"КИНОДИВА" Кино, сериалы и мультфильмы. Всё обо всём! |
Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.
Вы здесь » "КИНОДИВА" Кино, сериалы и мультфильмы. Всё обо всём! » Удивительный мир » Стекло, стекло...
Стекло, стекло...
римская диатрета
Невозможно представить жизнь современного человека без стеклянной посуды, стеклянных окон и зеркал, фотоаппаратов, телекамер, микроскопов, телескопов, световолоконных линий связи и многих других оптических систем и приборов.
Здесь речь пойдёт о том,
как человечество создавало великое чудо, которое мы называем стеклом.
УМНЫЕ МАШИНЫ
Попробуйте подсчитать, сколько разных бутылок, банок, склянок, пузырьков побывает в руках людей во всей нашей огромной стране за один только день! А сколько из них за день разобьется, придет в негодность? И сколько потребуется новых на заводы, в магазины, в аптеки! Ведь стекло — самый лучший материал для хранения вин и консервов, молока, лекарств и парфюмерных изделий. Понятно, что в нашей стране работает очень много автоматических машин разных типов, изготовляющих самую разнообразную стеклянную тару.
Прекрасно действуют вакуумные машины Оуэнса. Но у них есть и серьезный недостаток: они не могут забирать стекло из одного и того же места печи. После того, как вакуумный насос втягивает в форму очередную порцию жидкого стекла, поверхность стекломассы портится, загрязняется, и следующая бутылка может выйти недоброкачественной. Чтобы избежать этого, выработочная часть печи делается в виде вращающейся ванны. Каждый раз после того, как машина возьмет стекло, тяжелая ванна поворачивается и подставляет следующей форме нетронутую поверхность стекломассы. Устроена такая вращающаяся печь очень сложно. Зато ни на каких других машинах нельзя сделать так много отличной узкогорлой посуды.
Но практика показала, что молочные бутылки, консервные банки и другие изделия с широким горлышком лучше изготовлять на машинах с капельным питанием. Само их название показывает, что расплавленное стекло прямо из печи капает в машину. Для этого придуман специальный питатель. В печи делается отверстие. Над ним,- как поршень насоса, двигается вверх и вниз огнеупорный стержень. Он проталкивает вязкое стекло через отверстие, и специальные ножницы отрезают нужную порцию, которая падает в форму. В остальном вакуумные и капельные машины похожи друг на друга.
Самые мощные из них изготовляют за одни сутки столько полулитровых бутылок, что если поставить их в ряд, он растянется на пять километров, и, чтобы пройти от одного конца до другого, понадобится целый час.
Что увидели бы мы, если бы очутились в современном машинном цехе завода, изготовляющего стеклянную посуду?
В просторном и светлом зале стоят двадцатитонные громады автоматов. Людей не видно, автоматы работают во всю мощь своих металлических мускулов. Фыркающие машины всасывают стекло и с непостижимой быстротой выбрасывают десятки бутылок в секунду. Составленные из тысяч частей, машины как будто обладают разумом. Их движения стремительны, и в то же время осторожны. Кажется удивительной эта деликатная осторожность чудовища, которое может легко закружить в воздухе связанных вместе пятнадцать слонов. Машины сверкают, облитые горячим маслом, точно потом. Потоки готовых бутылок устремляются из-под них, и бесконечные ленты транспортеров уносят их за пределы зала. Автоматы работают, как хорошо выверенные часы: спокойно и как будто неторопливо. Прекрасное зрелище мощного труда дисциплинированных машин! Эти машины одинаково легко выдувают и крошечные бутылочки-ампулы в полтора миллилитра, и огромные баллоны по сто девяносто литров каждый.
Чтобы управлять такими умными машинами, нужно очень много знать, много учиться. Рабочие-операторы, обслуживающие автоматы, как правило, имеют среднее и специальное образование. Это, скорей, инженеры. Таких рабочих у нас много, но требуется всё больше и больше.
С Т Е К Л О В О К Н Е 
ДОМА БЕЗ СТЕКОЛ
Французский замок, принадлежавший графам Монпансье, построен семьсот лет назад. Строили его лучшие архитекторы того времени.
Глубокий ров был вырыт перед замком, через него перекинули подъемные мосты; возвели высокую каменную стену, которая могла выдержать удары самых мощных стенобитных машин.
В огромной круглой башне замка устроили украшенные колоннами и статуями залы, комнаты и склады. Замок был одновременно и крепостью и дворцом. Но окна этого дворца оставались без стекол. Это были небольшие отверстия в стене, закрывающиеся деревянными ставнями. Даже летом, при открытых ставнях, в залах и комнатах царил полумрак.
Зимой ставни закрывались наглухо, и становилось совсем темно. Приходилось всё время поддерживать огонь в огромных каминах, чтобы в комнатах было не так темно и холодно. И всё же обитатели замка зябли: сквозь щели ставней дул ветер, проникал мороз. Чтобы не замерзнуть, графы Монпансье спали, забившись между толстыми перинами.
Не странно ли: стекло было известно уже четыре тысячи лет, в том же замке Монпансье была собрана ценная коллекция прекрасных ваз и кубков работы богемских и венецианских мастеров, а в окнах не было стекла. Всё это станет понятным, если вспомнить, что в продолжение многих веков стекло не удавалось сделать прозрачным; поэтому оно и не годилось для окон. Волей-неволей приходилось придумывать, чем же закрыть отверстие в стене дома, и сделать это так, чтобы было тепло и не совсем темно.
Китайцы, например, затягивали окна своих домиков тонкими роговыми пластинками. В Европе шла в дело слюда, промасленная бумага или вощеное полотно, на Руси — пленка бычьего пузыря.
Всё это кое-как защищало от холода, но света пропускало совсем мало; в таких жилищах был вечный полумрак.
Жители южных стран, греки и римляне, свои дома строили совсем без окон. Вместо одной из стен они ставили колоннаду. Свет проникал в дом из внутреннего двора.
Только в XIV веке стали делать стекла для окон, на наш взгляд очень странные стекла. Это были маленькие стеклянные кружки, которые отливали в форму. Чтобы застеклить одно окно, приходилось скреплять свинцовой решеткой множество таких кружков. Дом, где были вставлены такие стекла, походил на тюрьму: во всех его окнах виднелись решетки. Стекла из кружков были неровной толщины, разглядеть сквозь них что-нибудь было трудно. Видно, например, что по улице бредет какое-то животное, а какое именно — корова, лошадь или осел, — не разобрать. Всё же и с такими стеклами обращались очень осторожно, их ценили и берегли.
В 1567 году управляющий богатейшим английским имением герцога Нортумберлендского отдал такое распоряжение своим слугам: «Так как в большие ветры стекла в замке господина герцога бьются и пропадают, нужно, как только его светлость уедет, все стекла из окон вынуть и убрать в сохранное место. Когда же его светлость приедет, то стекла можно опять вставить, а то они стоят дорого, и чинить их трудно».
Стекла, собранные из кружков, стоили действительно дорого. Вместе с тем они были уродливы. Такие стекла можно было еще вставлять в окна замков: эти окна узкие и мало заметные. Но нельзя же ими застеклять огромные окна соборов!
В те времена соборы были самыми красивыми, самыми богатыми зданиями. Надо было придумать какие-то иные стекла, которые бы не портили вид собора.
С Т Е К Л О В О К Н Е
РАЗНОЦВЕТНОЕ ОКНО
Французский город Реймс знаменит своим собором. Это громадное здание состоит из множества высоких острых башенок и уходит далеко в небо. Оно построено из тесаного камня, но кажется воздушным и легким; оно как бы одето каменным кружевом. Рассматривая бесчисленные статуи, башенки, стрельчатые окна собора, можно поверить, что строили это здание сто восемьдесят девять лет. И это совсем не так уж долго: Миланский собор, например, строился более четырехсот лет, а Кельнский — шестьсот тридцать два года.
Реймский собор красив не только снаружи. Величественно и прекрасно его внутреннее помещение — высокие залы с тонкими колоннами, арками, куполами. И везде статуи, резное дерево, полированный камень. Целый водопад света льется в собор откуда-то сверху. Это не обычный дневной свет. Это потоки желтого, синего, лилового, красного света. Таинственное и немного жуткое чувство охватывает всякого, кто входит в собор. Как же достигнута эта удивительная световая игра?
В окна собора вставлены целые картины из цветного стекла — витражи; проходя через них, солнечный свет и превращается в волшебные разноцветные потоки.
Искусство витражей — очень древнее. Полторы тысячи лет назад стекловары Византии уже умели выделывать плоские цветные стекла. Сперва стеклышки просто укладывались рядом, — красные, синие, желтые кусочки чередовались без всякого порядка. Получалось очень пестро и не очень красиво. Потом стали укладывать стеклышки так, чтобы из них образовался какой-нибудь узор. Появились окна, напоминавшие по своей расцветке ковры. В середине окна идет, например, узорный рисунок из светло-желтых и красных стекол, а по краям широкая рамка из темно-синих и фиолетовых стеклышек. На этом стеклоделы-художники не остановились: от стеклянных ковров они перешли к стеклянным картинам.
Появились оконные стекла, изображавшие целые пейзажи с горами, лесами, лугами, озерами, такие стекла, где были изображены люди, животные, цветы. Окно-картина, в отличие от обычной картины, просвечивает на солнце, она полупрозрачна. В полутьме собора она кажется висящей в воздухе, сияющей внутренним светом. Это придает ей особую, таинственную прелесть...
Витражи служили украшением для церквей и соборов. Но для обычных жилых домов такие окна были всё же непригодны:, они пропускали слишком мало света. Разноцветное, составленное из кусочков стекло никак не могло заменить простого оконного стекла.
Оконное стекло непременно должно быть бесцветным и прозрачным, чтобы в доме было светло. Оно должно состоять не из кусочков, а из одного большого, цельного стеклянного листа. Такая задача встала перед стекольными мастерами.
С Т Е К Л О В О К Н Е
МАСТЕР-ХОЛЯВЩИК
Можно ли выдуть плоский лист стекла? Конечно, нет. Получится не лист, а пузырь. Единственным выходом было — разрезать этот пузырь и сделать из него лист.
Еще в 1330 году француз Кокерей придумал способ изготовления плоского оконного стекла. Способ этот заключался в том, что выдували стеклянный пузырь почти круглой формы, который в еще не затвердевшем состоянии раскрывали в чашу, а затем, при быстром вращении, эта чаша сама собой разворачивалась в плоский тонкий круг. Однако в середине такого круга неизбежно оставался бугорок, что очень портило стекло. За круглую форму эти стекла назвали лунными. Хотя таким способом изготовлялись довольно большие диски, но при вырезании из них прямоугольных кусков очень много стекла пропадало, да и качество такого стекла было не очень хорошим, а изготовление требовало большого искусства. Поэтому лунные стекла не получили распространения и вскоре были вытеснены стеклами, изготовленными так называемым холявным способом.
При этом старались получить не круглый, а продолговатый, очень большой пузырь — холяву. Когда холява затвердевала, ее разрезали вдоль, а затем укладывали на плоскую плиту в специальной печи, и снова разогревали до размягчения. Как только холява становилась достаточно мягкой, надо было быстро ее развернуть и разгладить. После этого из холявы получался большой плоский лист стекла.
Но приготовить холяву с тонкими ровными стенками очень трудно. Стекло при выдувании, естественно, стремится принять форму пузыря, шара. А тут надо получить не шар, а цилиндр. Вот как работал мастер-холявщик.
На высоком деревянном помосте стоит полуголый человек. В руках у него длинная железная трубка с багряным, светящимся шаром на конце. Шар весь в движении, меняет всё время свою форму, дрожит, переливается. Человек прикладывает трубку ко рту, подбрасывает ее, как жонглер, вверх, опускает вниз, размахивает ею над глубокой канавой, вырытой у помоста. Время от времени мастер дует в трубку, при этом он сильно надувает свои щеки, они кажутся двумя огромными наростами на красном от натуги лице. После десятков неуловимых движений трубкой шар начинает тускнеть, яркий цвет его переходит в темно-багровый, незаметно он вытягивается в длинный блестящий цилиндр, высотой с человеческий рост.
Холявщик недаром привязан к столбу, укрепленному на помосте: без этого, отягощенный своим грузом, он свалился бы в канаву, прямо на раскаленное стекло. Наконец мастер выдул холяву.
Тяжело дыша, он залпом выпивает целый ковш воды.
Мастер и сам не мог бы объяснить, почему от потряхивания трубкой пузырь вытягивается, становится продолговатым, а стенки его выравниваются.
Мастер не рассуждает; он чувствует, сколько времени нужно дуть в трубку и с какой силой. За долгие годы работы его мускулы и легкие стали точным автоматом, который бессознательно выполняет привычную работу.
Случаются у холявщиков и неудачи, особенно под конец дня. Усталые мускулы уже недостаточно точно чувствуют необходимое усилие. Неправильный наклон трубки, ослабленный напор воздуха, недостаточно сильный размах — и холявы «не задаются». Мастер сердится. Еще неудача: вместо правильного цилиндра получилась груша!
Не каждый стеклодув знает секрет этих неуловимых движений, которые создают блестящее тело, цилиндра со стенками строго равномерной толщины. Нужна огромная выносливость, большая физическая сила, здоровые легкие, а главное — несравненное чутье, чтобы справиться с капризной беспокойной массой горячего стекла, которая каждую минуту, каждую секунду в каждой точке меняет свои свойства.
Выдувание холяв — это очень тяжелое ремесло. И оно дожило почти до нашего времени. Еще и сейчас кое-где сохранились маленькие заводики, где стеклодувы размахивают тяжелыми трубками с огненными шарами на концах. К счастью, таких заводов осталось немного, и скоро их совсем не будет: изобретатели придумали машины, освободившие стеклоделов от тяжелой, изнурительной работы — выдувания холяв.
С Т Е К Л О В О К Н Е
СТЕКЛЯННАЯ КОЛОННА
Зимой 1894 года в кабинет управляющего заводом Чемберса торопливо вошел стекловар Любберс. Он был в таком волнении, что не мог толком ничего рассказать. Он просто потащил управляющего к стеклоплавильной печи.
В горшок с расплавленным стеклом, стоящий на полу, Любберс опустил конец стеклодувной трубки и, вдувая в нее воздух, медленно потащил ее вверх. За трубкой потянулся продолговатый стеклянный пузырь. Продолжая дуть, Любберс встал на табурет: пузырь всё удлинялся. Верх его застыл, а нижний конец, вытягиваясь из горшка, всё еще был мягким. Наконец Любберс отколол стеклянный цилиндр от горшка. На трубке висела самая настоящая холява, сделанная в две минуты, просто и красиво, без всяких ухищрений стеклодува. Не было сомнений: Любберс сделал замечательное открытие.
Построить машину, копирующую работу мастера-холявщика, конечно, невозможно: ведь вся его работа держится на инстинкте, чутье, искусстве. А вот вытянуть холяву так, как это сделал Любберс, машина, без сомнения, сумеет.
Своей уверенностью Любберс заразил и Чемберса. Всё это казалось таким простым! Казалось, через три-четыре месяца машина будет готова и стеклодувной трубке придет конец. В зданиях всего мира будет красоваться стекло, изготовленное машинами Любберса — Чемберса.
Всё это были мечты. Если бы Любберс и Чемберс знали, сколько ждет их впереди глубоких разочарований, неустанной борьбы с бесконечными трудностями!
Деньги дал Чемберс. Машину построили довольно скоро. Приступили к ее испытанию. И здесь-то посыпались самые неожиданные неприятности. Холявы трескались, прежде чем их успевали отделить от горшка, и обрушивались дождем осколков. Стенки цилиндра оказывались разной толщины. Цилиндр не получался одинаковой ширины, а постепенно суживался книзу.
Потребовалось очень много опытов, прежде чем удалось с помощью сложных механизмов устранить все эти досадные осложнения. Двенадцать лет жизни отдал Любберс капризной машине, прежде чем она стала давать хорошее оконное стекло. Способ Любберса получил довольно широкое распространение, как первый механизированный способ изготовления листового стекла. Вот как делается стекло по способу Любберса — Чемберса.
Из огненной массы расплавленного стекла начинает медленно расти толстый стеклянный столб, более толстый, чем ствол старого дуба или кедра. Минуты проходят, — машина неутомимо и ровно тянет вверх хрупкий, блестящий столб. Вот он достиг уже высоты пяти, восьми, десяти метров, но всё еще стремится вверх. Он останавливается только тогда, когда достигает высоты тринадцати метров, то есть высоты трехэтажного дома.
Огромная стеклянная колонна, стройная, гладкая и блестящая, полая внутри, стоит спокойно. Люди выглядят карликами по сравнению с колонной; они влажным железом подрезают ее основание. И вот, точно дирижабль в ангаре, колонна чуть покачивается в воздухе.
Эту громаду, весом в триста килограммов, осторожно опускают на козлы, разрезают на куски и расправляют в плоские листы...
Любберс — гениальный рабочий-изобретатель — не дожил до полного торжества своей машины, ему не довелось увидеть волнующую картину ее работы. Надорванный непосильным трудом, он умер таким же бедняком, каким был в тот день, когда показывал Чемберсу свой первый опыт...
С Т Е К Л О В О К Н Е
СТЕКЛЯННАЯ ЛЕНТА
В наше время способ Любберса уже устарел, и сейчас вошли в жизнь другие машины, тоже дающие оконное стекло.
Такова, например, машина бельгийского изобретателя Фурко. Она вытягивает стекло не в столб, а в ленту. Этот способ, при котором вытягивается непрерывная широкая и ровная лента стекла, наиболее прост и удобен. Здесь нет промежуточных процессов. Не надо вдувать воздух в вытягиваемый цилиндр, не надо каждый раз откалывать огромную, тяжелую стеклянную колонну, не надо, наконец, резать ее на части и расправлять в точности так же, как это делается при старом ручном — холявном — способе изготовления оконного стекла. Всё дело сводится здесь к тому, чтобы увлечь стекло за поднимающимся вверх в горизонтальном положении длинным металлическим стержнем — приманкой. Преимущества такого способа не могли не привлекать внимания изобретателей. Многим и до Фурко хотелось придумать, как бы сразу получать готовые оконные стекла. Ведь это не только проще, но быстрее и дешевле.
Как же, однако, работают машины Фурко в настоящее время? А вот как. На поверхности расплавленного стекла плавает так называемая «лодочка», сделанная из огнеупорного материала. Эта «лодочка», правда, больше похожа на длинный ящик, в дне которого прорезана узкая щель почти во всю его длину. Как только на «лодочку» нажимают и заставляют ее немного погружаться в расплавленное стекло, из щели равномерно по всей длине начинает выдавливаться стекло. Теперь его надо только подхватить приманкой, не дав ему разлиться по лодочке, и поднимать осторожно вверх. Края ленты остывают быстрее, чем середина, и потому тянутся более толстыми и прочными и удерживают ленту постоянной ширины. В том месте, где стекло уже затвердело, ленту подхватывает с двух сторон пара вальцов, которые вращаются в разные стороны и подтягивают ленту дальше. Таких пар вальцов не одна, а много, и расположены они точно одна над другой. Проходя через вальцы, лента стекла поднимается прямо вверх, увлекаемая вальцами, всё выше и выше. Пройдя путь в 5 метров, во время которого стекло постепенно остывает, оно, наконец, выходит из машины почти совсем остывшим. От ленты отрезают большие куски стекла и разрезают их на куски требуемых размеров. Оконное стекло готово. Можно вставлять в окна гладкое, блестящее стекло прекрасного качества.
Лента стекла, вытягиваемая машиной Фурко, в некоторых случаях движется со скоростью почти сто метров в час. День и ночь тянут послушные машины свою стеклянную ленту, которая поднимается вверх плавно и спокойно, не останавливаясь и не обрываясь дни и недели. Глядя на эти безотказные машины, просто не верится, что они причинили так много хлопот и огорчений своим изобретателям. Несмотря на кажущуюся простоту, и здесь пришлось столкнуться с тысячами затруднений, для преодоления которых потребовалось более полувека работы многих талантливых людей.
Фурко первый пришел к выводу, что главная причина неудачи прежних попыток заключается в том, что стекло тянут, как бы вырывают из массы жидкого стекла. Он решил поступать иначе, а именно, не тянуть, а выдавливать стекло через щель. Способ, которым он осуществил эту мысль, оказался просто гениальным, и Фурко использовал его в своих машинах. Много труда и терпения вложил Фурко в свое детище, прежде чем добился полного успеха. Для получения совершенной машины требовались всё новые и новые опыты, нужны были деньги, которых у Фурко не хватало. Не раз приходил он в отчаяние и отказывался от мысли довести свое прекрасное изобретение до конца. Собственный маленький заводик из-за недостатка средств не раз останавливался и бездействовал, несмотря на то, что преимущества машины Фурко были очевидны для всех. Только после первой мировой войны способ Фурко одержал полную победу и получил самое широкое распространение во всех странах. Но Фурко не дожил до полного торжества своей идеи, и его труды не были вознаграждены по заслугам.
У нас в стране для механизированной выработки оконного стекла сейчас применяется исключительно способ Фурко. Всего у нас работает около трехсот таких машин. Они делают стекло для всех наших строек. К началу второй мировой войны Советский Союз занял первое место по производству стекла.
На заводе в городе Гусь-Хрустальном работает двадцать машин Фурко. За первые же полтора года своей работы они вытянули такую длинную стеклянную ленту, что ее хватило бы протянуть от Москвы до Америки.
Существует и другой способ вытягивания ленты стекла. По этому способу ленту вытягивают прямо с поверхности жидкого стекла и, охлаждая ее края и удерживая их на постоянном расстоянии друг от друга с помощью специальных роликов, также получают ленту равномерной ширины. На небольшой высоте от поверхности стекла лента перегибается через вращающийся вал и движется горизонтально. Стекло пропускают между двумя валами. Проходя через длинную туннельную печь, стеклянная лента медленно остывает, и при выходе из туннеля от нее отрезают куски любой длины.
Есть еще и третий способ механического вытягивания стекла в ленту. При этом способе выработки стекло густым, горячим потоком вытекает из узкой щели ванной печи и сразу попадает между двумя вращающимися валами, которые прокатывают стекло до нужной толщины. Из-под валов выползает бесконечная лента стекла, которая, двигаясь по горизонтальному каналу, постепенно остывает. Из этой бесконечной ленты вырезают стеклянные листы.
Способом проката изготовляют оконное стекло высшего качества, так называемое зеркальное стекло. Этим же способом получают различные узорчатые и ребристые стекла для остекления дверей, окон и стеклянных крыш. Для того, чтобы получить стекло с любым красивым узором, нужно нанести этот узор на тот вал, который прокатывает еще не затвердевшее стекло. При прокатке узор выдавливается на стекле. На заводе всегда имеется целый набор валов с разнообразными узорами. Заменить один вал другим совсем не сложно. Таким же способом делают небьющееся стекло с металлической сеткой внутри. Для этого одновременно с массой стекла между прокатывающими валами пропускают металлическую сетку, и она впрессовывается в стекло. Такое стекло называют армированным. Армированное стекло очень понравилось архитекторам и строителям. Оно не только много прочнее, чем обычное стекло, но к тому же еще и вполне безопасно. Если на лист армированного стекла бросить камень, оно, конечно, разобьется, но так как все кусочки припаяны к прочной металлической сетке, они не отлетают в стороны, а остаются на месте.
Армированным стеклом часто застекляют крыши заводских цехов и других помещений, где окна дают недостаточно света или их почему-нибудь нельзя сделать в стенках. Через такую крышу в помещение попадает много света, а вместе с тем, если она и разобьется, осколки не посыплются на головы людей и не причинят никому увечий.
Так же незаменимо оказалось армированное стекло при пожарах. Ведь одна из основных причин распространения огня в горящем доме та, что стекла в окнах от сильного жара лопаются и вылетают. При этом в помещении возникают сквозняки, которые усиливают тягу, и огонь разгорается с огромной силой. Вставляя в окна помещений армированные стекла, можно уберечь здания от пожара. Армированные стекла иногда называют также противопожарными.
Теперь уже всем ясно, что стеклодувная трубка, причинявшая столько мучений холявщикам, отжила свой век. Машины вырабатывают оконное стекло в огромных количествах, быстро и хорошо.
И С Т О Р И Я З Е Р К А Л А 
ТАИНСТВЕННЫЙ ДИСК
Лет сто назад археологи нашли в одной из египетских гробниц небольшой металлический диск, покрытый толстым слоем ржавчины. Диск был укреплен на голове статуэтки, изображающей молодую женщину. Для чего служил этот диск?
Мнения археологов разделились. Одни утверждали, что такой диск мог служить вместо опахала. Другие говорили, что это просто-напросто украшение. А некоторые считали, что это сковородка: на ней египтянки пекли сладкие хлебцы вроде нашего печенья. Таинственный диск отправили в лабораторию. Здесь химики отмыли его от многовековой пыли, отломили кусочек металла и исследовали его. Оказалось, что диск сделан из сплава меди с оловом, то есть из бронзы. Наждаком сняли слой черного налета. И когда на свет выглянула гладкая отполированная поверхность диска и химик увидел в ней свое лицо, всё стало ясным. Загадочный предмет оказался зеркалом.
Мы привыкли к стеклянным зеркалам. А вот египетские зеркала были бронзовые. Бронзовое зеркало давало очень тусклое и неясное изображение. От сырости оно быстро темнело, и тогда уже ничего нельзя было в нем рассмотреть. Поэтому в древности пробовали делать и другие зеркала - серебряные. Изображение в таком зеркале довольно ясное и отчетливое. Но серебро от времени тоже тускнеет. К тому же серебряное зеркало стоило, конечно, очень дорого. Делали и стальные зеркала. У нас на Руси их называли «булатными». Но и они быстро мутнели, покрывались красноватой пленкой ржавчины.
В продолжение тысячелетий люди не знали никаких иных зеркал. Предохранить металлическое зеркало от помутнения, казалось бы, совсем не так уж трудно. Нужно только защитить его от воздействия воздуха, влаги: прикрыть его чем-нибудь. Ведь прикрываем же мы дорогой лакированный стол клеенкой, чтобы он не запачкался и не поцарапался.
Прикрыть зеркало клеенкой, понятно, нельзя; его надо прикрыть чем-то прозрачным. Попросту говоря, надо покрыть его стеклом и тем самым превратить металлическое зеркало в стеклянное. Ни египтяне, ни римляне этого сделать не могли: они не умели приготовлять стеклянные листы.
Муранские мастера первыми научились варить вполне прозрачное стекло. Они же нашли способ, как из стеклянного пузыря делать плоский лист. Они могли уже взяться за разрешение той задачи, которая была не под силу всем прежним стеклоделам: изготовить стеклянное зеркало.
И вот получилось так: есть полированная металлическая дощечка, и есть стеклянный лист. Надо только их плотно соединить друг с другом, и тогда получится хорошее зеркало. Но как соединить эти столь разные материалы? В холодном виде их никак не скрепить. Попробовать спаять? При остывании стекло наверняка треснет: ведь стекло и металл расширяются по-разному. Для того, чтобы стекло не треснуло, надо было нанести на него очень тонкую пленку металла. Задача оказалась довольно трудной, но всё же ее разрешили. На гладком куске мрамора разостлали листок олова и полили его ртутью. Олово растворилось в ртути, получилось то, что называют амальгамой. На нее наложили лист стекла, и серебристая блестящая пленка амальгамы, толщиной с папиросную бумагу, плотно пристала к стеклу.
Так сделали первое настоящее зеркало. Венеция долго сохраняла способ выработки зеркал в глубокой тайне. Дворы государств всей Европы, а за ними и все богатые и знатные люди в продолжение целых двухсот лет выписывали зеркала из Венеции, платя за них большие деньги.
Подарить зеркало считалось в те времена верхом щедрости. Когда французская королева Мария Медичи выходила замуж, Венецианская республика преподнесла ей в дар зеркало — лучшую работу муранских мастеров. Зеркало было совсем небольшим — величиной с эту книгу, — а оценивалось в сто пятьдесят тысяч франков. Правда, оно было вставлено в драгоценную раму.
Зеркало стало признаком богатства. Самый последний дворянин, не желая отставать от других, отказывал себе во всем, но покупал себе крохотное зеркальце.
Французский министр Кольбер видел, как деньги из Франции уплывают в Венецию: только венецианские стеклоделы умеют делать зеркала, и они никому не выдают своей тайны. Кольбер решил во что бы то ни стало раскрыть этот секрет.
Французскому послу в Венеции было дано поручение: подкупить двух-трех зеркальных мастеров и переправить их во Францию. В темную осеннюю ночь от острова Мурано тихо отплыла лодка: несколько муранских мастеров бежали во Францию. Там их спрятали так хорошо, что венецианские шпионы не сумели напасть на их след. Муранские беглецы выдали все свои секреты французским мастерам.
Через несколько лет в глубине дремучих лесов Нормандии открылся французский завод зеркального стекла...
Мода на зеркала держалась. Уже не только знать и дворяне, но купцы и богатые ремесленники тоже хотели иметь у себя дома зеркала. Зеркалами стали украшать кровати, столы, стулья, шкафы. Даже в бальные платья вшивали маленькие кусочки зеркал. Танцующих освещали свечами, и весь зал наполнялся множеством световых зайчиков. Они бегали по потолку, прыгали по стенам, мелькали на лицах гостей. Это было красивое зрелище.
С каждым годом зеркал изготовлялось всё больше и больше, но качество их оставалось невысоким: стеклянный лист получался неровным, лицо в зеркале отражалось неправильно, казалось перекошенным. К тому же зеркала были очень маленькие: больших стеклянных листов не могли изготовлять даже лучшие мастера.
Чтобы увидеть свое изображение во весь рост, нужно было отойти от зеркала шагов на двадцать-тридцать. Вся придворная знать, во главе с королем, требовала больших гладких зеркал.
И С Т О Р И Я З Е Р К А Л А
СТО ЧАСОВ
Способ выделки больших зеркал открыли французы. Они смастерили длинные и широкие железные столы с бортиками, как у бильярда. На такой стол выливали расплавленное стекло, и начинали раскатывать его чугунным валом, наподобие того, как хозяйка, приготовляя пирог, раскатывает тесто скалкой. Получался большой лист зеркального стекла.
Всё же лист не был вполне гладким. Стоило провести по нему рукой, и сразу чувствовалось, что стекло неровное, имеет бугры и впадины. Такое стекло для зеркала не годится. Как же сгладить стекло, довести его до блеска?
Еще древние египтяне умели сглаживать стенки своих стеклянных ваз. Для этого они долго и сильно терли стекло песком. Песчинки выравнивали стекло, сдирали с него маленькие, еле заметные глазу бугорки. Таким же точно способом стали теперь шлифовать стекла для зеркал. Это была кропотливая и тяжелая работа. На один стеклянный лист клали плашмя другой, между ними насыпали песок и затем начинали равномерно водить верхним листом по нижнему. Очень однообразная, утомительная, а главное — долгая работа. Чтобы хорошенько отшлифовать стеклянный лист даже для небольшого зеркала, два человека должны были поработать часов тридцать.
Но на этом дело не кончалось: после шлифовки стекло, правда, становилось гладким и одинаковой толщины, но появлялся новый порок: оно делалось матовым, непрозрачным. Откуда появилась эта матовость? Это след песчинок, которые терлись о стекло, бесчисленное количество микроскопических царапин и зазубрин.
Конечно, такое непрозрачное стекло для зеркала не годится. Надо еще раз оглаживать стекло: надо его полировать. Полируют стекло особым мельчайшим порошком — наждаком. Рабочий водит по стеклу маленькой дощечкой, обитой войлоком — полисуаром. Сколько раз надо провести полисуаром по стеклу? Сто раз, тысячу, десять тысяч? Нет, гораздо больше, — наверное, сотни тысяч раз. Полировка требует еще больше времени, чем шлифовка: до семидесяти часов.
Тридцать да семьдесят, всего сто часов для того, чтобы сделать гладким стекло для одного зеркала! Понятно, что зеркала в то время стоили дорого.
На те деньги, которые стоило тогда небольшое зеркало, могла прожить полгода целая семья среднего достатка. В наше время для полировки и шлифовки стекла имеются специальные машины.
На огромный круглый стол наливают тонкий слой гипса, а на него укладывают подъемным краном листы стекла. Если бы кран зажимал листы наподобие клещей или щипцов, то стекло, конечно, не выдержало бы давления и треснуло бы. Но кран подхватывает стекло совсем иным, гораздо более деликатным способом: резиновыми присосками. Тяжелый стеклянный лист точно прилипает к присоскам, он проносится по воздуху и мягко ложится на стол. Тогда только присоски его отпускают. Стол со стеклянными листами откатывают под вертящиеся диски шлифовального станка. Они начинают быстро вращаться. Через полчаса стекло уже отшлифовано.
Затем стол подкатывают под полировальные диски, подбитые войлоком; они придают стеклу нужный блеск. На всё это уходит не семьдесят часов, как при ручной работе, а всего пятьдесят-шестьдесят минут.
После того, как научились изготовлять большие зеркала и полировать их хотя бы вручную, зеркала стали гораздо лучше, и их стали покупать нарасхват. Появилась мода украшать зеркалами целые комнаты: не только стены, но даже потолки. Такие комнаты поражали гостей, вызывали восхищение. Но жить в зеркальной комнате, конечно, нельзя: всюду, куда ни посмотришь, бесконечная перспектива комнат, тысячи отражений. Сперва это кажется забавным, а потом становится неприятно и страшно. Хочется поскорее уйти в обыкновенную комнату.
Недаром испанская инквизиция придумала особую, зеркальную пытку. Человека сажали на несколько дней в зеркальную комнату-коробку, где, кроме, него и лампы, не было ничего. День и ночь на него смотрели бесчисленные отражения, как бы его близнецы. Они были наверху, справа, слева, внизу. Они повторяли каждое его движение, точно издевались над пленником. Чаще всего человек не выносил пытки зеркалами и сходил с ума.
От зеркальных потолков и стен во дворцах скоро отказались. Но зеркала остались всё же лучшим украшением дворцов. В рамах из серебра, бронзы, фарфора их вешали целыми рядами на стены.
Большой парадный зал Екатерининского дворца в Царском Селе был также украшен зеркалами; они в три ряда опоясывали стены. Во время больших приемов зал освещался сотнями свечей. Их свет без конца отражался зеркалами и гладким паркетом.
Люди как бы купались в море света.
Этот замечательный дворец разрушен гитлеровскими захватчиками во время оккупации города Пушкина.
После изобретения машинной полировки и ряда других усовершенствований зеркала подешевели. Наконец-то они стали доступны не только королям и богачам-миллионерам, но и обыкновенным людям. Листы зеркального стекла стали цениться не только как материал для зеркал, но и сами по себе: ведь это стекло гораздо прозрачнее, чище, «благороднее», чем обыкновенное стекло. Такие стекла стали вставлять в витрины магазинов. Вокзалы, здания музеев, купе вагонов, каюты кораблей, окна автомобилей тоже стали застеклять зеркальными стеклами. Зеркальное стекло стало как бы высшим сортом оконного стекла.
Улучшение качества зеркал шло не только по линии получения гладкой, хорошо отражающей поверхности. Зеркала, покрытые амальгамой, давали бледное отражение. При изготовлении их приходилось иметь дело с ядовитыми веществами. Бывали случаи, когда рабочие отравлялись насмерть ртутными парами.
Лет восемьдесят назад от амальгамы отказались.
Вместо этого стали наносить на стеклянный лист тончайший слой серебра. Чтобы нежная серебряная пленка не повредилась, ее сверху покрывают слоем краски. Такие зеркала дают очень яркое изображение.
И в наши дни, как в старину, устраивают стеклянные комнаты и залы. Эти залы позволяют любому посетителю, не сходя с места, совершить как бы кругосветное путешествие.
Вот, например, как устроен стеклянный дворец иллюзий в Париже: стены зала состоят из больших зеркал, обрамленных разнообразными колоннами, украшениями, статуями. Благодаря перекрестному отражению зрителю кажется, что он стоит в центре множества одинаковых зал, расходящихся во все стороны. Но этого мало: во всех углах установлены вращающиеся барабаны-колонны; стоит только их повернуть, и весь вид сразу, точно по мановению волшебной палочки, совершенно изменится.
Зрителю кажется теперь, что он попал в индусский храм. Снова поворот барабана - и он теперь уже посреди беспредельного дремучего леса. Еще и еще преображается комната-калейдоскоп, и зритель переносится всё в новые и новые места...
Можно теперь приготовить такое стекло, которое если посмотреть на него с одной стороны, окажется зеркалом, а если посмотреть с другой стороны, — это обыкновенное прозрачное стекло, через которое всё видно. Из автомобиля с такими стеклами, вы можете разглядывать всё вокруг. А вас никто не видит: любой прохожий, взглянувший в окно автомобиля, увидит не вас, а свое собственное отражение.
Такие стекла очень удобны для подглядывания: ты видишь, а тебя не видят. С этой целью их и вставляют за границей в двери, ведущие из класса в коридор. Надзиратель тихонько подходит к двери и смотрит, что делают ученики. А они его не видят.
Делают сейчас и цветные зеркала: золотистые, голубые, желтые, цвета розы, незабудки и других оттенков. Такими зеркалами была облицована стена одного из зданий на Всемирной выставке в Нью-Йорке.
Можно, наконец, делать и такие зеркала, которые показывают лицо человека красивее, чем оно есть на самом деле. Секрет здесь очень простой - стекло зеркала имеет неуловимо слабый розовый оттенок. Изображение получается такое же ясное, как в обычном зеркале, но мелкие недостатки кожи скрадываются. Лицо кажется в этом зеркале необыкновенно свежим и молодым. Такими зеркалами бойко торгуют стекольные магазины за границей.
И С Т О Р И Я З Е Р К А Л А
ВОГНУТОЕ ЗЕРКАЛО
Лет семьдесят назад одному врачу пришла в голову мысль: нельзя ли через пищевод заглянуть человеку в желудок? Это была дерзкая мысль. Ведь путь глотка — пищевод — желудок не прямой, он имеет изгиб. А световой луч, как известно, прямой. Тут-то, однако, и может пригодиться зеркало: оно отражает лучи, меняет его направление, если луч падает на зеркало под углом.
Когда мальчик, сидя у окна, забавляется тем, что ловит солнечного «зайчика» и пускает его соседям в глаза, он пользуется как раз этим свойством зеркала. Если зеркалами можно перебрасывать свет — подобно тому, как перекидывают мяч из рук в руки, — то, значит, зеркалами можно перебросить и изображение, например, глядеть вперед, а видеть то, что делается сзади или за углом. И, значит, через пищевод заглянуть в желудок всё-таки возможно. Подвергнуться такому опыту согласился цирковой фокусник-шпагоглотатель.
Врач ввел ему в пищевод длинную узкую трубку с зеркалами, а к наружному ее концу приставил лампочку. И вот он действительно увидел внутренность желудка. Увидел, правда, плохо, потому что свет лампочки был слабый. Но всё же кое-что можно было разобрать. Так был изобретен перископ для осматривания желудка — гастроскоп.
Впоследствии его усовершенствовали: проложили внутри трубки провод и привинтили к его концу крошечную электрическую лампочку. Теперь, когда лампочка горит в самом желудке, всё видно очень отчетливо.
Маленькая, но сильная лампочка хорошо освещает внутренность желудка, и опытный глаз врача быстро находит язву или опухоль. К такому медицинскому перископу можно присоединить фотографический аппарат и получить снимок внутренности желудка. Главное применение перископ нашел, однако, не в медицине, а в военном деле.
Военный перископ — просто длинная труба, в которую наверху и внизу вставлены наклонно небольшие зеркала. Изображение, пойманное верхним зеркальцем, перебрасывается на нижнее, — здесь его можно рассмотреть. Через перископ можно следить за неприятелем, не высовываясь из окопа, оставаясь для неприятеля незримым. Так два самых обыкновенных зеркала, вставленных в трубу, становятся важным оптическим прибором.
Правда, у зеркала имеется соперник — призма, трехгранный кусочек стекла. Призма тоже заставляет лучи изменять направление, но не отражая, а преломляя их. Лучшие перископы — например, перископы подводных лодок — призматические. Зато зеркальные перископы сделать гораздо легче.
Но еще важнее для оптики не обычное плоское зеркало, а вогнутое: оно направляет лучи узким ровным пучком либо заставляет их сойтись, скреститься в одной точке на некотором расстоянии от зеркала.
Древняя легенда рассказывает, будто знаменитый греческий ученый Архимед сжег с помощью солнечных лучей, отраженных от вогнутого зеркала, римский флот, напавший на город Сиракузы. Эта легенда, конечно, неправдоподобна. Чтобы собрать так много солнечного тепла и переслать его на такое большое расстояние, нужно было громадное вогнутое зеркало. Таких зеркал не умели делать в древней Греции. Грек Антемий, живший через 700 лет после Архимеда, попытался доказать, что корабли можно было зажечь системой из 24 плоских зеркал. Такая система плоских зеркал должна работать, как одно огромное вогнутое зеркало.
Направляя солнечные «зайчики» от всех зеркал в одну точку, по мнению Антемия, можно было бы получить температуру, достаточную для того, чтобы могло загореться сухое просмоленное дерево и канаты. Такое объяснение кажется довольно правдоподобным, если считать, что расстояние между зеркалами и кораблями было не больше 30—50 метров. На большем расстоянии, при том уровне техники, какой был во времена Архимеда, вряд ли было возможно зажечь с помощью зеркал дерево.
Задача использования солнечной энергии, превращения ее в тепловую, механическую и электрическую интересует ученых и инженеров и в наше время. Эта задача вполне разрешима теперь. Не представляет труда изготовить вогнутые зеркала с большой точностью и собрать лучи в небольшое пятно или полосу, в зависимости от желания конструктора. Не трудно собрать солнечные лучи на котел с водой и заставить закипеть воду, а паром приводить в движение машины. Весь вопрос только в том, насколько стоимость энергии, получаемой от солнечных котлов, может конкурировать со стоимостью энергии, которую дают гидростанции или котельные, работающие на топливе. Поэтому использовать «солнечные котлы и моторы» наиболее выгодно в южных странах, где солнца много, а другого топлива мало, где большие пространства земли лишены достаточно мощных рек. У нас в стране, например, лучше всего прибегать к использованию солнечной энергии в Средней Азии и Армении.
Однако вогнутые стеклянные зеркала больших размеров стоят еще слишком дорого, и применять их в «солнечных котлах» невыгодно. Почти тех же результатов можно достичь, если поверхность большого вогнутого зеркала составлять из отдельных кусков плоских зеркал. Такое зеркало будет очень хорошо собирать солнечные лучи и развивать высокие температуры. Солнечные котлы и печи со стеклянными вогнутыми и плоскими зеркалами строятся и работают у нас в стране и в других странах.
В наше время, однако, вогнутые зеркала чаще используются не для нагревания, а для освещения. В карманном электрическом фонарике заключена крошечная лампочка всего в несколько свечей. Если бы она посылала свои лучи во все стороны, то от такого фонарика было бы мало пользы: его свет не проникал бы дальше одного-двух метров. Но за лампочкой поставлено маленькое вогнутое зеркальце. И вот, луч света прорезывает темноту на десять метров вперед. Так же устроены и автомобильные фары и прожекторы. В прожекторе светит мощная дуговая лампа. Но если бы вынули из прожектора вогнутое зеркало, то свет лампы бесцельно разошелся бы во все стороны, она светила бы не на семьдесят километров, а всего на один-два...
В железнодорожном светофоре, в корабельном фонаре, прикрепленном к верхушке мачты, в фонаре маяка — всюду мы найдем стекло, собирающее свет в узкий пучок.
Было бы, однако, неверно утверждать, что этим собирающим стеклом всегда служит вогнутое зеркало. Как у плоского зеркала имеется соперник — призма, так и у вогнутого зеркала тоже есть свой соперник — линза.
Доктор Клаубони, спутник отважного капитана Гаттераса из романа Жюля Верна, был изобретательным человеком. Их арктическая экспедиция однажды очутилась в трудном положении: без спичек при сорокавосьмиградусном морозе. Что было делать? Если бы у кого-либо из экспедиции было с собой вогнутое зеркало, тогда можно было бы им заменить спички. Но вогнутого зеркала ни у кого не нашлось. Доктор Клаубони всё же не растерялся: он вырубил топором кусок прозрачного льда, обтесал его в форме чечевицы и отполировал своими руками. Получилась ледяная линза. Ледяной линзой поймали солнечные лучи и направили их сходящимся пучком на трут. И трут вскоре вспыхнул веселым огоньком. Этот рассказ всё же внушает сомнения.
Трудно представить, как мог доктор Клаубони топором, да еще на морозе в сорок восемь градусов, сделать большую ледяную линзу правильной формы. А если бы она вышла не совсем гладкой или не вполне правильной формы, то она не могла бы собрать в точку все падающие на нее лучи, и трут не вспыхнул бы. Ледяная линза не очень-то пригодна для собирания лучей. Гораздо удобнее стеклянная линза — собирательное, или, как его иногда называют, зажигательное стекло.
Вот это-то стекло и может выполнить то же дело, что и вогнутое зеркало. В одних случаях удобнее пользоваться вогнутым зеркалом, в других — линзой, а иногда — тем и другим.
Мы говорили, например, что в карманном фонаре помещают за лампочкой вогнутое зеркальце. Но этого мало: в фонаре имеется еще и маленькая линза — перед лампочкой. Зеркальце и линза помогают друг другу собрать весь свет, какой дает лампочка. Особенно сложно устроен фонарь маяка. В древности самым мощным маяком был Александрийский маяк, огромная башня в сто семьдесят метров, то есть выше высотного здания в сорок этажей. Этот маяк считался одним из «чудес света». На его верхушке горел огромный костер, служивший как бы путеводной звездой морякам.
Мы не знаем, как далеко проникал луч этого маяка. Но очень далеко он, конечно, проникать не мог, так как даже большой костер дает не так уж много света. К тому же свет его расходился во все стороны и должен был быстро терять свою силу. Тысячи лет пытались люди различными способами усилить свет маяка. Вместо дров жгли уголь, ставили масляные лампы со многими фитилями, приделывали к ним трубы, чтобы они горели ярче. Но всё это мало помогало. Маячные огни оставались всё еще недостаточно яркими и были видны не более чем на 10—15 километров. Корабли, сбившиеся с пути или попавшие в шторм, могли, не увидев огонь маяка, пройти мимо спокойной, удобной бухты и потерпеть крушение.
Спасителем кораблей оказалось вогнутое, сначала металлическое, а позже стеклянное зеркало, которое стали устанавливать позади маячной лампы. Вогнутое зеркало отбрасывало все лучи в одном направлении, и благодаря этому свет маяка значительно усиливался.
В 1820 году крупнейшим французским физиком Френелем были предложены особые ступенчатые линзы, которые состоят как бы из ряда отдельных преломляющих призм. Теперь линзы Френеля используются не только во всех маяках, но и во всевозможных сигнальных фонарях: прожекторах, семафорах, светофорах. Часто линзы Френеля делают в виде ступенчатых бочонков из стекла, внутрь которых помещают лампы. В дальнейшем линзы Френеля для маяков были им же еще усовершенствованы. Он предложил против источника света устанавливать ступенчатые преломляющие линзы, а в верхней и нижней частях фонаря — призмы полного внутреннего отражения. Такое устройство маячного фонаря позволило получать очень яркий сноп света. Сила света современных маяков достигает шестидесяти миллионов свечей. Фонари современных маяков делают из нескольких огромных преломляюще-отражающих линз Френеля, диаметром до трех метров каждая.
Маяки строят на высоких берегах или скалах, и свет их в ясную погоду виден за много десятков километров. Расстояние, на которое виден огонь маяка, определяется теперь не его яркостью, а тем, что земля — шар, и при удалении на 50 километров даже маяк, огонь которого находится на высоте 100 метров над уровнем моря, скроется за горизонтом.
Маяки нужны не только морским кораблям, но и воздушным. Сейчас на каждом аэродроме есть авиамаяк. Свет авиамаяков направляют не горизонтально, как в морских маяках, а под некоторым углом вверх. Свет этих маяков виден с самолета очень далеко. Ведь самолеты летят на очень большой высоте, и поэтому свет маяка не скрывается горизонтом.
Солнечный мотор, рефлектор синей лампы, карманный электрический фонарик, прожектор, маяк — для всего этого нужно вогнутое зеркало. А ведь мы перечислили далеко не всё. Мы не упомянули, например, о зеркале телескопа.
Но мы уже и так незаметно для себя вошли в область оптики. И прежде чем продолжать наш рассказ, мы должны сказать о том особом стекле, из которого делают оптические приборы.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О 
ИНТЕРЕСНАЯ ИСТОРИЯ
Это было в начале лета 1926 года. Незаметно кончалась июньская белая ночь. Огромный город еще спал, и только на заводах и фабриках работали ночные смены, да разносились далеко гудки паровозов с железной дороги...
В пустой кабинет технического руководителя одного из ленинградских заводов вошел высокий человек с утомленным и в то же время радостно взволнованным лицом. В руках он бережно держал большую, тяжелую, кристально-чистую глыбу стекла, еще сохранившую тепло печи. Положив свою ношу на стол, человек долго, задумчиво смотрел на нее. Потом, коснувшись рукою сверкающей грани, тихо сказал: «Наше...» На глазах его блеснули слезы. Необычная картина — взрослый, серьезный мужчина плачет над куском стекла.
Но на столе лежало не простое стекло, и Николай Николаевич Качалов, известный советский ученый, член-корреспондент Академии наук СССР, любит вспоминать этот эпизод из своей жизни, когда рассказывает студентам историю оптического стекла.
А история, действительно, очень интересная. Мы знаем, что к началу прошлого века стекло уже прочно вошло в жизнь людей. Тысячи заводов в различных странах мира с помощью сложных машин изготовляли огромное количество оконного и бутылочного стекла. Мастера-стеклодувы вырабатывали прекрасные художественные изделия. Приемы и рецепты венецианских мастеров давно уже перестали быть тайной. И всё-таки имелось еще такое стекло, секрет изготовления которого знали только несколько человек на всей земле. Это было оптическое стекло.
Из предыдущих истоий вы узнали о некоторых приборах, которые изобрел человек, открыв свойство стекла управлять светом. Но это было только началом. И чем дальше, тем больше создавалось приборов, в основу работы которых положены различные законы оптики. Когда вы, например, смотрите увлекательный кинофильм, вы вряд ли задумываетесь над тем, какую роль тут играет маленький кусочек стекла. А ведь без него не существовало бы ни кино, ни фотографии, не было бы таких наук, как астрономия и микробиология. Оптические приборы открыли глазам людей неведомые миры; далекое стало близким, маленькое — большим.
Исключительно важное значение имеет оптика для армии. На войне, где успех боев часто зависит от того, насколько точно и далеко мы видим противника, очень трудно обходиться без специальных оптических приборов. Армия, которой не хватает прицелов и дальномеров, подзорных труб и биноклей, перископов и аэрофотоаппаратов, — это почти слепая армия.
И тем не менее, в начале первой мировой войны только три завода в мире изготовляли оптическое стекло: завод Парра-Мантуа во Франции, завод братьев Ченс в Англии и завод Шотта в Германии. Германское правительство, предвидя значение, которое будет иметь оптика во время войны, выделило фирме Шотт средства для развития производства.
А Россия в это время совсем не имела собственного оптического стекла, хотя еще Михаил Васильевич Ломоносов заложил научные основы химии и технологии производства однородного оптического стекла, варил такие стекла в своей лаборатории и использовал их для изготовления оптических приборов, нужных ему для исследований. Однако работы М. В. Ломоносова не получили распространения и после его смерти были совершенно забыты. Недальновидные русские правители не понимали, как много значит для страны оптическая промышленность. Кроме того, они не верили в умение и способности своего народа. Большинство стекольных заводов в России находилось в руках иностранцев, главным образом немцев. Среди них было много авантюристов, не имевших ни образования, ни умения руководить производством. Эти люди не были заинтересованы в развитии русской стекольной промышленности, их целью было одно — нажива. Нужно ли удивляться, что при таких условиях никто в России не умел изготовлять оптическое стекло. А владельцы трех иностранных заводов никому не выдавали секрета его производства. Все попытки других стеклоделов сварить стекло, годное для оптических приборов, кончались неудачей.
В чем же тайна варки оптического стекла, почему владели ею всего несколько человек в мире? Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется начать издалека.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
СВЕТ И СТЕКЛО
Световые волны часто сравнивают с морскими волнами. Но, по правде сказать, это сравнение подчеркивает скорее различие, чем сходство. Начать хотя бы с величины: световые волны настолько же меньше — короче — морских, насколько микроб меньше человека.
Морская волна пройдет за час несколько десятков, самое большее — сотен километров. А световая волна проходит триста тысяч километров — не за час, а за одну секунду. Морские волны идут в какую-нибудь одну сторону. А световые волны распространяются во все стороны. И наконец, морские волны, встретив на своем пути какое-либо препятствие, например камень, не могут пройти сквозь него: они либо отхлынут, либо обойдут камень. А световая волна может пройти сквозь препятствие, например сквозь стекло.
На этом и основана вся оптика: поставить на пути световой волны такое препятствие, которое заставило бы ее изменить свой путь.
Ставят, например, зеркало: волна откатится, отразится от зеркала и пойдет уже в новом направлении. Или ставят такое стекло, которое, скажем, с левого конца тоньше, чем с правого. Через стекло свету пройти труднее, чем через воздух, — он тратит на это в полтора раза больше времени. Левый край волны, которому надо пройти меньший путь в стекле, обгонит ее правый край, и вся волна повернет направо, пойдет уже не так, как шла прежде.
Или ставят на пути волны такое стекло, которое толще всего в своей средней части. Тогда оба края волны уйдут вперед, а ее середина останется, — волна, пройдя стекло, начнет суживаться, сходиться. Так, подставляя кусочки стекла различной формы, человек управляет световыми волнами. И световые волны — такие маленькие, что в сантиметре их умещается десятки тысяч, такие быстрые, что путь от Солнца до Земли они проходят за восемь минут. Световые волны слушаются человека, идут, куда приказано!
Но они слушаются только тогда, когда стеклу придана нужная форма совершенно точно и на нем нет никаких выступов или ям. А что такое выступы и ямы? Мамонту булыжная мостовая показалась бы, наверное, совсем гладкой. А микробу оконное стекло показалось бы гористым, пересеченным оврагами и пропастями.
Когда мы говорим о световых волнах, мы должны считаться не с мамонтом, а с микробом. Для световых волн крохотный, не ощущаемый нами выступ на стекле — то же самое, что для морских волн — высокий утес.
Мы уже говорили о том, как шлифуют и полируют обыкновенные зеркала. Но оптические зеркала и линзы полируют несравненно тщательнее. Это действительно необычайная работа: отполировать стекло так, чтобы даже микробу оно показалось гладким! Недаром этой работой увлекались такие люди, как великий философ Спиноза, Ньютон и другие знаменитые ученые.
Но мало сделать стекло гладким снаружи, надо сделать его еще «гладким» и внутри. Что это значит? Конечно, в самой толще стекла никаких выступов и ям нет. Но зато там могут быть места, которые окажутся для световой волны большим препятствием, чем соседние части стекла. Достаточно ничтожного различия в составе стекла, чтобы световая волна уже отклонилась от указанного ей пути, пошла совсем не туда, куда нужно.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
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 яркожелтым. Чего-чего только не перепробовали английские стеклоделы, чтобы избавиться от этой новой беды! Однажды они вместо соды положили в стекло поташ — 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» 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.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
ВНЕШТАТНЫЙ ЛАБОРАНТ
На одной из окраин Петербурга, возле Невы, высились мрачные кирпичные здания Императорского Фарфорового и стекольного завода. Этот завод пользовался громкой славой. В течение десятилетий он выпускал фарфоровую и хрустальную посуду, статуэтки, вазы, люстры, которые за красоту и подлинно виртуозное исполнение получали высокую оценку знатоков во всем мире. Вполне естественно, что молодому инженеру Николаю Качалову, только что окончившему Горный институт, казалось очень интересным работать на таком заводе. И вот, с рекомендательным письмом одного влиятельного немца, он отправился к директору завода — барону Вульфу.
«Вы хотите заниматься научной работой? — удивился герр Вульф. — Но зачем это нам? Здесь на заводе мы прекрасно обходимся без науки».
Однако рекомендательное письмо возымело свое действие, и Качалов был принят на должность внештатного лаборанта. Как и говорил директор, в стекольном цехе, или, как тогда называли, «стеклянном шатре», никто и не помышлял о каких-либо исследованиях. Процесс варки стекла не совершенствовался, технологические приемы повторялись из года в год, сырье было привозное. Лаборатория представляла собою тесное полуподвальное помещение, в котором фактически никто не работал.
Как же мог завод при таких руководителях и таком отношении к науке выпускать прекрасную продукцию? Славу завода создали и поддерживали потомственные рабочие, владевшие тайнами утонченного мастерства. Они сами, без помощи и руководства безграмотных начальников, знали, что и как нужно делать. В таких условиях приступил к работе Николай Качалов, а три года спустя началась первая мировая война, развязанная немецкими милитаристами.
Уже через несколько месяцев после начала войны русская армия стала остро испытывать недостаток в одном из важнейших видов вооружения — оптическом вооружении. Небольшие запасы оптических военных приборов, имевшихся в России и собранных из иностранных материалов, были уничтожены в первых боях. Отечественные оружейные заводы могли бы изготовлять необходимые приборы, но у них не было оптического стекла. А иностранные фирмы союзных России государств, не имея излишков, отказались снабжать стеклом нашу промышленность. Русская армия оказалась в исключительно тяжелом положении.
Тогда только спохватились царские министры, и на все стекольные заводы было послано правительственное распоряжение срочно разработать технологию производства оптического стекла. Задача была поставлена очень тяжелая, — никто не знал, как варить такое стекло, не было никаких указаний, никакой литературы. Да и уровень техники на заводах был очень низким.
Однако многие русские специалисты охотно взялись за новое дело. Особенно горячо принялся за него фарфоровый и стекольный завод в Петрограде, на котором уже не было немцев, а техническим руководителем завода работал бывший внештатный лаборант Николай Николаевич Качалов. К решению поставленной задачи он привлек лучшие научные силы страны. На заводе появился специальный отдел оптического стекла, заведовать которым пригласили молодого химика — Илью Васильевича Гребенщикова. Приступили к большой серии работ по изучению влияния состава на оптические свойства стекла. Начались экспериментальные варки.
Но фронт не ждал. Положение в армии становилось всё более напряженным. Начались бои под Верденом. Для того, чтобы поддержать союзников, необходимо было наступление России на Восточном фронте. И тогда русские ученые пришли к заключению, что изготовить отечественное оптическое стекло в те короткие сроки, которые требует война, невозможно. Пришлось обратиться к союзникам — французам и англичанам.
Союзники не спешили с помощью. На просьбу продать секрет варки оптического стекла русские представители, отправленные для этой цели за границу, получили категорический отказ: отказал английский министр, отказал владелец французской фирмы Парра-Мантуа. Только при вторичном посещении Англии удалось очень дорогой ценой добиться цели: английский заводчик Ченс согласился продать русским секрет варки оптического стекла, но потребовал за него 600 тысяч рублей золотом и особые права на 25 лет. Это были очень тяжелые кабальные условия, но Россия не могла воевать без оптических приборов, и ей пришлось на них согласиться. Договор был подписан.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
СВЕТ И СТЕКЛО
Световые волны часто сравнивают с морскими волнами. Но, по правде сказать, это сравнение подчеркивает скорее различие, чем сходство. Начать хотя бы с величины: световые волны настолько же меньше — короче — морских, насколько микроб меньше человека.
Морская волна пройдет за час несколько десятков, самое большее — сотен километров. А световая волна проходит триста тысяч километров — не за час, а за одну секунду. Морские волны идут в какую-нибудь одну сторону. А световые волны распространяются во все стороны. И наконец, морские волны, встретив на своем пути какое-либо препятствие, например камень, не могут пройти сквозь него: они либо отхлынут, либо обойдут камень. А световая волна может пройти сквозь препятствие, например сквозь стекло.
На этом и основана вся оптика: поставить на пути световой волны такое препятствие, которое заставило бы ее изменить свой путь.
Ставят, например, зеркало: волна откатится, отразится от зеркала и пойдет уже в новом направлении. Или ставят такое стекло, которое, скажем, с левого конца тоньше, чем с правого. Через стекло свету пройти труднее, чем через воздух, — он тратит на это в полтора раза больше времени. Левый край волны, которому надо пройти меньший путь в стекле, обгонит ее правый край, и вся волна повернет направо, пойдет уже не так, как шла прежде.
Или ставят на пути волны такое стекло, которое толще всего в своей средней части. Тогда оба края волны уйдут вперед, а ее середина останется, — волна, пройдя стекло, начнет суживаться, сходиться. Так, подставляя кусочки стекла различной формы, человек управляет световыми волнами. И световые волны — такие маленькие, что в сантиметре их умещается десятки тысяч, такие быстрые, что путь от Солнца до Земли они проходят за восемь минут. Световые волны слушаются человека, идут, куда приказано!
Но они слушаются только тогда, когда стеклу придана нужная форма совершенно точно и на нем нет никаких выступов или ям. А что такое выступы и ямы? Мамонту булыжная мостовая показалась бы, наверное, совсем гладкой. А микробу оконное стекло показалось бы гористым, пересеченным оврагами и пропастями.
Когда мы говорим о световых волнах, мы должны считаться не с мамонтом, а с микробом. Для световых волн крохотный, не ощущаемый нами выступ на стекле — то же самое, что для морских волн — высокий утес.
Мы уже говорили о том, как шлифуют и полируют обыкновенные зеркала. Но оптические зеркала и линзы полируют несравненно тщательнее. Это действительно необычайная работа: отполировать стекло так, чтобы даже микробу оно показалось гладким! Недаром этой работой увлекались такие люди, как великий философ Спиноза, Ньютон и другие знаменитые ученые.
Но мало сделать стекло гладким снаружи, надо сделать его еще «гладким» и внутри. Что это значит? Конечно, в самой толще стекла никаких выступов и ям нет. Но зато там могут быть места, которые окажутся для световой волны большим препятствием, чем соседние части стекла. Достаточно ничтожного различия в составе стекла, чтобы световая волна уже отклонилась от указанного ей пути, пошла совсем не туда, куда нужно.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
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 яркожелтым. Чего-чего только не перепробовали английские стеклоделы, чтобы избавиться от этой новой беды! Однажды они вместо соды положили в стекло поташ — 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» 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.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
ВНЕШТАТНЫЙ ЛАБОРАНТ
На одной из окраин Петербурга, возле Невы, высились мрачные кирпичные здания Императорского Фарфорового и стекольного завода. Этот завод пользовался громкой славой. В течение десятилетий он выпускал фарфоровую и хрустальную посуду, статуэтки, вазы, люстры, которые за красоту и подлинно виртуозное исполнение получали высокую оценку знатоков во всем мире. Вполне естественно, что молодому инженеру Николаю Качалову, только что окончившему Горный институт, казалось очень интересным работать на таком заводе. И вот, с рекомендательным письмом одного влиятельного немца, он отправился к директору завода — барону Вульфу.
«Вы хотите заниматься научной работой? — удивился герр Вульф. — Но зачем это нам? Здесь на заводе мы прекрасно обходимся без науки».
Однако рекомендательное письмо возымело свое действие, и Качалов был принят на должность внештатного лаборанта. Как и говорил директор, в стекольном цехе, или, как тогда называли, «стеклянном шатре», никто и не помышлял о каких-либо исследованиях. Процесс варки стекла не совершенствовался, технологические приемы повторялись из года в год, сырье было привозное. Лаборатория представляла собою тесное полуподвальное помещение, в котором фактически никто не работал.
Как же мог завод при таких руководителях и таком отношении к науке выпускать прекрасную продукцию? Славу завода создали и поддерживали потомственные рабочие, владевшие тайнами утонченного мастерства. Они сами, без помощи и руководства безграмотных начальников, знали, что и как нужно делать. В таких условиях приступил к работе Николай Качалов, а три года спустя началась первая мировая война, развязанная немецкими милитаристами.
Уже через несколько месяцев после начала войны русская армия стала остро испытывать недостаток в одном из важнейших видов вооружения — оптическом вооружении. Небольшие запасы оптических военных приборов, имевшихся в России и собранных из иностранных материалов, были уничтожены в первых боях. Отечественные оружейные заводы могли бы изготовлять необходимые приборы, но у них не было оптического стекла. А иностранные фирмы союзных России государств, не имея излишков, отказались снабжать стеклом нашу промышленность. Русская армия оказалась в исключительно тяжелом положении.
Тогда только спохватились царские министры, и на все стекольные заводы было послано правительственное распоряжение срочно разработать технологию производства оптического стекла. Задача была поставлена очень тяжелая, — никто не знал, как варить такое стекло, не было никаких указаний, никакой литературы. Да и уровень техники на заводах был очень низким.
Однако многие русские специалисты охотно взялись за новое дело. Особенно горячо принялся за него фарфоровый и стекольный завод в Петрограде, на котором уже не было немцев, а техническим руководителем завода работал бывший внештатный лаборант Николай Николаевич Качалов. К решению поставленной задачи он привлек лучшие научные силы страны. На заводе появился специальный отдел оптического стекла, заведовать которым пригласили молодого химика — Илью Васильевича Гребенщикова. Приступили к большой серии работ по изучению влияния состава на оптические свойства стекла. Начались экспериментальные варки.
Но фронт не ждал. Положение в армии становилось всё более напряженным. Начались бои под Верденом. Для того, чтобы поддержать союзников, необходимо было наступление России на Восточном фронте. И тогда русские ученые пришли к заключению, что изготовить отечественное оптическое стекло в те короткие сроки, которые требует война, невозможно. Пришлось обратиться к союзникам — французам и англичанам.
Союзники не спешили с помощью. На просьбу продать секрет варки оптического стекла русские представители, отправленные для этой цели за границу, получили категорический отказ: отказал английский министр, отказал владелец французской фирмы Парра-Мантуа. Только при вторичном посещении Англии удалось очень дорогой ценой добиться цели: английский заводчик Ченс согласился продать русским секрет варки оптического стекла, но потребовал за него 600 тысяч рублей золотом и особые права на 25 лет. Это были очень тяжелые кабальные условия, но Россия не могла воевать без оптических приборов, и ей пришлось на них согласиться. Договор был подписан.
О П Т И Ч Е С К О Е С Т Е К Л О
БОЛЬШАЯ ПОБЕДА
Туманным весенним утром по улицам английского города Бирмингама шла группа рабочих, по виду — иностранцев. Это были русские рабочие, приехавшие на обучение к Ченсу. На ходу они тихо переговаривались: «Вот поглядим, братцы, что там англичанин придумал», «Должно, всё машиной орудуют...», «Ясно, такое стекло просто не сваришь!», «И печи-то, верно, не как у нас, и горшки не такие». Их руководитель, Илья Васильевич Гребенщиков, сочувственно прислушивался к этим разговорам: его самого очень интересовало, что же представляет собой пресловутый английский секрет, как варят иностранцы оптическое стекло? Он ожидал увидеть на заводе Ченса совершенно новый технологический процесс, последние достижения науки в области стекловарения.
Но уже первый осмотр производства удивил и разочаровал русских мастеров: стекло варилось, что называется, «по старинке». Поражала недопустимо устаревшая конструкция стекловаренных печей, старинный тип горшков, устаревшие приемы работы. Отсутствовала самая элементарная механизация работ, и стекловары надрывались от тяжелого ручного труда в горячих цехах: нелегко было таскать из печи огромные раскаленные горшки со стеклом и простыми ковшами засыпать в пышущую жаром печь шихту. Но заводчики, думавшие только о прибыли, меньше всего заботились об условиях труда рабочих. На всем лежала печать консерватизма и равнодушия.
Как же всё-таки ухитрились англичане варить в таких условиях оптическое стекло? В чем состоял секрет Ченса, — вернее, секрет Гинана? Чтобы объяснить это, придется начать издалека.
В стекле свили получаются оттого, что всё время, пока идет варка, расплавленное стекло соприкасается со стенками горшка и всё время разъедает, то есть растворяет их. При этом растворении, конечно, получается стекло уже совсем не того состава, какой имеет вся остальная масса стекла в горшке. И вот от стенок начинают ползти свили. Они распространяются всё дальше, к середине горшка, и постепенно портят всё стекло. Как же избавиться от этих свилей? Оказывается, в горшке во время варки надо создать непрерывный вихрь, — расплавленное стекло должно быть в нескончаемом круговороте. А для этого его надо всё время мешать изогнутым железным прутом с наконечником из огнеупорной глины. Перемешивание стекла во время варки — вот единственный новый прием, который вывезли русские из Англии. В остальном это был набор механически связанных между собой операций, сущности которых никто не понимал, но было известно, что если их аккуратно воспроизводить, то можно получить удовлетворительное оптическое стекло. Очень скоро русские мастера овладели английским методом, и в Петрограде на Фарфоровом заводе открылся цех оптического стекла. Правда, тогда варили только два наиболее ходовых типа стекла невысокого качества, но всё-таки начало новому делу было положено.
Завод работал до гражданской войны, когда завод пришлось остановить. Погасли печи, ушли на фронт рабочие. Казалось, и кончилась на этом история русского оптического стекловарения. Кто в голодном Петрограде мог позаботиться о заброшенном цехе? Кому нужно было следить за целостью его имущества, охранять оборудование? Но такой человек нашелся. Это был Дмитрий Сергеевич Рождественский, ученый-физик, работающий в области физической оптики. Настоящий русский человек, преданный Родине и народу, Дмитрий Сергеевич прекрасно понимал, какое значение имеет оптическое стекловарение для молодой советской республики.
В 1918 году Дмитрий Сергеевич организовал Государственный оптический институт, который очень быстро стал крупным центром по теоретическому изучению разнообразных вопросов оптики. Молодой коллектив ученых института взял шефство над оптическим цехом Фарфорового завода. Уже в 1923 году цех был восстановлен и превращен в самостоятельный завод. Техническим руководителем стал Н. Н. Качалов. Но и после этого оптический институт, директором которого был академик Рождественский, а руководителем лаборатории оптического стекла — И. В. Гребенщиков, сохранил живую связь со своим «подшефным».
Возникло самое настоящее содружество науки с производством. И на заводе с первых же дней большое внимание было обращено на научные исследования, были организованы прекрасно оборудованные лаборатории, подобраны сильные кадры научных сотрудников. Старые рабочие, разъехавшиеся в разные города Советского Союза и побывавшие на фронтах гражданской войны, возвратились на завод.
Вскоре завод стал варить оптическое стекло гораздо лучше, чем раньше.
И вдруг произошло несчастье: на оптическое стекло напала «мошка». Не подумайте, что в раскаленные печи тучами налетела мошкара. «Мошкой» старые рабочие-стекловары называют мельчайшие, едва заметные невооруженным глазом пузырьки. Их бывает огромное количество, по нескольку сотен штук в одном кубическом сантиметре стекла. Стекло с «мошкой» совершенно непригодно ни для каких оптических приборов, поэтому, когда на заводе пошел сплошной брак, приходилось выбрасывать всё стекло от варки к варке. Нельзя было отобрать ни одного годного кусочка. А ведь если стекловаренный завод не выпускает стекла, то останавливаются другие заводы, собирающие различные оптические приборы для оборонной промышленности.
Для того, чтобы ликвидировать эту опасность, были приняты срочные меры. В цехах завода появились известные уже в то время ученые: А. А. Лебедев, И. В. Гребенщиков, В. Л. Фок, Л. Е. Тищенко (все четверо стали впоследствии академиками), профессор Грум-Гржимайло и другие сотрудники оптического института. Они вошли в состав «авральных» бригад, которые стремились во что бы то ни стало найти причины появления «мошки». А это оказалось очень трудным делом. Рецепты Ченса здесь были бесполезны. В них говорилось о том, что к горшку нельзя прикасаться металлическими инструментами, указывалось даже на влияние пасмурной погоды, но они совершенно не объясняли того, что происходит в горшке во время варки, и не предохраняли стекло от брака. Советским специалистам самим пришлось бороться с непонятным врагом.
И вот начались круглосуточные дежурства ученых и инженеров у стекловаренных печей. Было проделано огромное количество изумительно интересных и смелых опытов. Пробовали менять состав стекла и процесс варки. Повышали температуру до того, что у одной из печей обрушился свод. Раскаленные горшки со стеклом обливали ледяной водой. Детально исследовали процесс размешивания. Опыты следовали один за другим.
Вот что рассказывает об этом профессор Н. Н. Качалов: «Каждый такой опыт длится около 3—4 суток, и весь завод с затаенным дыханием ждет его результатов. Результат иногда обнаруживается ночью. В ожидании его измученные исследователи спят как попало — на столах и стульях лаборатории, подложив под головы портфели, собственные меховые шапки или свернутые в рулон рабочие халаты. Спит и академик Рождественский, скрючившись на узком клеенчатом диване; тут же прикорнул И. В. Гребенщиков. По всей лаборатории раздается только всхрапывание да сонное бормотание. И вдруг дребезжит телефонный звонок! Это из стеклоплавильного цеха слышится голос мастера: «Проба». Все срываются со своих мест и, на ходу надевая шубы, скатываются с лестницы, по морозному воздуху пересекают двор. Впереди всех, сверкая очками, несется академик Рождественский. Вот все столпились у подъемной стопудовой двери стеклоплавильной печи. Через крошечное окошечко мастер, щурясь от нестерпимого жара, на тонком железном пруте вынимает небольшую порцию добела раскаленного жидкого стекла. Это и есть «проба». Все склоняются и, стукаясь головами, молча смотрят. На оранжевом фоне горят тысячи и тысячи мельчайших звездочек. Это «мошка»! Опять проклятая «мошка»!
Медленно, молча, опустив головы, возвращаемся через двор, подымаемся в лабораторию и садимся за большой, покрытый линолеумом стол. Над столом горит ослепительно яркая лампа. В громадных колбах заваривается крепкий чай. На фильтровальной бумаге раскладываются бутерброды. Из жилетных карманов вытаскиваются завернутые в бумажки кусочки сахара. Царит молчание. .. и вдруг раздается голос Дмитрия Сергеевича: «Ну, что же, товарищи, не будем унывать, — когда-нибудь да одолеем же мы эту мошку. Илья Васильевич, что вы думаете относительно того, если мы в следующем опыте...», и очередное совещание начинается». Три месяца работали они в таком напряженном режиме, три месяца не отходили от печей, а дело не улучшалось, — «мошка» не пропадала.
Но за это время участники авральных работ начали гораздо глубже понимать природу всех процессов стекловарения и всё чаще задумывались над тем, правильна ли в самой основе технология варки стекла, освещенная вековым опытом Мантуа, Ченса и Шотта? Не нужно ли отступить от общепризнанных правил? И в конце концов пришли к выводу, что это единственный выход.
Тогда-то Н. Н. Качалов, И. В. Гребенщиков и Д. С. Рождественский решили попробовать метод ускоренной варки. Дело в том, что, по установившимся приемам работы, стекло варилось четверо суток. В течение 90 часов кипела и бурлила в печи масса, и лишь в самом конце этого времени в печь погружали мешалку. В результате мешка, в которой заключалась суть всего процесса, занимала только 1/15 часть общего времени варки.
А что если сократить время варки и начинать мешку стекла в самом начале, как только горшок заполнится расплавившейся шихтой? «Это же технологическая ересь!» — возмущались старые стекловары. Но ученые решили рискнуть. Риск состоял в том, что работу по новому методу приходилось сразу начинать на заводе, без предварительной проверки в лабораторных условиях. Но другого выхода не было.
И вот в ночь с 6 на 7 июня 1926 года началась первая варка по новому методу. К реостату электрической мешальной машины встал Н. Н. Качалов. Прошло всего несколько часов, и он уже включил рубильник. Хобот из огнеупорной глины заворочался в расплавленной массе, к которой в течение ста лет боялись прикоснуться раньше чем через девяносто часов. И вскоре стало ясно, что рискованный опыт удался. Стекло варилось прекрасно. К вечеру первый горшок был вытащен из печи. Пришедшая на смену бригада с радостным изумлением, глазам своим не веря, рассматривала безупречные пробы — бесцветные, бессвильные и беспузырные. «Мошка», проклятая «мошка» исчезла! Это была победа! В жизнь вошел новый метод варки оптического стекла, и разработали его в Советском Союзе.
Вскоре во всех свободных проходах цеха лежали большие глыбы прекрасного, беспорочного, кристально-чистого стекла — результат напряженной и упорной работы большого коллектива ученых, инженеров, рабочих, один из ярких примеров блестящего успеха советской науки. Вот тогда и произошла та сцена, которую мы описывали в начале главы об оптическом стекле.
Теперь всё это уже старая история. Около ста различных типов оптического стекла варят советские заводы. В стекловаренных цехах специальные краны ворочают тяжелые горшки, ставят и вынимают их из печи. Механически загружается шихта. Стекло уже не мешают глиняной кочергой, как это делал Гинан. Особый механизм создает в горшке смерч, поддерживая непрерывный круговорот расплавленного стекла. Из отечественного оптического стекла мы делаем теперь любые приборы. Какие же оптические приборы существуют в наше время и для чего они нужны?
Г Л А З Ч Е Л О В Е Ч Е С Т В А
ДВА СТЕКЛА
Множество людей всегда носит с собою пару небольших круглых стеклышек — очки. У близоруких очки всё время на носу, — они снимают их только на ночь, когда ложатся спать. Другим очки нужны при чтении: это дальнозоркие, большей частью пожилые люди. Представим себе на минуту, что стекольщики вдруг разучились делать очковое стекло. Что стало бы с миллионами дальнозорких и близоруких? Все эти вполне здоровые люди не могли бы ни работать, ни читать, ни писать. Они стали бы совсем беспомощными. Правильно сказал двести лет назад Михаил Васильевич Ломоносов:
«Велика сердцу скорбь лишиться чтенья книг;
Скучнее вечной тьмы, тяжелее вериг!
Тогда противен день, веселие — досада!
Одно лишь нам стекло в сей бедности отрада.
Оно способствием искусныя руки
Подать нам зрение умеет чрез очки!»
А между тем было время, когда люди не знали очков. И это было не так уж давно. Писатели древнего Рима Цицерон и Светоний в своих последних книгах жалуются на то, что от старости они стали плохо видеть. Они уже не могут сами читать и писать, им приходится держать при себе специальных рабов — чтецов и писцов. Ни один из древних писателей не упоминает об очках. А ведь римляне, как мы знаем, умели делать из стекла замечательные вещи. Неужели они не подметили, что выпуклые и вогнутые стекла могут улучшать зрение?
Да, они этого не подметили и не могли подметить — по той простой причине, что тогдашнее стекло было мутным, с массой мельчайших пузырьков. Через такое стекло почти ничего не было видно. Оно не годилось для очков.
За всю долгую историю Рима очки были приготовлены один-единственный раз, вернее — не очки, а всего одно очко — монокль. И сделали его не из стекла, а из изумруда: отполировали изумруд так, что он стал гладким, плоским, с чуть вогнутыми стенками. Через этот-то изумруд, закрывая другой глаз, смотрел близорукий Нерон на бой гладиаторов.
Разумеется, таким изумрудным моноклем мог обзавестись только римский император! Да и вряд ли этот изумруд значительно улучшал зрение: он был зеленым и мало прозрачным. Только через тысячу триста лет после Нерона появились настоящие — стеклянные — очки.
Кто их изобрел, нам неизвестно. Мы только знаем, что очки стали продавать впервые в Италии. Способ их изготовления вначале хранился в строгой тайне. О нем знали немногие мастера. За пару очков платили тогда до тысячи рублей зодотом и платили с радостью...
Очки были изобретены. И теперь встал вопрос: как же их носить? На разрешение этой, казалось бы нетрудной, задачи по требовалось триста лет.
Сначала очки прикрепляли к шляпе. Очки и шляпа составляли одно целое. Это было не очень-то удобно: дома, когда читаешь или пишешь, надо было сидеть в шляпе. Потом стали вставлять стекла в железные кольца и закреплять их на стержне. Сначала очки прикрепляли к шляпе.
Это было как бы пенсне. Но зажимки у этого «пенсне» не было. Оно то и дело сползало с носа, нужно было его придерживать рукой. Попытались вделать очковые стекла в ремни. В ремнях вырезали круглые отверстия и туда вставляли стекла. А концы ремней завязывали на затылке узлом.
Очки, похожие на современные, появились только в XVI веке. Подбирали стекла в то время, конечно, без доктора. Продавец просто выкладывал на прилавок все очки, какие у него имелись, а покупатель выбирал те, через которые он лучше видел.
Тогда еще не знали, почему разным людям нужны разные очковые стекла и почему очки улучшают зрение. Только в конце XVI века астроном Кеплер разгадал тайну нашего зрения. Он установил, что в глазу имеется прозрачное, выпуклое с обеих сторон тельце — хрусталик. Он имеет такую форму, что собирает проходящие сквозь него лучи, заставляет их сходиться друг с другом. У дальнозорких людей хрусталик, однако, недостаточно выпуклый, недостаточно сильно собирает лучи. Из-за этого отпечаток на сетчатке глаза расплывается, изображение предмета получается нечеткое.
Как же помочь этой беде? К хрусталику, который имеется в глазу, нужно прибавить еще другой, стеклянный хрусталик: выпуклое с обеих сторон «собирательное стеклышко».
У близоруких, наоборот, хрусталик чересчур выпуклый, он собирает лучи слишком сильно. Им поэтому нужны не выпуклые, а вогнутые с обеих сторон линзы — такие, которые рассеивают лучи, заставляют их расходиться веером.
Те, кто не знает оптики, часто спрашивают: что делают очки: увеличивают или уменьшают? На самом деле они делают изображение более четким, исправляют недостатки глаза...
До сих пор мы говорили о том, как очки помогают людям. Но плохие глаза бывают ведь не только у людей, а и у животных. Дальнозоркость им, правда, не причиняет никаких неприятностей: лошади, собаке, кошке не приходится читать или писать. Зато близорукость портит им жизнь еще больше, чем людям.
В Америке был случай, когда близорукой собаке врачи прописали очки. Оптики их приготовили. Эти очки были вделаны в ремни, которые завязывались на затылке. Собака была очень довольна, она никому не позволяла снимать с себя очки.
Что касается изготовления обычных, человеческих очков, то в этом деле за последнее время достигнуты большие успехи. Изобретены, например, такие очки, которые не сажают на нос, а прикладывают вплотную к глазам, под веки. Такие стекла не имеют, конечно, оправы. По своей форме они точно соответствуют выпуклости глаза. Если вы взглянете на человека, носящего, такие стекла, вы их даже не заметите. Эти очки никогда не запотеют, не упадут, не разобьются. Такие очки требуют пригонки по форме глазного яблока, недостаток которого надо исправить. Конечно, если пригонка выполнена недостаточно хорошо, они сильно раздражают глаза. Научиться самому надевать и снимать такие очки не так-то просто. Всё это затрудняет их широкое распространение.
Собирательное стеклышко может не только помочь ослабевшему хрусталику, но в некоторых случаях даже заменить его. Бывает так, что хрусталик в глазу заболевает, и хирургу не остается ничего другого, как его вырезать. Без хрусталика человек не может видеть. И вот, оказывается, что вместо настоящего хрусталика можно сделать искусственный. Перед глазом укрепляется очень сильная собирательная линза, и такой стеклянный «хрусталик» возвращает человеку, хотя бы отчасти, зрение.
Г Л А З Ч Е Л О В Е Ч Е С Т В А
ПОЙМАННЫЙ ЛУЧ
Здоровому человеку стеклянный хрусталик не нужен, — у него в глазу есть свой собственный хрусталик. Имеется, однако, такой прибор, который никак не может обойтись без стеклянного хрусталика: это фотоаппарат.
Много веков люди мечтали о веществе, которое было бы способно сохранять световой отпечаток. Его искали химики, но найти не могли. В конце концов это вещество всё же открыли. И открыл его не химик, а живописец.
В 1827 году к знаменитому французскому ученому в волнении вбежала молодая женщина. Вся в слезах, она стала умолять ученого, чтобы тот образумил ее мужа, живописца Дагерра, — убедил его вернуться к палитре и кисти. Вот уже много месяцев Дагерр без конца производит какие-то опыты, задавшись безумной целью поймать световой отпечаток и сохранить его на медной дощечке. Он забросил свои заказы и на все деньги покупает у оптика дорогие линзы, множество химических веществ в аптеке и на целые сутки запирается в темной комнате.
Ученый успокоил молодую женщину и обещал усовестить ее мужа. Однако, когда он познакомился с работой Дагерра, то не только не стал его бранить, а наоборот, одобрил его работы и сказал обрадованному изобретателю, что он на верном пути.
И действительно, этот упрямый Дагерр, которого многие считали сумасшедшим, сумел поймать солнечный луч и удержать его: сумел закрепить световой отпечаток на дощечке.
Для этого Дагерр посеребрил медную дощечку, а затем подержал ее в парах ртути. Потом он вставил ее в фотоаппарат. Дощечка почернела в тех местах, на которые попал свет. Получился металлический портрет «дагерротип» — предок нашей фотокарточки.
Однако если бы Дагерр выставил свою дощечку просто на свет, то никакого изображения на ней не вышло бы: дощечка стала бы сплошь черной. В фотоаппарат нужно было вставить хрусталик, наподобие того хрусталика, какой имеется в глазу человека или животного. Где же взять хрусталик? Вырезать из глаза коровы или лошади? Может быть, день или два он и будет служить, но затем испортится, начнет гнить. Значит, хрусталик, взятый у животного, не годится для фотографирования. Вот здесь-то и пригодилась собирательная линза — стеклянный хрусталик. Если бы стеклоделы не умели делать линзы, то, конечно, не было бы и фотографии, изобретение Дагерра пропало бы зря.
Посеребренная дощечка, изобретенная Дагерром, была мало чувствительной к свету. Поэтому сниматься в те времена было не очень-то приятно. Фотограф прежде всего вымазывал своему клиенту лицо мелом: от этого снимок выходил лучше. Затем он наводил аппарат. И вот с лицом, вымазанным мелом, нужно было сидеть не шелохнувшись полчаса, а то и дольше.
С тех пор прошло много лет. Фотографический аппарат стал точным прибором. Объектив состоит теперь не из простенькой очковой линзы: это сложный прибор из нескольких хорошо отполированных стекол. Световой отпечаток улавливается и закрепляется не медной дощечкой, а стеклянной пластинкой или целлулоидной пленкой, покрытой светочувствительным слоем.
В наши дни изготовляют фотоаппараты самых различных размеров. Есть аппараты-крошки; их носят на руке, как часы. Есть аппараты-гиганты; они так велики, что их части передвигают специальным мотором. Занимает такой аппарат целую большую комнату и дает снимки величиной в квадратный метр.
В астрономии фотоаппарат открыл много новых звезд. Глаз человека, даже вооруженный телескопом, не видит света очень слабых звезд. Если же к телескопу присоединить фотографический аппарат, то на его пластинку будет падать свет такой не видимой глазу звезды и с течением времени как бы накапливаться; в конце концов он оставит свой след на пластинке. Конечно, такая съемка идет долгими часами.
Лет сто назад зародилась мысль составить фотографический атлас всего звездного мира. Эта работа так велика, что ее не под силу было бы выполнить одной обсерватории. За нее взялись двадцать обсерваторий различных стран. Каждая из них получила свой участок неба. Всего было сделано больше сорока тысяч снимков; их обработка продолжается еще и сейчас.
Когда атлас будет готов, то в нем астрономы найдут около тридцати миллионов звезд, — в десять тысяч раз больше, чем их видно невооруженным глазом. Это будет драгоценный справочник для науки — карта вселенной.
Мысль пристроить фотоаппарат к микроскопу пришла впервые бактериологу Роберту Коху. Когда Кох открыл бациллы туберкулеза, то он хотел их зарисовать, чтобы показать другим ученым, как они выглядят. Но рисунок никогда не бывает вполне точным. Тогда Кох решил снять «портрет» бациллы, к микроскопу он присоединил фотоаппарат. Снимок получился четким и ясным. Все могли видеть, как выглядят страшные туберкулезные бациллы.
С тех пор микрофотография стала необходимой везде, где применяется микроскоп, то есть во всех отраслях науки.
В наши дни фотоаппарат забрался на самолет и оттуда снимает поверхность земли. Аэрофотосъемка — это целая наука, необходимая и в военное и в мирное время. У фотоаппарата есть брат — киноаппарат. Это о кино сказал В. И. Ленин, что оно «самое важное из искусств». И это искусство своим существованием тоже обязано стеклянному хрусталику — собирательной линзе. Не будь стекла, не было бы ни фотоаппарата, ни кино!
Г Л А З Ч Е Л О В Е Ч Е С Т В А
УВЕЛИЧИТЕЛЬНАЯ ТРУБКА
В голландском городе Миддельбурге жил триста пятьдесят лет назад очковый мастер. Терпеливо шлифовал он стекла, делал очки и продавал их всем, кто в этом нуждался. Было у него двое детей — два мальчика. Они очень любили забираться в мастерскую отца и играть его инструментами и стеклами, хотя это и было им запрещено. И вот однажды, когда отец куда-то отлучился, ребята пробрались по обыкновению к его верстаку, — нет ли чего-нибудь новенького, чем можно позабавиться?
На столе лежали стекла, приготовленные для очков, а в углу валялась короткая медная трубка: из нее мастер собирался вырезать кольца — оправу для очков. Ребята втиснули в концы трубки по очковому стеклу. Старший мальчик приставил к глазу трубку и посмотрел на страницу развернутой книги, которая лежала здесь же на столе. К его удивлению, буквы стали огромными. В трубку посмотрел младший и закричал, пораженный: он увидел запятую, но какую запятую — она была похожа на толстого червяка!
Ребята навели трубку на стеклянную пыль, оставшуюся после шлифовки стекол. И увидели не пыль, а кучку стеклянных зернышек. Трубка оказалась прямо волшебной: она сильно увеличивала все предметы. О своем открытии ребята рассказали отцу. Тот даже не стал бранить их: так был он удивлен необычайным свойством трубки.
Он попробовал сделать другую трубку с такими же стеклами, длинную и раздвижную. Новая трубка увеличивала еще лучше. Это и был первый микроскоп. Его случайно изобрел в 1590 году очковый мастер Захария Янсен, — вернее сказать, — его дети.
Почему микроскоп увеличивает? В микроскопе Янсена имелись два собирательных стекла, вставленных в трубку на некотором расстоянии друг от друга. Первое стекло служило микроскопу как бы хрусталиком: при приближении к какому-либо предмету оно давало его увеличенное изображение; второе стекло еще больше увеличивало это изображение: оно служило лупой.
Стеклянный хрусталик и лупа — в этом суть всякого микроскопа.
К стеклянному хрусталику подносят предмет, — объект, который хотят рассмотреть; оттого эту часть микроскопа и называют объективом. А глаз приставляют к лупе; оттого ее и называют окуляром: по-латыни «глаз» — «oculus».
Так можно получить очень большое увеличение: если, например, объектив увеличит изображение предмета в двадцать раз, а окуляр — еще в десять раз, то общее увеличение будет в 20 Х 10 = 200 раз...
Весть об открытии Янсена быстро распространилась не только по всей Голландии, но и по другим странам. Многие ученые стали нарочно приезжать в Миддельбург для того только, чтобы заказать увеличительную трубку или хоть разок посмотреть в нее.
Уже в 1592 году один из посетителей Янсена, естествоиспытатель Гефнагель, написал книгу «О насекомых и разных мелких тварях». В книге рассказывалось о том, что можно увидеть с помощью микроскопа.
Однако у первых микроскопов были большие недостатки. Изображение получалось тусклым, с какими-то цветными полосами и радужным сиянием. Наблюдать в такой прибор было не так-то просто: непривычный глаз почти ничего не мог разобрать в этом переплетении света и теней, цветных бликов и темных пятен. Нужна была большая сноровка и много терпения, чтобы рассмотреть, как устроены, например, лапка паука или челюсти мухи.
Некоторые ученые пробовали строить микроскопы посильнее, чем те, какие изготовлял Янсен. Они вкладывали в трубку различные линзы в том или ином сочетании, — увеличение иногда получалось очень сильное. Но цветные полосы и радужное сияние так разрастались, что почти совсем затмевали изображение.
Попытались тогда получить большее увеличение другим способом: стали отставлять стеклянный хрусталик и лупу подальше друг от друга. Изображение действительно стало большим, но зато оно потускнело так, что его нельзя было разобрать. Это было страшно обидно: мастер-оптик долго и тщательно шлифует линзы, осторожно вставляет их в трубку. По всем расчетам, микроскоп должен дать очень большое увеличение. Кажется, стоит только заглянуть в микроскоп — и увидишь такие чудеса и тайны природы, каких еще никогда не видел ни один человек. И все эти надежды вдруг рушатся.
Микроскоп увеличивает больше чем в сто раз, но какой в этом толк, если разглядеть изображение невозможно: оно совсем бледное, тусклое и тонет в цветном сиянии! Что было делать? Оптики приходили в отчаяние. В конце концов они совсем отказались от трубок с двумя стеклами. Они стали вставлять в металлическую дощечку всего-навсего одно стеклышко. Но зато на шлифовку этого стеклышка не жалели ни времени, ни труда. Такие линзы, размером с горошину, увеличивали в сто раз и больше. Собственно говоря, это были сильные лупы, а не микроскопы.
Крошечные линзы научился замечательно шлифовать голландец Антоний Левенгук, привратник городской ратуши. Это был необычайно настойчивый человек. Если уж он решил, что его линзы должны быть самыми лучшими, то можно было быть уверенным, что так и будет.
Левенгук вставил в отверстие деревянной дощечки маленькую, с булавочную головку, линзу: он ее обтачивал и шлифовал в продолжение нескольких недель. Перед стеклышком он поставил иглу. Затем он стал насаживать на иглу всё, что попадалось под руку: волоконца мяса, кусочки бычьего глаза, мушиные головки, волосы разных животных. Чудесная линза давала увеличение в сто шестьдесят раз. Она превращала овечий волосок в толстое, мохнатое бревно, а в мушиной головке было ясно видно множество непонятных ниточек и трубочек.
Долго смотреть в крошечное стеклышко было очень утомительно. К концу дня у Левенгука болела голова, глаза наливались кровью. Он давал себе слово бросить это вредное занятие. Но утром не выдерживал и снова садился за свой микроскоп.
Однажды Левенгук взял тоненький стеклянный стерженек, окунул его в лужу перед домом и затем укрепил стерженек с капелькой воды на иголке перед микроскопом. И вот он увидел невероятное! В капле грязной воды копошился целый зверинец: мохнатые чудовища, какие-то шарики, окруженные венцом из усиков, какие-то цветки на стебельках — точно колокольчики. И все эти существа двигались, шевелили своими хвостиками. Это был целый новый мир, о существовании которого до Левенгука никто и не подозревал.А ведь среди них (это выяснилось впоследствии) были самые опасные враги человека — свирепые невидимые чудовища, которые проникают в человеческое тело, размножаются здесь, несут человеку болезнь и смерть...
О своем удивительном открытии Левенгук написал английскому Ученому королевскому обществу членами которого были, между прочим, Исаак Ньютон, величайший физик, и Роберт Бойль, основатель химии. Левенгуку сначала не поверили: настолько невероятным показалось его сообщение о невидимом мире живых существ. Королевское общество поручило одному из своих членов — Роберту Гуку — соорудить микроскоп и проверить наблюдения Левенгука.
Пятнадцатого ноября 1677 года Гук принес микроскоп на заседание Королевского общества. И тогда убедились, что Левенгук был прав: в капле настоя из черного перца все увидели крошечных животных.
После этого очень многие ученые стали изучать невидимый мир. Лучшие оптики выбивались из сил, стараясь придумать приборы, увеличивающие посильнее. Многие пытались усилить увеличение, подбирая несколько стекол. Но из таких попыток по-прежнему ничего не выходило: каждый раз появлялось радужное сияние, оно совсем заливало изображение. Если б только можно было как-нибудь от него избавиться!
Наконец английскому оптику и знатоку стекла Доллонду удалось добиться этого. Он склеил две линзы, собирательную и рассеивающую, причем сделаны они были из разных сортов стекла. Получилось увеличивающее стекло, которое уже не давало цветного сияния. Теперь можно было строить микроскопы со многими стеклами и очень большим увеличением.
В наше время хорошие микроскопы дают увеличение в две тысячи раз. А сверхсильные микроскопы особого устройства — «ультрамикроскопы» — увеличивают еще больше. Микроскоп стал теперь как бы глазом ученого.
Биолог не может обойтись без микроскопа: как иначе он узнает тайны клетки? А ведь из клеток состоит всё живое — и человек, и ящерица, и цветок. Врач борется с болезнями. А болезни вызываются бактериями, которые так малы, что их можно увидеть только в микроскоп. Так что вся наша медицина, можно сказать, обязана своим существованием микроскопу. Физику, химику, геологу, минерологу тоже не обойтись без микроскопа: чтобы изучить как следует вещество, надо непременно разобраться в строении его мельчайших частиц — кристаллов.
И инженеру нужен микроскоп. Каждый знает, какое огромное сооружение — современный военный линейный корабль. Его водоизмещение — около тридцати пяти тысяч тонн. Толщина его стальной брони почти полметра. Но не каждый знает, что эту броню, прежде чем ею обшивать корабль, исследуют под микроскопом, — потому что прочность металла зависит от строения его кристаллов.
Рассказать о всех заслугах микроскопа невозможно. Ни одна наука теперь не обходится без его содействия. И это понятно: он показывает строение вещества, его сокровенные тайны. Вот какое значение приобрел стеклянный хрусталик в сочетании с лупой.
Однако, как бы ни был хорош микроскоп со стеклянной оптикой, он не может дать увеличение больше определенного предела. Ученые же стремятся проникнуть всё глубже и глубже в мир бесконечно малых организмов и строения вещества. Достичь увеличения в 20 тысяч раз и больше ученым удалось, создав электронный микроскоп. Стеклянные линзы в нем заменены электромагнитными, а световые лучи — потоком электронов, выбрасываемых электронной пушкой.
Вы здесь » "КИНОДИВА" Кино, сериалы и мультфильмы. Всё обо всём! » Удивительный мир » Стекло, стекло...