолжат изменять мир. Но мы ошибались. После бомбардировки Хиросимы возникла серьезная озабоченность в отношении урана и его будущего практически во всем: от лечения рака до управления климатом. Сегодня мы смотрим на уран со страхом и неуверенностью; светлое атомное будущее, рисовавшееся в 1940-е гг., так никогда и не осуществилось. Титан, когда-то казавшийся превосходным конструкционным материалом, стал использоваться в таких прозаических товарах, как российские наборы кухонных ножей, и теперь применяется главным образом для производства белых красок, то есть совсем не так, как это представлялось 60 лет назад [23]. Но зато из всех послевоенных «чудесных элементов» наибольшее влияние на нашу цивилизацию оказал кремний, сделавший возможным создание небольших, быстродействующих и недорогих компьютеров. Они предоставили нам огромные возможности для обработки информации и осуществления коммуникаций. Так мы изменили отношение к материалу, который многие тысячелетия считался бесполезным и не имеющим никакой ценности песком.

Недалеко от древнего города Акко на территории современного Израиля река Нааман, воды которой несут много ила, впадает в Средиземное море. Когда начинается отлив, обнажается чистый белый песок, богатый кварцем. Однажды здесь, как рассказывает Ванноччо Бирингуччо, средневековый мастер по выплавке металлов, группа купцов, «заброшенная сюда по прихоти моря», остановилась, чтобы перекусить [1]. Не найдя на берегу никаких камней, команда принесла с корабля несколько кусков самородной соды, чтобы установить на них котлы. «Готовя пищу, они увидели, что порода в этом месте превратилась в текучее, блестящее вещество. Этот случай дал начало производству стекла» [2].

Совершенно случайно купцы превратили зерна кварца, состоящего только из атомов кремния и кислорода, в предмет всеобщего восхищения. После этого открытия придумали много способов использования стекла: бусы в Древнем Египте, вазы на Ближнем Востоке и зеркала в Венеции [3]. «Благодаря многочисленным экспериментам, добавлению и изъятию различных ингредиентов, – пишет Бирингуччо, – сделано так много, что можно усомниться в возможности продвинуться дальше в этом искусстве. Ибо из стекла изготавливается бесчисленное множество красивых вещей» [4].

Истории стекла 5000 лет. Его уникальные свойства позволяли создавать оригинальные изделия высокой художественной ценности. Способность принимать требуемую форму – не результат использования каких-то особых инструментов, которые много столетий остаются теми же самыми. Метод выдувания изделий, изобретенный в I в. на Ближнем Востоке, по-прежнему остается тем же и сегодня. Непрерывные инновации в изготовлении декоративного стекла, скорее, следствие внутренней тягучести структуры стекла. Когда зерна песка сплавляются с углекислым натрием, возникающая масса настолько тягуча, что в процессе застывания атомы не могут достаточно быстро вернуться в нужное положение, чтобы образовать правильную кристаллическую структуру [5]. Кремний и кислород «вмерзают» в неупорядоченную структуру, напоминающую жидкость и поэтому принимающую практически любую форму [6]. Хаотичная атомная структура также допускает включение атомов других элементов. Добавив небольшое количество примесей, можно делать стекло с разными оптическими свойствами: прозрачное, полупрозрачное, непрозрачное и опаловое. И все это – в бесконечно многообразной цветовой гамме.