Химические вещества как строительные и поделочные материалы. Химия в египте в эллинистический период

Химические вещества широко используются не только для проведения химических экспериментов , но и для изготовления различных поделок, а также в качестве строительных материалов.

Химические вещества, как строительные материалы

Рассмотрим ряд химических элементов, которые применяются в строительстве и не только. Например, глина - мелкозернистая осадочная горная порода. Она состоит из минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов. Она содержит песчаные и карбонатные частицы. Глина является хорошим гидроизолятором. Данный материал применяют для изготовления кирпичей и в качестве сырья для гончарного дела.

Мрамор также является химическим материалом, который состоит из рекристализованного кальцита или доломита. Окраска мрамора зависит от примесей в него входящих и может иметь полосчатый или пестрый оттенок. Благодаря оксиду железа мрамор окрашивается в красный цвет. С помощью сульфида железа он приобретает сине-черный оттенок. Другие цвета также обусловлены примесями битумов и графита. В строительстве под мрамором понимают собственно мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты. Его широко используют в качестве отделочного материала в строительстве, для создания памятников и скульптур.

Мел также является осадочной горной породой белого цвета , которая не растворяется в воде и имеет органическое происхождение. В основном, он состоит из карбоната кальция и карбоната магния и оксидов металла. Мел используется в:

  • медицине;
  • сахарной промышленности, для очистки стекловидного сока;
  • производства спичек;
  • производства мелованной бумаги;
  • для вулканизации резины;
  • для изготовления комбикормов;
  • для побелки.

Область применения данного химического материала весьма разнообразна.

Эти и еще многие другие вещества можно использовать в строительных целях.

Химические свойства строительных материалов

Поскольку строительные материалы - это тоже вещества, они имеют свои химические свойства.

К основным из них относятся:

  1. Химическая стойкость - это свойство показывает, насколько материал устойчив к воздействию других веществ: кислот, щелочей, солей и газов. Например, мрамор и цемент могут разрушаться под воздействием кислоты, однако к щелочи они устойчивы. Строительные материалы из силиката наоборот устойчивы к кислотам, но не к щелочи.
  2. Коррозионная устойчивость - свойство материала противостоять воздействиям окружающей среды. Чаще всего это относится к способности не пропускать влагу. Но есть еще и газы, способные вызвать коррозию: азот и хлор. Биологические факторы тоже могут быть причиной коррозии: воздействие грибов, растений или насекомых.
  3. Растворимость - свойство, при котором материал имеет способность растворяться в различных жидкостях. Данную характеристику следует учитывать при подборе строительных материалов и их взаимодействии.
  4. Адгезия - свойство, которое характеризует способность соединяться с другими материалами и поверхностями.
  5. Кристаллизация - характеристика, при которой материал может в состоянии пара, раствора или расплава образовывать кристаллы.

Химические свойства материалов необходимо учитывать при проведении строительных работ, чтобы не допустить несовместимости или нежелательной совместимости некоторых строительных веществ.

Композитные материалы химического отверждения

Что такое композитные материалы химического отвержения и для чего они применяются?

Это такие материалы, которые представляют собой систему из двух компонентов, например, «порошок-паста» или «паста-паста». В данной системе один из компонентов содержит химический катализатор, обычно это пероксид бензола или другой химический активатор полимеризации. При смешивании компонентов начинается реакция полимеризации. Данные композитные материалы чаще используют в стоматологии для изготовления пломб.

Нанодисперсные материалы в химической технологии

Нанодисперсные вещества применяются в промышленном производстве. Их используют в качестве промежуточной фазы при получении материалов с высокой степенью активности. А именно при изготовлении цемента, создании резины из каучука, а также для изготовления пластмасс, красок и эмалей.

При создании резины из каучука, к нему добавляют тонкодисперсную сажу, что повышает прочность изделия. При этом частицы наполнителя должны быть достаточно мелкими, чтобы обеспечить однородность материала и иметь большую поверхностную энергию.

Химическая технология текстильных материалов

Химическая технология текстильных материалов описывает процессы подготовки и обработки текстильных изделий с помощью химических веществ. Знание данной технологии нужно для текстильных производств. Данная технология базируется на неорганической, органической, аналитической и коллоидной химии. Суть ее заключается в освещении технологических особенностей процессов подготовки, колорирования и заключительной отделки текстильных материалов различного волокнистого состава.

Об этих и других химических технологиях, например, такой, как химическая организация генетического материала можно узнать на выставке «Химия». Она пройдет в Москве, на территории «Экспоцентра».

"Голубые кладовые" океанов и морей хранят практически неисчерпаемые запасы многих химических элементов. Так, в одном кубическом метре воды Мирового океана содержится в среднем около четырех килограммов магния. Всего же в водах нашей планеты растворено свыше 6·10 16 тонн этого элемента.

Чтобы показать, сколь грандиозна эта величина, приведем следующий пример. С начала нового летоисчисления, человечество прожило лишь немногим более 60 миллиардов (т. е. 6·10 10) секунд. Это значит, что если бы с первых же дней нашей эры люди начали добывать магний из морской воды, то для того, чтобы к настоящему времени исчерпать все водные запасы этого элемента, пришлось бы каждую секунду извлекать по миллиону тонн магния!

Как видите, Нептун может быть спокоен за свои богатства.

Сколько на земле никеля?

В земной коре содержится приблизительно 10 15 тонн никеля. Много ли это? Хватит ли такого количества никеля, чтобы, допустим, никелировать всю нашу планету (включая поверхность Мирового океана)?

Несложный расчет показывает, что не только хватит, но еще и останется примерно на… 20 тысяч таких же "шариков".

Литые "цари"

Кому не известны шедевры литейного искусства, находящиеся на территории московского Кремля: "царь-колокол" и "царь-пушка". А вот о других литых "царях" знают, должно быть, немногие.

Более тысячи лет назад в Китае был отлит чугунный "царь-лев" высотой около шести метров и весом почти 100 тонн. Между ног этого громадного изваяния могла проехать телега с лошадьми.

Одним из наиболее древних "предков" московского "царь-колокола" считается корейский 48-тонный колокол, отлитый еще в 770 году. Звук его необычайно красив. По преданию, дочь мастера, чтобы избавить отца от многочисленных неудач при выплавке металла, бросилась в расплавленный металл, и в нем застыл ее предсмертный крик.

В музее истории народов Узбекистана недавно появился новый экспонат - огромный чугунный котел, обнаруженный при раскопках кургана вблизи Ташкента. Диаметр этого котла, отлитого древними умельцами, около полутора метров, вес - полтонны. Видимо, "царь-котел" обслуживал в давние времена целое войско: из него можно было накормить сразу почти пять тысяч человек.

Уникальная отливка массой 600 тонн - чугунный шабот (основание) для самого мощного в то время молота - изготовлена в России в 1875 году. Чтобы отлить этот шабот-гигант на Мотовилихинском заводе в Перми построили огромный литейный цех. Двадцать вагранок в течение 120 часов непрерывно плавили металл. Три месяца остывал шабот, затем был вынут из формы и с помощью только одних рычагов и блоков передвинут к месту расположения молота.

Стальному мосту - 200 лет

В Англии есть город Айронбридж, что в переводе на русский означает "Стальной мост". Своим названием город обязан стальному мосту через реку Северн, который был сооружен двести лет назад. Этот мост - первенец сталелитейной промышленности не только Англии, но и всего мира. В Айронбридже есть и другие достопримечательности британской промышленности прошлого. В специализированном музее собрано немало экспонатов по истории техники, демонстрирующих успехи английской металлургии XVIII и XIX веков.

Задолго до питекантропов?

Согласно современным представлениям , человек познакомился с металлами (медью, золотом, железом) всего несколько тысячелетий назад. А прежде на нашей планете в течение почти двух миллионов лет в качестве основного материала для изготовления орудий труда и оружия безраздельно господствовал камень.

Однако историки сталкиваются иногда с упоминанием об удивительных фактах , которые (если только они достоверны!) говорят о том, что у нашей цивилизации, возможно, были предшественницы, достигшие высокого уровня материальной культуры .

В литературе, например, встречается сообщение, что якобы в XVI веке испанцы, ступившие на земли Южной Америки, нашли в серебряных рудниках Перу железный гвоздь длиной около 20 сантиметров. Эта находка вряд ли вызвала бы интерес, если бы не одно обстоятельство: большая часть гвоздя была плотно зацементирована в куске каменной породы, а это могло означать, что он пролежал в недрах земли много десятков тысячелетий. Одно время необычный гвоздь будто бы хранился в кабинете вице-короля Перу Франциско де Толедо, который обычно показывал его своим гостям.

Известны упоминания и о других подобных находках. Так, в Австралии в угольных пластах, относящихся к третичному периоду, был обнаружен железный метеорит со следами обработки. Но кто обрабатывал его в третичном периоде, удаленном от нашего времени на десятки миллионов лет? Ведь даже такие древние ископаемые предки человека, как питекантропы, жили гораздо позже - всего каких-нибудь 500 тысяч лет назад.

О металлическом предмете, найденном в толще каменного угля в шахтах Шотландии, писал журнал "Сообщения Шотландского общества древней истории ". Еще одна подобная находка также имеет "шахтерское" происхождение: речь идет о золотой цепочке, обнаруженной якобы в 1891 году в каменноугольных пластах. "Замуровать" ее в кусок угля способна только сама природа, а произойти это могло в те далекие времена, когда шло образование каменного угля.

Где они, эти предметы - гвоздь, метеорит, цепочка? Ведь современные методы анализа материалов позволили бы хоть в какой-то степени пролить свет на их природу и возраст, а значит, раскрыть их тайну.

К сожалению, этого сегодня никто не знает. Да и были ли они на самом деле?

Сплав для эталонов

14 июля 1789 года восставший народ Франции штурмом взял Бастилию - началась Великая французская революция . Наряду со многими декретами и постановлениями, носившими политический, социальный, экономический характер, революционное правительство приняло решение ввести четкую метрическую систему мер. По предложению комиссии, в которую вошли авторитетные ученые, в качестве единицы длины - метра - была принята одна десятимиллионная часть четверти длины парижского географического меридиана. В течение пяти лет крупнейшие французские специалисты в области астрономии и геодезии скрупулезно измеряли дугу меридиана от Дюнкерка до Барселоны. В 1797 году расчеты были завершены, а спустя два года был изготовлен первый эталон метра - платиновая линейка, получившая название "метр архива", или "архивный метр". За единицу массы - килограмм - приняли массу одного кубического дециметра воды (при 4 °C), взятой из Сены. Эталоном килограмма стала платиновая цилиндрическая гиря.

С годами, однако, выяснилось, что естественные прототипы этих эталонов - парижский меридиан и воды из Сены - не очень удобны для воспроизведения, да и к тому же они не отличаются примерным постоянством. Такие "грехи" ученые-метрологи сочли непростительными. В 1872 году Международная метрическая комиссия решила отказаться от услуг природного прототипа длины: эту почетную роль доверили "архивному метру", по которому изготовили 31 эталон в виде брусков, но уже не из чистой платины, а из сплава ее с иридием (10 %). Через 17 лет аналогичная участь постигла и воду из Сены: прототипом килограмма была утверждена гиря, выполненная из того же платиноиридиевого сплава, а международными эталонами стали 40 ее точных копий.

За прошедшее столетие "в царстве мер и весов" произошли некоторые изменения: вынужден был уйти в отставку "архивный метр" (эталоном метра стала длина, равная 1650763,73 длины волны оранжевого излучения изотопа криптона 86 Kr). Но "самый главный в мире" килограмм из сплава платины с иридием по-прежнему остается в строю.

Индий "пробивает" туман

Редкий металл индий сыграл немаловажную роль в… защите Лондона от массированных налетов немецкой авиации во время второй мировой войны. Благодаря чрезвычайно высокой отражательной способности индия изготовленные из него зеркала позволяли прожекторам противовоздушной обороны в поисках воздушных пиратов легко "пробивать" мощными лучами плотный туман, частенько окутывающий британские острова. Поскольку индий принадлежит к легкоплавким металлам, во время работы прожектора зеркало постоянно нуждалось в охлаждении, однако английское военное ведомство охотно шло на дополнительные расходы, с удовлетворением подсчитывая число сбитых вражеских самолетов.

Сорок лет спустя

Весной 1942 года из Мурманска в сопровождении конвоя вышел английский крейсер "Эдинбург", на борту которого находилось более пяти тонн золота - плата СССР союзникам за военные поставки.

Однако в порт назначения крейсер не пришел: он был атакован фашистскими подводными лодками и миноносцами, которые нанесли ему серьезные повреждения. И хотя крейсер еще мог оставаться на плаву, командование английского конвоя приняло решение потопить судно, чтобы ценнейший груз не достался врагу.

Спустя несколько лет после окончания войны родилась идея - извлечь золото из чрева затонувшего корабля. Но понадобилось еще не одно десятилетие, прежде чем идея воплотилась в жизнь.

В апреле 1981 года было достигнуто соглашение между СССР и Великобританией о подъеме золотого груза и уже вскоре английская фирма, с которой был заключен соответствующий контракт, приступила к работе. К месту гибели "Эдинбурга" прибыло специально оборудованное спасательное судно "Стефанитурм".

Для борьбы с морской стихией фирма привлекла опытных и отважных водолазов разных стран. Трудности заключались не только в том, что золото покоилось под 260-метровой толщей воды и слоем ила, но и в том, что рядом с ним находился отсек с боеприпасами, готовыми в любой момент взорваться.

Шли дни. Сменяя друг друга, водолазы шаг за шагом расчищали путь к золотым слиткам, и, наконец, поздно вечером 16 сентября водолаз из Зимбабве Джон Розе поднял на поверхность тяжелую черную болванку.

Когда его коллеги оттерли бензином грязь и мазут, покрывавшие поверхность металла, все увидели долгожданный желтый блеск золота. Лиха беда - начало! Подъем продолжался 20 дней, пока разбушевавшееся Баренцево море не заставило водолазов прекратить работу. Всего из пучины удалось извлечь 431 слиток золота высшей пробы (9999) весом почти по 12 килограмм. Каждый из них по современному курсу оценивается в 100 тысяч фунтов стерлингов. Но 34 слитка еще остались на дне ждать своего часа.

Все поднятое с "Эдинбурга" золото было доставлено в Мурманск. Здесь его тщательно взвесили, "оприходовали" и затем поделили в соответствии с соглашением: часть была передана в качестве вознаграждения фирме "добытчице", а остальное золото разделили между советской и британской сторонами в соотношении два к одному.

Сокровища в пучине

В конце второй мировой войны в Восточно-Китайском море американская подводная лодка потопила японское судно "Ава мару". Это судно, замаскированное под плавучий госпиталь, на самом деле выполняло ответственную миссию по перевозке ценностей, награбленных в странах Восточной и Юго-Восточной Азии. На его борту, в частности, находилось 12 тонн платины, большое количество золота, в том числе 16 тонн антикварных золотых монет, 150 тысяч каратов необработанных алмазов, около 5 тысяч тонн редких металлов.

Ушедшие в пучину богатства вот уже почти четыре десятилетия не дают покоя многим искателям сокровищ. При поддержке японского правительства недавно была организована экспедиция, которая должна поднять судно, "начиненное" драгоценными металлами. Однако задача осложняется тем, что местонахождение "Ава мару" до сих пор не установлено. Правда, в печати проскальзывают сообщения о том, что японцев опередили китайцы, которые, якобы, обнаружили судно и уже приступили к "очистке" морского дна.

Нефтяная "руда"

На северо-восточном побережье Каспийского моря есть полуостров Бузачи. Надавно здесь началась промышленная добыча нефти. Само по себе это событие не вызвало бы большого резонанса, если бы не оказалось, что бузачинская нефть характеризуется высоким содержанием… ванадия.

Сейчас ученые Института химии, нефти и природных солей, а также Института металлургии и обогащения АН КазахскойССР разрабатывают эффективную технологию извлечения ценного металла из нефтяной "руды".

Ванадий из асцидий

Некоторые морские растения и животные - голотурии, асцидий, морские ежи - "коллекционируют" ванадий, извлекая его из воды каким-то неведомым человеку способом. Одни ученые полагают, что ванадий, присутствующий в живых организмах этой группы, выполняет те же функции, что железо в крови человека и высших животных, т. е. помогает впитывать кислород, или, образно говоря, "дышать". Другие ученые считают, что ванадий необходим обитателям морского дна не для дыхания, а для питания. Кто из этих ученых прав, покажут дальнейшие исследования. Пока же удалось установить, что в крови голотурий содержится до 10 % ванадия, а у отдельных разновидностей асцидий концентрация этого элемента в крови в миллиарды раз превышает содержание его в морской воде. Настоящие "копилки" ванадия!

Ученые заинтересовались возможностью извлекать ванадий из этих "копилок". В Японии, например, целые километры морских берегов занимают плантации асцидий. Эти животные очень плодовиты: с одного квадратного метра голубых плантаций снимают до 150 килограммов асцидий. После сбора урожая живую ванадиевую "руду" отправляют в специальные лаборатории, где из нее получают нужный промышленности металл. В печати было сообщение о том, что японские металлурги уже выплавили сталь, которая легирована ванадием, "добытым" из асцидий.

Огурцы, "фаршированные" железом

Биологи все чаще обнаруживают, что в живых организмах могут протекать такие процессы, для которых обычно требуются высокие температуры или давления. Так, недавно внимание ученых обратили на себя морские огурцы - представители древнего рода, существующего уже 50 миллионов лет. Оказалось, что в студенистом теле этих животных длиной до 20 сантиметров, обитающих обычно в иле на дне морей и океанов, прямо под кожей накапливается обыкновенное железо в виде крохотных шариков (диаметром не более 0,002 миллиметра). До сих пор неясно, как морским огурцам удается "добывать" это железо и для чего им нужна такая "начинка". Серия экспериментов с изотопами железа, возможно, даст ответ на эти вопросы.

"Усы" входят в моду

С тех пор как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди и главенствующее положение среди материалов, используемых человеком, занял металл, люди постоянно искали пути повышения его прочности. В середине XX века перед учеными встали проблемы освоения космических пространств, покорения океанских глубин, овладения энергией атомного ядра, и для успешного решения их понадобились новые конструкционные материалы," в том числе сверхпрочные металлы.

Незадолго до этого физики расчетным путем определили максимально возможную прочность веществ: она оказалась в десятки раз больше реально достигнутой. Каким же образом можно приблизить прочностные характеристики металлов к теоретическим пределам?

Ответ, как часто случалось в истории науки, пришел совсем неожиданно. Еще во время второй мировой войны было зафиксировано немало случаев выхода из строя различных электронных устройств , конденсаторов, морских телефонных кабелей. Вскоре удалось установить причину аварий: виновниками их были мельчайшие (диаметром один - два микрона) кристаллики олова или кадмия в форме иголок и волокон, которые вырастали иногда на поверхности стальных деталей, покрытых слоем этих металлов. Чтобы успешно бороться с нитевидными кристаллами, или "усами" (как назвали вредную металлическую "растительность"), нужно было их тщательно изучить. В лабораториях различных стран были выращены нитевидные кристаллы сотен металлов и соединений. Они стали объектом многочисленных исследований, в результате которых выяснилось (поистине, нет худа без добра), что "усы" обладают колоссальной прочностью, близкой к теоретической. Удивительная прочность нитевидных кристаллов объясняется совершенством их структуры, которая, в свою очередь, обусловлена их миниатюрными размерами. Чем меньше кристалл, тем менее вероятно присутствие в нем различных дефектов - внутренних и внешних. Так, если поверхность обычных металлов, даже отполированная, при сильном увеличении напоминает хорошо вспаханное поле, то поверхность нитевидных кристаллов при тех же условиях выглядит практически ровной (у некоторых из них не обнаружена шероховатость даже при увеличении в 40 000 раз).

С точки зрения конструктора, вполне уместно сравнение "усов" с обыкновенной паутиной, которую по отношению прочности к массе или длине можно считать "рекордсменом" среди всех природных и синтетических материалов.

Свинец и вечные снега

В последние время внимание ученых приковано к проблемам защиты окружающей среды от промышленных загрязнений. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что не только в индустриальных районах, но и вдали от них атмосфера, почва, деревья содержат во много раз больше таких токсичных элементов, как свинец и ртуть.


Любопытны данные, полученные при анализе гренландского фирна (плотного снега). Пробы фирна брались из разных горизонтов, соответствующих тому или иному историческому периоду . В образцах, датированных 800 годом до н. э., на каждый килограмм фирна приходится не более 0,000 000 4 миллиграмма свинца (эта цифра принята за уровень естественного загрязнения, главный источник которого - вулканические извержения). Образцы, относящиеся к середине XVIII века (начало промышленной революции), содержали его уже в 25 раз больше. В дальнейшем же началось настоящее "нашествие" свинца на Гренландию: содержание этого элемента в пробах, взятых с верхних горизонтов, т. е. соответствующих нашему времени, в 500 раз превосходит естественный уровень.

Еще богаче свинцом вечные снега европейских горных массивов. Так, содержание его в фирне одного из ледников Высоких Татр за последние 100 лет возросло примерно в 15 раз. К сожалению, более ранние образцы фирна не были подвергнуты анализу. Если же исходить из уровня естественной концентрации, то оказывается, что в Высоких Татрах, находящихся рядом с промышленными районами, этот уровень превышен почти в 200 тысяч раз!

Дубы и свинец

Сравнительно недавно объектом исследования шведских ученых стали многовековые дубы, растущие в одном из парков в центре Стокгольма. Оказалось, что содержание свинца в деревьях, возраст которых достигает 400 лет, в последние десятилетия резко увеличилось вместе с ростом интенсивности автомобильного движения. Так, если в прошлом веке в древесине дубов содержалось всего 0,000 001 % свинца, то к середине XX века свинцовый "запас" удвоился, а к концу 70-х годов возрос уже примерно в 10 раз. Особенно богата этим элементом та сторона деревьев, которая обращена к автомобильным дорогам и, следовательно, более подвержена воздействию выхлопных газов.

Повезло ли Рейну?

Кое в чем Рейну повезло: он оказался единственной на нашей планете рекой, в честь которой назван химический элемент - рений. Но зато другие химические элементы доставляют этой реке немало бед. Недавно в Дюссельдорфе состоялся международный семинар, или "консилиум по Рейну", как назвала его западная печать. Участники консилиума поставили единодушный диагноз: "Река находится при смерти".

Дело в том, что берега Рейна густо "заселены" заводами и фабриками, в том числе химическими, которые щедро снабжают реку своими сточными водами. Неплохо помогают им в этом многочисленные канализационные "притоки". По данным западногерманских ученых, каждый час в рейнские воды поступает 1250 тонн различных солей - целый железнодорожный состав! Ежегодно река "обогащается" 3150 тоннами хрома, 1520 тоннами меди, 12300 тоннами цинка, 70 тоннами окиси серебра и сотнями тонн других примесей. Стоит ли удивляться, что Рейн часто называют теперь "сточной канавой" и даже "ночным горшком индустриальной Европы". А еще говорят, что Рейну повезло…


Круговорот металлов

Исследования американских физиков показали, что даже в таких районах, где нет промышленных предприятий и оживленного автомобильного движения, а следовательно, источников загрязнения атмосферы, в ней присутствуют микроскопические количества тяжелых цветных металлов.

Откуда же они берутся?

Ученые полагают, что подземный рудный пласт Земли, содержащий эти металлы, постепенно испаряется. Известно, что некоторые вещества в определенных условиях могут превращаться в пар прямо из твердого состояния , минуя жидкое. Хотя процесс протекает чрезвычайно медленно и в очень малых масштабах, какому-то количеству "беглых" атомов все же удается достичь атмосферы. Однако задержаться здесь им не суждено: дожди и снега постоянно очищают воздух, возвращая испарившиеся металлы в покинутую ими землю.

Алюминий сменит бронзу

С древних времен медь и бронза пришлись по душе ваятелям и чеканщикам. Уже в V веке до н. э. люди научились отливать бронзовые статуи. Некоторые из них отличались гигантскими размерами. В начале III века до н. э. был создан, например, Колосс Родосский - достопримечательность древнего порта Родоса на побережье Эгейского моря. Статуя бога Солнца Гелиоса, на 32 метра возвышавшаяся у входа во внутреннюю гавань порта, считалась одним из семи чудес света.

К сожалению, грандиозное творение древнего скульптора Хароса просуществовало лишь немногим более полувека: во время землетрясения статуя разрушилась и была затем продана сирийцам как металлолом.

Поговаривают, будто бы власти острова Родос, чтобы привлечь побольше туристов, намерены по сохранившимся чертежам и описаниям восстановить в своей гавани это чудо света. Правда, воскресший Колосс Родосский будет выполнен уже не из бронзы, а из алюминия. По проекту внутри головы возрожденного чуда света намечено разместить… пивной бар.

"Кипяченая" руда

Не так давно французские ученые, проводя подводные исследования в Красном море, обнаружили недалеко от берегов Судана своеобразную яму глубиной более 2000 метров, причем вода на этой глубине оказалась очень горячей.

Исследователи опустились в провал на батискафе "Сиана", однако вскоре им пришлось возвратиться, поскольку стальные стенки батискафа быстро нагрелись до 43 °C. Пробы воды, взятые учеными, показали, что яма заполнена… горячей жидкой "рудой": содержание в воде хрома, железа, золота, марганца и многих других металлов оказалось необычайно высоким.

Отчего "потела" гора

С давних пор жители Тувы заметили, что на каменных откосах одной из гор время от времени выступали капельки блестящей жидкости. Не случайно гору назвали Терлиг-Хая, что в переводе с тувинского означает "потная скала". Как установили геологи, "виновата" в этом ртуть, которая содержится в горных породах, слагающих Терлиг-Хая. Теперь у подножья горы работники комбината "Тувакобальт" ведут разведку и добычу "серебряной воды".

Находка на Камчатке

На Камчатке есть озеро Ушки. Несколько десятилетий назад на его берегу были найдены четыре металлических кружка - древние монеты. Две монеты плохо сохранились, и ученые-нумизматы ленинградского Эрмитажа смогли лишь установить их восточное происхождение. Зато два других медных кружка рассказали специалистам многое. Они были отчеканены в древнегреческом городе Пантикапее, стоявшем на берегу пролива, который назывался Боспором Киммерийским (в районе теперешней Керчи).

Любопытно, что одну из этих монет можно с полным основанием считать современницей Архимеда и Ганнибала: ученые датировали ее III веком до нашей эры. Вторая монета оказалась "помоложе" - она изготовлена в 17 году нашей эры, когда Пантикапей стал столицей Боспорского царства. На ее лицевой стороне отчеканено изображение царя Рискупорида Первого, а на оборотной - профиль римского императора, вероятнее всего Тиберия, правившего в 14–37 годах нашей эры. Совместное "проживание" на монете сразу двух царственных особ объяснялось тем, что боспорские цари носили титул "Друг цезарей и друг римлян", и поэтому на своих деньгах помещали изображения римских императоров.

Когда и какими путями добрались маленькие медные странницы от берегов Черного моря до глубинки Камчатского полуострова? Но древние монеты хранят молчание.

Грабеж не удался

Успенский собор - красивейшее сооружение Московского Кремля. Интерьер собора освещают несколько люстр, самая большая из которых изготовлена из чистого серебра. Во время войны 1812 года этот драгоценный металл был награблен наполеоновскими солдатами, но "по техническим причинам" вывезти его из России не удалось. Серебро отбили у врага, и в память о победе русские мастера изготовили эту уникальную люстру, состоящую из нескольких сот деталей, украшенных разнообразным орнаментом.

"Как все это музыкально!"

Во время путешествия на яхте по рекам Европы летом 1905 года великий французский композитор Морис Равель посетил крупный завод, расположенный на берегу Рейна. Увиденное там буквально потрясло композитора. В одном из своих писем он рассказывает: "То, что я видел вчера, врезалось мне в память и сохранится навсегда. Это гигантский литейный завод, на котором круглые сутки работает 24 000 человек. Как передать Вам впечатление от этого царства металла, этих пылающих храмов огня, от этой чудесной симфонии свистков, шума приводных ремней, грохота молотов, которые обрушиваются на вас со всех сторон… Как все это музыкально! Непременно использую!.." Свой замысел композитор воплотил в жизнь лишь спустя почти четверть века. В 1928 году он написал музыку для небольшого балета "Болеро", ставшего самым значительным произведением Равеля. В музыке явственно слышатся индустриальные ритмы - более четырех тысяч ударов барабана за 17 минут звучания. Поистине симфония металла!

Титан для Акрополя

Если бы древним грекам был известен металл титан, то вполне вероятно, что они использовали бы его в качестве строительного материала при сооружении зданий знаменитого афинского Акрополя. Но, к сожалению, зодчие древности не располагали этим "вечным металлом". Их замечательные творения оказались подвержены губительному воздействию столетий. Время безжалостно разрушало памятники Эллинской культуры.

В начале нашего века заметно состарившийся афинский Акрополь реконструировали: отдельные элементы зданий были скреплены стальной арматурой. Но прошли десятилетия, сталь кое-где оказалась съедена ржавчиной, многие мраморные плиты осели и потрескались. Чтобы приостановить разрушение Акрополя, решено было заменить стальные крепления титановыми, которым коррозия не страшна, поскольку титан на воздухе практически не окисляется. Для этого Греция недавно закупила в Японии крупную партию "вечного металла".

Кто-то теряет, а кто-то находит

Вряд ли найдется хоть один человек, который за свою жизнь ничего не потерял. По данным британского казначейства, англичане ежегодно теряют одних только золотых и серебряных украшений на два миллиона фунтов стерлингов, да примерно 150 миллионов монет общей стоимостью почти три миллиона фунтов стерлингов. Раз так много теряется, значит, можно много и найти. Вот почему в последнее время на британских островах появилось немало "искателей счастья". На помощь им пришла современная техника: в продажу поступили специальные устройства типа миноискателя, предназначенные для поиска мелких металлических предметов в густой траве, в зарослях кустарника и даже под слоем грунта. За право "прощупать почву" Министерство внутренних дел Англии взимает с каждого желающего (а таковых в стране около 100 тысяч) налог в размере 1,2 фунта стерлингов. Кое-кому удалось, видимо, оправдать эти расходы; несколько раз в печати появлялись сообщения о том, что найдены древние золотые монеты, стоимость которых на нумизматическом рынке весьма велика.

Волосы и мысли

В последние годы вошли в моду всевозможные тесты для определения интеллектуальных способностей человека. Однако, как полагает некий американский профессор, можно вполне обойтись без тестов, заменив их анализом волос обследуемого индивидуума. Проанализировав более 800 разномастных локонов и прядей, ученый выявил четкую, по его мнению, взаимосвязь между умственным развитием и химическим составом волос. В частности, он утверждает, что в волосах мыслящих людей содержится больше цинка и меди, чем в растительности на головах их умственно отсталых собратьев.

Заслуживает ли внимание эта гипотеза? Видимо, утвердительный ответ можно будет дать лишь в том случае, если содержание указанных элементов в шевелюре автора гипотезы окажется на достаточно высоком уровне.

Сахар с молибденом

Как известно, многие химические элементы необходимы для нормального функционирования живых и растительных организмов. Обычно микроэлементы (их называют так, поскольку требуются они в микродозах) поступают в организм с овощами, фруктами и другой пищей. Недавно Киевская кондитерская фабрика начала выпускать необычный вид сладкой продукции - сахар, в который добавлены нужные человеку микроэлементы. Новый сахар содержит марганец, медь, кобальт, хром, ванадий, титан, цинк, алюминий, литий, молибден, разумеется, в микроскопических количествах.

Вы еще не пробовали сахар с молибденом?

Драгоценная бронза

Как известно, бронза никогда не считалась драгоценным металлом. Однако фирма "Паркер" намеревается изготовить из этого широко распространенного сплава перья небольшой партии сувенирных авторучек (всего пять тысяч штук), которые будут продаваться по баснословной цене - 100 фунтов стерлингов. Какие же основания у руководителей фирмы надеяться на успешную реализацию столь дорогих сувениров?

Дело в том, что материалом для перьев послужит бронза, из которой были сделаны части корабельной оснастки знаменитого английского трансатлантического суперлайнера "Куин Элизабет", построенного в 1940 году. Летом 1944 года "Куин Элизабет", ставшая в годы войны транспортным судном, установила своеобразный рекорд, переправив через океан за один рейс 15 200 военнослужащих - самое большое количество людей за всю историю мореплавания. Судьба не была благосклонной к этому крупнейшему в истории мирового флота пассажирскому судну. Бурное развитие авиации после второй мировой войны привело к тому, что в 60-х годах "Куин Элизабет" осталась практически без пассажиров: большинство отдало предпочтение стремительному полету над Атлантическим океаном. Роскошный лайнер стал приносить убытки и был продан в США, где его предполагали поставить на прикол, оборудовав на нем фешенебельные рестораны, экзотические бары, игорные залы. Но из этой затеи ничего не вышло, и "Куин Элизабет", проданная с аукциона, оказалась в Гонконге. Здесь были дописаны последние печальные страницы биографии уникального судна-гиганта. В 1972 году на нем возник пожар, и гордость английских судостроителей превратилась в груду металлолома.

Тогда-то у фирмы "Паркер" и родилась заманчивая идея.

Необычная медаль

Громадные участки океанского дна покрыты железо-марганцевыми конкрециями. Как полагают специалисты, не за горами уже то время, когда начнется промышленная добыча подводных руд. Пока же ведутся эксперименты по разработке технологии получения железа и марганца из конкреций. Уже есть и первые результаты. Ряду ученых, внесших весомый вклад в освоение мирового океана, была вручена необычная памятная медаль: материалом для нее послужило железо, выплавленное из железо-марганцевых конкреций, которые были подняты с океанского дна на глубине около пяти километров.

Топонимика помогает геологам

Топонимика (от греческих слов "топос" - место, местность, и "онома" - имя) - наука о происхождении и развитии географических названий. Часто местность получала имя благодаря каким-то характерным для нее признакам. Вот почему незадолго до войны геологи заинтересовались названиями некоторых участков одного из Кавказских хребтов: Маднеули, Поладеури и Саркинети. Ведь по-грузински "мадани" означает руда, "полади" - сталь, "ркина" - железо. И действительно, геологическая разведка подтвердила наличие в недрах этих мест железных руд, а вскоре в результате раскопок были обнаружены и древние штольни.

…Быть может, когда-нибудь в пятом или десятом тысячелетии, ученые обратят внимание на название древнего города Магнитогорска. Засучат геологи и археологи рукава, и закипит работа там, где когда-то кипела сталь.

"Компас бактерий"

В наши дни, когда пытливый взгляд ученых все дальше проникает в глубины Вселенной, не ослабевает интерес науки и к микромиру, полному тайн и любопытных фактов. Несколько лет назад, например, одному из сотрудников Вудсхолского океанографического института (США, штат Массачусетс) удалось обнаружить бактерии, способные ориентироваться в магнитном поле Земли и перемещаться строго в северном направлении. Как выяснилось, у этих микроорганизмов имеются две цепочки из кристаллического железа, которые, видимо, играют роль своеобразного "компаса". Дальнейшие исследования должны показать, для каких "путешествий" природа снабдила бактерии этим "компасом".

Медный стол

Один из наиболее интересных экспонатов Нижнетагильского краеведческого музея - массивный стол-памятник, изготовленный целиком из меди. Чем же он примечателен? Ответ на этот вопрос дает надпись на крышке стола: "Сия первая в России медь, отысканная в Сибири бывшим комиссаром Никитой Демидовым по грамотам Петра I в 1702, 1705 и 1709 годах, а из сей первоначальной меди сделан оный стол в 1715 году". Весит стол около 420 килограммов.

Чугунные экспонаты

Каких только коллекций не знает мир! Почтовые марки и открытки, старинные монеты и часы, зажигалки и кактусы, спичечные и винные этикетки - этим сегодня уже никого не удивишь. А вот у З. Романова - мастера литейного цеха из болгарского города Видин - конкурентов найдется немного. Он собирает фигурки из чугуна, но не художественные изделия, как, например, знаменитое каслинское литье, а те "произведения искусства", автором которых является. расплавленный чугун. Во время разливки брызги металла, застывая, обретают порой причудливые формы. В коллекции литейщика, которую он назвал "Шутки чугуна", есть фигурки животных и людей, сказочные цветы и многие другие любопытные предметы, которые создал чугун и подметил острый взгляд коллекционера.

Несколько более громоздки и, пожалуй, менее эстетичны экспонаты из коллекции одного из жителей США: он собирает чугунные крышки от канализационных колодцев. Как говорится, "чем бы дитя не тешилось…" Однако супруга счастливого владельца многочисленных крышек, видимо, рассуждала иначе: когда в доме уже не оставалось свободного места, она поняла, что семейному очагу пришла крышка, и подала на развод.

Почем нынче серебро?

Монеты из серебра впервые были отчеканены в Древнем Риме еще в III веке до нашей эры. Более двух тысячелетий серебро прекрасно справлялось с одной из своих функций - служить деньгами. И сегодня серебряные монеты имеют хождение во многих странах. Но вот беда: инфляция и рост цен на благородные металлы, в том числе на серебро, на мировом рынке привели к тому, что между покупательной способностью серебряной монеты и стоимостью заключенного в ней серебра образовался заметный разрыв, который растет с каждым годом. Так, например, стоимость серебра, содержащегося в шведской кроне, выпущенной в период с 1942 по 1967 год, в наши дни фактически оказалась в 17 раз выше официального курса этой монеты.

Таким несоответствием решили воспользоваться некоторые предприимчивые лица. Несложные подсчеты показали, что гораздо выгоднее извлекать серебро из однокроновых монет, чем использовать их по прямому назначению в магазинах. Переплавляя кроны в серебро, дельцы за несколько лет "заработали" около 15 миллионов крон. Они переплавляли бы серебро и дальше, но стокгольмская полиция пресекла их финансово-металлургическую деятельность, и бизнесмены-плавильщики предстали перед судом.

Стальные бриллианты

Долгие годы в отделе оружия Государственного исторического музея экспонировался эфес шпаги, изготовленной тульскими мастерами в конце XVIII столетия и подаренной ими Екатерине II. Разумеется, предназначавшийся в дар императрице эфес был не простым и даже не золотым, а бриллиантовым. Точнее говоря, он был усыпан тысячами стальных бусинок, которым умельцы Тульского оружейного завода с помощью специальной огранки придали вид бриллиантов.

Искусство гранения стали возникло, по-видимому, в начале XVIII века. Среди многочисленных подарков, полученных Петром I от туляков, обращала на себя внимание изящная шкатулка-сейф с гранеными стальными шариками на крышке. И хотя граней было немного, металлические "драгоценные камни" играли, притягивали к себе взгляд. С годами на смену алмазной огранке (16–18 граней) приходит бриллиантовая, где число граней может достигать сотни. Но для превращения стали в бриллианты требовалось много времени и труда, поэтому зачастую стальные драгоценности оказывались дороже настоящих. В начале прошлого века секреты этого замечательного искусства постепенно были утеряны. Приложил к этому руку и Александр I, категорически запретивший мастерам-оружейникам заниматься на заводе подобными "безделушками".

Но вернемся к эфесу. Во время ремонта музея эфес был похищен жуликами, которые прельстились множеством бриллиантов: грабителям и в голову не пришло, что эти "камни" сделаны из стали. Когда же "подделка" обнаружилась, раздосадованные похитители, пытаясь замести следы, совершили еще одно преступление: разломали бесценное творение русских умельцев и закопали его в землю.

Все же эфес удалось найти, но коррозия безжалостно расправилась с рукотворными бриллиантами: подавляющее большинство их (около 8,5 тысяч) было покрыто слоем ржавчины, а многие полностью разрушены. Почти все специалисты считали, что восстановить эфес невозможно. Но все же нашелся человек, взявшийся за это труднейшее дело: им стал московский художник-реставратор Е. В. Буторов, на счету которого было уже немало возрожденных шедевров русского и западного искусства.


"Я прекрасно сознавал ответственность и сложность предстоящей работы", - говорит Буторов. - "Все было неясно и неизвестно. Был непонятен принцип сборки рукояти, неизвестна технология изготовления бриллиантовой грани, не было инструментов, необходимых для реставрации. Прежде чем приступить к работе, я долго изучал эпоху создания эфеса, технологию оружейного производства того времени".

Художник вынужден был пробовать различные способы огранки, сочетая реставрационные работы с исследовательским поиском. Работа осложнялась тем, что "бриллианты" заметно различались как по форме (овальные, "маркиз", "фантазийные" и т. д.), так и по размерам (от 0,5 до 5 миллиметров), "простая" огранка (12–16 граней) чередовалась с" королевской" (86 граней).

И вот позади десять лет напряженного ювелирного труда, увенчавшегося большим успехом талантливого реставратора. Родившийся вновь эфес экспонируется в Государственном историческом музее.

Подземный дворец

Одной из красивейших станций Московского метрополитена по праву считается "Маяковская". Удивительной легкостью форм и изяществом линий очаровывает она москвичей и гостей столицы. Но, видимо, немногим известно, что эта парящая ажурность подземного вестибюля достигнута благодаря тому, что при его сооружении впервые в практике отечественного метростроения были применены стальные конструкции, сумевшие воспринять чудовищную нагрузку многометровой толщи грунта.

Строители станции использовали сталь и как отделочный материал. По проекту для облицовки арочных конструкций требовалась гофрированная нержавеющая сталь. Большую помощь метростроевцам оказали специалисты "Дирижаблестроя". Дело в том, что это предприятие располагало новейшей для того времени техникой, в том числе единственным в стране широкополосовым профилировочным станом. На этом предприятии как раз монтировали тогда цельнометаллический складывающийся дирижабль конструкции К. Э. Циолковского. Оболочка этого дирижабля состояла из металлических "скорлуп", соединяемых в подвижной "замок". Для прокатки таких деталей и был сооружен специальный стан.

Почетный заказ метростроевцев "Дирижабле строй" выполнил в срок; для надежности эта организация направила на станцию метро своих монтажников, которые и глубоко под землей оказались на высоте.

"Памятник" железу

В 1958 году в Брюсселе над территорией Всемирной промышленной выставки величественно возвышалось необычное здание - Атомиум. Девять громадных (диаметром 18 метров) металлических шаров как бы висели в воздухе: восемь - по вершинам куба, девятый - в центре. Это была модель кристаллической решетки железа, увеличенной в 165 миллиардов раз. Атомиум символизировал величие железа - металла-труженика, главного металла промышленности.

Когда выставка закрылась, в шарах Атомиума разместили небольшие рестораны и смотровые площадки, которые ежегодно посещало около полумиллиона человек. Предполагалось, что уникальное здание будет демонтировано в 1979 году. Однако, учитывая хорошее состояние металлоконструкций и немалые доходы, приносимые Атомиумом, его владельцы и власти Брюсселя подписали соглашение, продлевающее жизнь этого "памятника" железу по крайней мере еще на 30 лет, т. е. до 2009 года.

Титановые монументы

18 августа 1964 года в предрассветный час на проспекте Мира в Москве стартовала космическая ракета. Этому звездному кораблю не суждено было достичь Луны или Венеры, однако судьба, уготованная ему, не менее почетна: навеки застыв в московском небе, серебристый обелиск пронесет через столетия память о первом пути, проложенном человеком в космических далях.

Авторы проекта долго не могли выбрать облицовочный материал для этого величественного монумента. Сначала обелиск запроектировали в стекле, потом в пластмассе, затем в нержавеющей стали. Но все эти варианты были забракованы самими авторами. После долгих раздумий и экспериментов архитекторы решили остановиться на отполированных до блеска титановых листах. Из титана была изготовлена и сама ракета, венчавшая обелиск.

Этому "вечному металлу", как часто называют титан, отдали предпочтение и авторы еще одного монументального сооружения. На конкурсе проектов памятников в честь столетия Международного союза электросвязи, организованном ЮНЕСКО, первое место (из 213 представленных проектов) заняла работа советских архитекторов. Монумент, который предполагалось установить на площади Наций в Женеве, должен был представлять собой две бетонные раковины высотой 10,5 метра, облицованные пластинами полированного титана. Человек, проходящий между этими раковинами по специальной дорожке, мог бы услышать свой голос, шаги, ШУМ города, увидеть свое изображение в центре кругов, уходящих в бесконечность. К сожалению, этот интересный проект так и не был осуществлен.

А недавно в Москве был воздвигнут памятник Юрию Гагарину: двенадцатиметровая фигура космонавта № 1 на высокой колонне-постаменте и модель космического корабля "Восток", на котором был совершен исторический полет, выполнены из титана.

Пресс-гигант… колет орехи

Несколько лет назад французская фирма "Интерфорж" объявила о желании приобрести сверхмощный пресс для штамповки сложных крупногабаритных деталей авиационной и космической техники. В своеобразном конкурсе приняли участие ведущие фирмы многих стран. Предпочтение было отдано советскому проекту. Вскоре был заключен договор, и в начале 1975 года при въезде в старинный французский город Иссуар возник огромный производственный корпус, сооруженный для одной машины - уникального по мощности гидравлического пресса усилием 65 тысяч тонн. Контракт предусматривал не просто поставку оборудования, а сдачу пресса "под ключ", т. е. монтаж и пуск силами советских специалистов.

Точно в срок, установленный контрактом, 18 ноября 1976 года, пресс отштамповал первую партию деталей. Французские газеты называли его "машиной века" и приводили любопытные цифры. Масса этого гиганта - 17 тысяч тонн - в два раза превышает массу Эйфелевой башни, а высота цеха, где он установлен, равна высоте собора Парижской богоматери.

Несмотря на огромные размеры, процесс характеризуется большой скоростью штамповки, необычно высокой точностью. Накануне пуска агрегата французское телевидение показывало, как двух тысячетонная траверса пресса аккуратно раскалывает грецкие орехи, не повреждая их сердцевину, или задвигает поставленный "на попа" спичечный коробок, не оставляя при этом на нем ни малейших повреждений.

На церемонии, посвященной передаче пресса, выступил В. Жискар д"Эстен, в то время президент Франции. Заключительные слова своей речи он произнес по-русски: "Спасибо за это отличное достижение, которое делает честь советской промышленности".

Горелка вместо ножниц

Несколько лет назад в Кливленде (США) был создан новый научно-исследовательский институт легких металлов. На церемонии открытия традиционная ленточка, натянутая перед входом в институт, была из… титана. Чтобы ее перерезать, мэр города вместо ножниц вынужден был воспользоваться газовой горелкой и защитными очками.

Железное кольцо

Несколько лет назад в Музее истории и реконструкции Москвы появился новый экспонат - железное кольцо. И хотя это скромное колечко не шло ни в какое сравнение с роскошными перстнями из благородных металлов и драгоценных камней, работники музея отвели ему почетное место в своей экспозиции. Чем же привлекло это колечко их внимание?

Дело в том, что материалом для кольца послужило железо кандалов, которые долго носил в Сибири приговоренный к вечной каторге декабрист Евгений Петрович Оболенский, начальник штаба восстания на Сенатской площади. В 1828 году пришло высочайшее разрешение снять с декабристов кандалы. Отбывавшие наказание на Нерчинских рудниках вместе с Оболенским братья Николай и Михаил Бестужевы изготовили из его оков памятные железные кольца.

Более ста лет после смерти Оболенского хранилось кольцо вместе с другими реликвиями в его семье, переходя из поколения в поколение. И вот в наши дни потомки декабриста передали это необычное железное кольцо в музей.

Кое-что о лезвиях

Уже больше века люди пользуются лезвиями для бритья - тонкими заточенными пластинками из разных металлов. Всезнающая статистика утверждает, что в наши дни в мире ежегодно выпускается около 30 миллиардов лезвий.

Первое время их изготовляли главным образом из углеродистой стали, затем ей на смену пришла "нержавейка". В последние годы режущие кромки лезвий покрывают тончайшим слоем высокомолекулярных полимерных материалов, служащих сухой смазкой в процессе срезания волос, а для повышения стойкости режущих кромок на них иногда наносят атомарные пленки хрома, золота или платины.

"События" на рудниках

В 1974 году в СССР было зарегистрировано открытие, в основе которого лежат сложные биохимические процессы, совершаемые. бактериями. Многолетнее изучение сурьмяных месторождений показало, что сурьма в них постепенно окисляется, хотя при обычных условиях такой процесс не может протекать: для этого нужны высокие температуры - более 300 °C. Какие же причины заставляют сурьму нарушать химические законы?

Исследование образцов окисленной руды показало, что они густо заселены неизвестными прежде микроорганизмами, которые и были виновниками окислительных "событий" на рудниках. Но, окислив сурьму, бактерии не успокаивались на достигнутом: энергию окисления они тут же пускали в ход для осуществления другого химического процесса - хемосинтеза, т. е. для превращения углекислоты в органические вещества .

Явление хемосинтеза впервые обнаружено и описано еще в 1887 году русским ученым С. Н. Виноградским. Однако до сих пор науке было известно всего четыре элемента, при бактериальном окислении которых выделяется энергия для хемосинтеза: азот, сера, железо и водород. Теперь к ним прибавилась сурьма.

Медная "одежда" ГУМа

Кто из москвичей или гостей столицы не бывал в Государственном универсальном магазине - ГУМе? Построенное почти сто лет назад здание торговых рядов переживает свою вторую молодость. Специалисты Всесоюзного производственного научно-реставрационного комбината выполнили большие работы по реконструкции ГУМа. В частности, износившаяся за долгие годы крыша из оцинкованного железа заменена современным кровельным материалом - "черепицей" из листовой меди.

Трещины на маске

Долгие годы ученые вели спор по поводу уникального творения древнеегипетских мастеров - золотой маски фараона Тутанхамона. Одни утверждали, что она сделана из целого слитка золота. Другие считали, что ее собрали из отдельных частей. Для установления истины решено было воспользоваться кобальтовой пушкой. С помощью изотопа кобальта, точнее излучаемых им гамма-лучей, удалось установить, что маска действительно состоит из нескольких деталей, но настолько тщательно подогнанных одна к другой, что заметить линии стыка невооруженным глазом было невозможно.

В 1980 году знаменитая коллекция произведений искусства Древнего Египта демонстрировалась в Западном Берлине. В центре внимания, как всегда, находилась знаменитая маска Тутанхамона. Неожиданно в один из дней работы выставки специалисты заметили на маске три глубокие трещины. Вероятно, по каким-то причинам "швы", т. е. линии стыка отдельных частей маски, начали расходиться. Встревоженные не на шутку представители комиссии по делам культуры и туризма АРЕ поспешили вернуть коллекцию в Египет. Теперь слово за экспертизой, которая должна ответить на вопрос, что же стряслось с ценнейшим произведением искусства древности?

Лунный алюминий

Как и на Земле, металлы в чистом виде сравнительно редко встречаются на Луне. Тем не менее уже удалось найти частички таких металлов, как железо, медь, никель, цинк. В пробе лунного грунта, взятой автоматической станцией "Луна-20" в континентальной части нашего спутника - между Морем Кризисов и Морем Изобилия - впервые был обнаружен самородный алюминий. При исследовании лунной фракции массой 33 миллиграмма в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии АН СССР были выявлены три крохотные частицы чистого алюминия. Это плоские слегка удлиненные крупицы размером 0,22, 0,15 и 0,1 миллиметра с матовой поверхностью и серебристо-серые в свежем изломе.

Параметры кристаллической решетки самородного лунного алюминия оказались такими же, как у образцов чистого алюминия, полученного в земных лабораториях. В природе же на нашей планете самородный алюминий был найден учеными лишь один-единственный раз в Сибири. По мнению специалистов, на Луне этот металл должен чаще встречаться в чистом виде. Объясняется это тем, что лунный грунт постоянно "обстреливается" потоками протонов и других частиц космического излучения. Такая бомбардировка может привести к нарушению кристаллической решетки и к разрыву связей алюминия с другими химическими элементами в минералах, составляющих лунную породу. В результате "разрыва отношений" и появляются в грунте частицы чистого алюминия.

Корысти ради

Три четверти века назад произошло Цусимское сражение. В этом неравном бою с японской эскадрой морская пучина поглотила несколько русских кораблей и среди них - крейсер "Адмирал Нахимов".

Недавно японская фирма "Ниппон Марин" решила поднять крейсер со дна моря. Разумеется, операция по подъему "Адмирала Нахимова" объясняется не любовью к русской истории и ее реликвиям, а самыми что ни на есть корыстными соображениями: есть сведения, что на борту затонувшего судна находились слитки золота, стоимость которого в нынешних ценах может составить от 1 до 4,5 миллиарда долларов.

Уже удалось определить место, где на глубине около 100 метров лежит крейсер, и фирма готова приступить к его подъему. По расчетам специалистов, эта операция продлится несколько месяцев и обойдется компании примерно в полтора миллиона долларов. Что же, ради миллиардов можно рискнуть миллионами.

Предметы старины глубокой

Изготовленные сотни, а порой и тысячи лет назад изделия из дерева или камня, керамики или металла украшают стенды крупнейших музеев мира, занимают почетное место в многочисленных частных коллекциях. Любители старины готовы платить за произведения древних мастеров баснословные деньги, а некоторые предприимчивые любители денег, в свою очередь, готовы создавать в широком ассортименте и выгодно сбывать "предметы старины глубокой".

Как отличить подлинные раритеты от тонко выполненных подделок? Прежде единственным "прибором" для этой цели служил опытный глаз специалиста. Но, увы, на него не всегда можно положиться. Сегодня наука позволяет довольно точно определять возраст различных изделий из любых материалов.

Пожалуй, основным объектом фальсификации являются золотые украшения, статуэтки, монеты древних народов - этрусков и византийцев, инков и египтян, римлян и греков. Методы установления подлинности предметов из золота базируются на технологическом обследовании и анализе металла. По тем или иным примесям старое золото без труда удается отличить от нового, а методы обработки металла, которым пользовались античные мастера, и характер их творчества настолько оригинальны и неповторимы, что шансы фальсификаторов на успех сводятся к нулю.

Медные и бронзовые подделки эксперты узнают по особенностям поверхности металла, но главным образом по его химическому составу. Поскольку он неоднократно менялся на протяжении столетий, для каждого периода характерно определенное содержание основных компонентов. Так, в 1965 году коллекция берлинского музея Кунстхандель пополнилась ценным экспонатом - бронзовой позднеантичной лейкой в форме коня. Считалось, что эта лейка, или ритон, представляет собой "коптскую работу IX–X веков". Точно такой же бронзовый ритон, подлинность которого не вызывала сомнений, хранится в Эрмитаже. Тщательное сравнение экспонатов навело ученых на мысль о том, что берлинский конь не что иное, как искусно изготовленная подделка. И действительно, анализ подтвердил опасения: бронза содержала 37–38 % цинка - многовато для X века. Вероятнее всего, полагают эксперты, этот ритон появился на свет лишь за несколько лет до того, как он попал в Кунстхандель, т. е. примерно в 1960 году - в "час пик" моды на коптские изделия.

В борьбе с подделками

Для определения подлинности древних керамических изделий ученые успешно применяют метод археомагнетизма. В чем же он заключается? При охлаждении керамической массы содержащиеся в ней частицы железа имеют "привычку" выстраиваться вдоль силовых линий магнитного поля Земли. А так как оно со временем меняется, то меняется и характер расположения железных частиц, благодаря чему путем несложных исследований можно определить возраст "подозреваемого" изделия из керамики. Даже если фальсификатору удалось подобрать состав керамической массы, сходный с древними составами, и искусно скопировать форму изделия, то расположить соответствующим образом частицы железа он, разумеется, не в силах. Это-то его и выдаст с головой.

Рост "железной мадам"

Как известно, у металлов довольно высокий коэффициент теплового расширения.

По этой причине стальные сооружения в зависимости от времени года, а следовательно, от температуры окружающего воздуха, становятся то длиннее, то короче. Так, знаменитая Эйфелева башня - "железная мадам", как часто называют ее парижане, - летом на 15 сантиметров выше, чем зимой.

"Железный дождь"

Наша планета не очень гостеприимно встречает небесных странников : при входе в плотные слои ее атмосферы крупные метеориты обычно взрываются и падают на земную поверхность в виде так называемых "метеоритных дождей".

Самый обильный такой "дождь" выпал 12 февраля 1947 года над западными отрогами Сихотэ-Алиня. Он сопровождался грохотом взрывов, в радиусе 400 километров был виден болид - яркий огненный шар с огромным светящимся дымным хвостом.

Для изучения столь необычных "атмосферных осадков" в зону падения космического пришельца вскоре прибыла экспедиция Комитета по метеоритам АН СССР. В таежных дебрях ученые нашли 24 кратера диаметром от 9 до 24 метров, а также более 170 воронок и лунок, образованных частицами "железного дождя". Всего экспедиция собрала свыше 3500 железных осколков общей массой 27 тонн. По мнению специалистов, до встречи с Землей этот метеорит, получивший название Сихотэ-Алинского, весил около 70 тонн.

Термиты-геологи

Геологи нередко пользуются "услугами" многих растений, которые служат своеобразными индикаторами определенных химических элементов и благодаря этому помогают обнаружить в почве залежи соответствующих полезных ископаемых. А горный инженер из Зимбабве Уильям Уэст решил привлечь в качестве помощников при геологических поисках представителей не флоры, а фауны, точнее говоря, обыкновенных африканских термитов. При постройке своих конусообразных "общежитий" - термитников (их высота достигает иногда 15 метров) эти насекомые проникают глубоко в землю. Возвращаясь на поверхность, они выносят с собой строительный материал - "пробы" грунта с различной глубины. Вот почему исследование термитников - определение их химического и минерального состава - позволяет судить о наличии в почве данной местности тех или иных полезных ископаемых.

Уэст провел множество экспериментов, которые затем легли в основу его "термитного" метода. Уже получены и первые практические результаты: благодаря методу инженера Уэста открыты богатые золотоносные пласты.

Что подо льдами Антарктиды?

Открытая в 1820 году Антарктида до сих пор остается континентом загадок: ведь практически вся ее территория (кстати почти в полтора раза превышающая площадь Европы) закована в ледовый панцирь. Толщина льда составляет в среднем 1,5–2 километра, а в некоторых местах достигает 4,5 километра.

Заглянуть под эту "скорлупку" непросто, и хоть уже более четверти века ученые ряда стран ведут здесь интенсивные исследования, Антарктида раскрыла далеко не все свои тайны. В частности, ученых интересуют природные ресурсы этого материка. Многие факты говорят о том, что Антарктида имеет общее геологическое прошлое с Южной Америкой, Африкой, Австралией и, следовательно, у этих регионов должны быть примерно сходными спектры полезных ископаемых. Так, антарктические горные породы, по-видимому, содержат алмазы, уран, титан, золото, серебро, олово. Кое-где уже обнаружены пласты каменного угля, залежи железных и медномолибденовых руд. Преградой на пути к ним стоят пока горы льда, но рано или поздно эти богатства поступят в распоряжение людей.

Разнообразие методов изучения состава и технологии древних материалов становится труднообозримым. Кратко рассмотрим методы, наиболее широко известные и апробированные.

Выбор того или иного метода изучения состава древних предметов диктуется историко-археологическими задачами Таких задач в общем немного, но решаться они могут разными средствами.

Металл в виде сплавов, керамика и ткани - первые искусстввенные материалы, сознательно созданные человеком. Таких материалов нет в природе. Создание металлических сплавов, керамики и тканей знаменовало собой качественно новый этап в технологии: переход от присвоения и приспособления природных материалов к изготовлению искусственных материалов с заранее заданными свойствами.

При изучении состава древних материалов имеются в виду, как правило, следующие вопросы. Изготовлена ли данная вещь на месте или вдали от места находки? Если вдали, то можно ли указать место, где она была изготовлена? Является ли данный состав материала, например сплава каких-то металлов, преднамеренным или случайным? Какова была технология того или иного производственного процесса? Каким был уровень производительности труда при использовании той или иной техники обработки камня, кости, дерева, металла, керамики, стекла и т. д.? С какой целью использовались те или иные орудия? На эти и другие подобные вопросы можно ответить опираясь в основном на два типа исследований: анализ вещества и физическое моделирование древних технологических процессов.

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

Наиболее точным из традиционных методов анализа вещества является химический анализ. Исследуемое вещество обрабатывается в различных растворах, в которых те или иные составляющие элементы выпадают в виде осадка. Затем осадок прокаливается и взвешивается. Для такого анализа нужна проба не менее 2 г. Ясно, что не от каждого предмета можно отделить такую пробу, не разрушая его. Химический анализ очень трудоемок, а археологу нужно знать состав сотен и тысяч предметов. К тому же ряд элементов, присутствующих в данном предмете в
мизерных количествах, химическим путем практически не определяется.

Оптический спектральный анализ. Если небольшое количество вещества в 15-20 мг сжечь в пламени вольтовой дуги и пропустив свет этой дуги через призму, затем спроецировать его ка фотопластинку, то на проявленной пластинке будет зафиксирован спектр. В этом спектре каждый химический элемент имеет свое строго определенное место. Чем больше его концентрация в данном предмете, тем интенсивнее будет спектральная линия этого элемента. По интенсивности линии определяется концентрация элемента в сожженной пробе. Спектральный анализ позволяет улавливать очень небольшие примеси, порядка 0,01% что очень важно для некоторых вопросов, встающих перед археологом. Разумеется, здесь изложен только самый общий принцип спектрального анализа. Его практическая реализация осуществляется с помощью специальной аппаратуры и требует определенных навыков. Приборы для спектрального анализа выпускаются серийно. Техника анализа не столь сложна, и при желании археолог осваивает ее в достаточно короткий срок. При этом исключается очень непродуктивное промежуточное звено, когда археолог не сведущий в технике анализа, должен объяснять свои задачи сиектральщику, плохо ориентирующемуся в вопросах археологии. Поэтому идеальной представляется ситуация, когда профессионал-спектральщик, работающий в научном коллективе археологов, настолько вживается в археологическую проблематику, что уже сам может формулировать задачи по исследованию состава древних материалов.

Спектральный анализ археологических находок позволил получить много интересных результатов.

Древняя бронза. Наиболее важные исследования с помощью спектрального анализа относятся к вопросам происхождения и распространения древней металлургии меди и бронзы. Они позволили перейти от приблизительных визуальных оценок (медь, бронза) к точным количественным характеристикам компонентов сплава и к выделению различных типов сплавов на основе меди.

Еще сравнительно недавно считалось, что металлургия меди и бронзы ведет свое происхождение из Месопотамии, Египта и Южного Ирана, где она была известна с IV тысячелетия до н. э. Массовое производство анализов бронзовых предметов позволило поставить вопрос не о регионах, а о конкретных древних горных выработках, к которым можно с определенной вероятностью «привязывать» те или иные типы сплавов. Руда из каждого месторождения обладает специфическим, присущим только данному месторождению набором микропримесей. При выплавке руды состав и количество этих примесей может несколько меняться, но поддается учету. Таким образом, можно получить определенные «метки», характеризующие особенности металлов того или иного месторождения или группы месторождений, горнорудных центров. Хорошо известны характеристики таких горнорудных центров, как Балкано-Карпатский, Кавказский, Уральский, Казахстанский, Среднеазиатский.

В настоящее время древнейшие следы выплавки и обработки меди и свинцовые изделия обнаружены в Малой Азии (Чатал-Хююк, Хаджилар, Чейюню-Тепеси и др.). Они относятся ко времени как минимум на тысячу лет раньше, чем подобные находки из Месопотамии и Египта.

Анализ материалов, полученных при раскопках на древнейшем в Европе медном руднике Аи-Бунар (на территории современной Болгарии), показал, что уже в IV тысячелетии до н.э. Европа имела свой источник меди. Бронзовые изделия производились из руд, добытых в Карпатах, на Балканах и в Альпах.

На основе статистического анализа состава древних бронзовых предметов удалось установить основные направления эволюции самой технологии бронзы. Оловянистая бронза появилась в большинстве горно-металлургических центров далеко не сразу. Ей предшествовала мышьяковистая бронза. Сплавы меди с мышьяком могли быть естественными. Мышьяк присутствует в ряде медных руд и при плавке частично переходит в металл. Считалось, что примесь мышьяка ухудшает качество бронзы. Благодаря массовому спектральному анализу бронзовых предметов удалось установить любопытную закономерность. Предметы, предназначавшиеся для использования в условиях сильных механических нагрузок (наконечники копий, стрел, ножи, серпы и т. п.), имели примесь мышьяка в пределах 3-8%. Предметы, которые не должны были при использовании испытывать какие-либо механические нагрузки (пуговицы, бляшки и другие украшения), имели примесь мышьяка 8-15%. В определенных концентрациях (до 8%) мышьяк играет роль легирующей добавки: он придает бронзе высокую прочность, хотя внешний вид такого металла невзрачный. Если концентрацию мышьяка увеличивать выше 8-10%, бронза теряет свои прочностные качества, но приобретает красивый серебристый оттенок. К тому же при высокой концентрации мышьяка металл становится более легкоплавким и хорошо заполняет все выемки литейной формы, чего нельзя сказать о вязкой, быстро остывающей меди. Текучесть металла важна при отливке украшений сложной формы. Таким образом, были получены бесспорные доказательства того, что древние мастера знали свойства бронзы и умели получать металл с заранее заданными свойствами (рис. 39). Разумеется, это происходило в условиях, не имеющих ничего общего с нашими представлениями о металлургическом производстве с его точными рецептами, экспресс-анализами и т. п. У всех древних народов кузнечное ремесло было овеяно ореолом магии и таинственности. Бросая в плавильную печь ярко-красные камешки реальгара или золотисто-оранжевые кусочки аурипигмента, содержащие значительные концентрации мышьяка, древний металлург скорее всего осознавал это как некое магическое действие с «волшебными» камнями, имеющими почитаемый красный цвет. Опыт поколений и интуиция подсказывали древнему мастеру, какие добавки и в каких количествах нужны при изготовлении вещей, предназначенных для различных целей.

В ряде районов, где не было запасов мышьяка или олова, бронзу получали в виде сплава меди с сурьмой. Благодаря спектральному анализу удалось установить, что среднеазиатские мастера еще на рубеже нашей эры умели получать такой сплав, который по составу и свойствам был очень близок современной латуни. Так, среди предметов, найденных при раскопках Тулхарского могильника (II в. до н. э. - I в. н. э., Южный Таджикистан), было много серег, пряжек, браслетов и других латунных изделий.

Спектральный анализ большого количества бронзовых изделий из скифских памятников Восточной Европы указывал на то, что в рецептуре сплавов скифской бронзы не прослеживается преемственность от предшествующих культур позднего бронзового века данного региона. В то же время здесь встречаются вещи, состав сплавов которых близок по составу концентраций сплавам восточных районов (Южной Сибири и Средней Азии). Это служит дополнительным аргументом в пользу гипотезы о восточном происхождении культуры скифского типа.

При помощи спектрального анализа можно изучать характер распространения во времени и пространстве не только бронзы, но и других материалов. В частности, успешный опыт имеется в изучении распространения кремня в эпоху неолита, а также стекла и керамики в различные исторические периоды.

В последние годы в практике археологических исследований возрастает роль современных, а для археологии - новых методов исследования.

Стабильные изотопы. Подобно тому как упоминавшиеся выше микропримеси в древних металлах, кремне, керамике и других материалах являются природными метками, своего рода «паспортами», примерно такую же роль в ряде случаев играет соотношение стабильных, т. е. нерадиоактивных, изотопов в некоторых веществах.

На территории Аттики и на островах Эгейского моря при раскопках памятников энеолита и раннего бронзового века (IV-III тысячелетия до н. э.) встречаются серебряные изделия. При раскопках Шлиманом микенских шахтных гробниц (XVI в. до н. э.) были найдены серебряные предметы явно египетского происхождения. Эти и другие наблюдения, в частности известные древние серебряные копи в Испании и Малой Азии, стали основанием для вывода о том, что древние жители Аттики своего серебра не добывали, а ввозили его из указанных центров. Такое мнение было общепринятым в западноевропейской археологии до самого недавнего времени.

В середине 70-х годов группа английских и немецких физиков и археологов начала цикл исследований древних рудников в Лаврионе (близ Афин) и на островах Сифнос, Наксос, Сирое и др. Физические основы исследования состояли в следующем. Древние серебряные изделия в силу несовершенства методов очистки содержат примеси свинца. Свинец имеет четыре стабильных изотопа с атомными весами 204, 206, 207 и 208. После выплавки из руды изотопный состав свинца, происходящего из данного месторождения, остается постоянным и не меняется при горячей и холодной обработке, от коррозии или сплавления с другими металлами. Соотношение изотопов в данном образце с большой точностью фиксируется специальным прибором - масс-спектрометром. Если выяснить изотопный состав образцов различных руд, происходящих из определенных рудников, а затем сравнивать их по изотопному составу с образцами серебряных изделий, можно точно указать источник металла для каждого изделия.

Древние рудники эксплуатировались столетиями и тысячелетиями, а в данном случае было важно знать, на каких именно из обследованных более 30 древних месторождений серебряно-свинцовые минералы добывались в эпоху бронзы. По С14 и термолюминесценции керамики удалось датировать отдельные выработки, относящиеся к концу IV-III тысячелетия до н. э. Тогда образцы руд из этих выработок были подвергнуты масс-спектроскопическому исследованию на свинец. Изотопные соотношения свинца в образцах из разных древних выработок распределились по непересекающимся областям, указывая на «метки», присущие каждому местрождению (рис. 50). Затем было проанализировано соотношение изотопов в самих серебряных предметах. Результаты оказались неожиданными. Все вещи были сделаны из местного серебра, происходящего либо из Лаврионских, либо из островных рудников, в основном с острова Сифнос. Что касается египетских серебряных предметов, найденных в Микенах, то они были сделаны из серебра, добытого в Лаврионе, вывезенного в Египет. Изготовленные в Египте из афинского серебра вещи были привезены в Микены.

Аналогичная задача рассматривалась для идентификации мраморных предметов с источниками мрамора. Этот вопрос важен с разных сторон. Произведения греческой скульптуры или архитектурные детали, сделанные из мрамора, находят на большом расстоянии от материковой Греции. Иногда очень важно ответить на вопрос, из какого, местного или привозного из Греции, мрамора сделана скульптура, или капитель колонны, или какой-либо иной предмет. В музейные собрания попадают современные подделки под античность. Их нужно выявлять. Источники мрамора для того или иного сооружения необходимо знать реставраторам и т. п.

Физические основы те же: масс-спектрометрия стабильных изотопов, но вместо свинца измеряется соотношение изотопов углерода,2С и 13С и кислорода,80 и 160.
Главными месторождениями мрамора в Древней Греции были в материковой части (горы Пентеликон и Гиметтус близ Афин) и на островах Наксос и Парос. Известно, что паросские мраморные карьеры, а точнее, шахты,- самые древние. Измерения образцов мрамора из карьеров и измерения образцов от древних скульптур (анализ неразрушающий: требуется проба в десятки миллиграмм) и архитектурных деталей позволили связать их между собой (рис. 51).

Подобные результаты можно получить и обычным, петрографическим или химическим анализом. Например, было установлено, что образцы гандхарской скульптуры, хранящиеся в музеях Таксилы, Лахора, Карачи, Лондона, сделаны из камня, добытого из карьера в долине Сват в Пакистане, в округе Мардаи близ монастыря Тахт-и-Бахи. Однако анализ на масс-спектрометре более точен и менее трудоемок.

Нейтронно-активационный анализ (НАА). Нейтронно-активационный анализ является, пожалуй, самым мощным и эффективным средством определения химического состава того или иного объекта сразу по длинному ряду элементов. К тому же это неразрушающий анализ. Его физическая суть состоит в том,

Рис. 51. Сравнение образцов мрамора от архитектурных деталей и скульптур с образцами из карьеров:
1 - остров Наксос; 2 - остров Парос; 3 - гора Пентеликон; 4 - гора Гимметтус; 5 - образцы из памятников

что при облучении любого вещества нейтронами происходит реакция радиационного захвата нейтронов ядрами вещества. В результате происходит собственное излучение возбужденных ядер, а его энергия своя у каждого химического элемента и имеет свое определенное место в энергетическом спектре. К тому же чем больше концентрация данного элемента в веществе, тем больше энергии излучается на участке спектра данного элемента. Внешне ситуация аналогична той, что мы наблюдали при рассмотрении основ оптического спектрального анализа: каждый элемент имеет свое место в спектре, а степень почернения фотопластинки в данном месте зависит от концентрации элемента. В отличие от других нейтронно-активационный анализ обладает очень высокой чувствительностью: он фиксирует миллионные доли процента.

В 1967 г. в Музее искусств Мичиганского университета (США) была устроена выставка сасанидского серебра, на которой были собраны предметы из разных музеев и частных собраний. В основном это были серебряные блюда с чеканными изображениями различных сцен: сасанидские цари на охоте, на пирах, эпические герои и т. п.). Специалисты подозревали, что среди подлинных шедевров сасанидской торевтики есть современные подделки. Нейтронно-активационный анализ показал, что больше половины экспонатов выставки было сделано из современного серебра такого очищенного состава, который в древности был недостижим. Но это, так сказать, грубая подделка, и такую подделку сейчас очень легко обнаружить по химическому составу. Но среди предметов этой выставки были блюда, которые хотя и отличались от подлинных по своему химическому составу, но не настолько, чтобы только на этом основании признать их подделками. Специалисты полагают, что в данном случае нельзя исключить более изощренную подделку. Для изготовления самого блюда мог быть использован лом древнего серебра. Мало того, даже отдельные накладные чеканные детали могли быть подлинными, а вся остальная композиция - искусно подделанной. На это указывают некоторые стилистические и иконографические тонкости, заметные только опытному глазу профессионала-искусствоведа или археолога. Из этого примера следует важный для археолога вывод: любой, самый совершенный физико-химический анализ должен сочетаться с культурно¬историческим и археологическим исследованием.

Методом нейтронной активации решаются археологические задачи разного уровня . Установлено, например, месторождение, в котором были добыты огромные монолиты железистого кварцита для изготовления гигантских статуй (15 м высоты) храмового комплекса Аменхотепа III в Фивах (XV в. до н. э.). Под подозрением было несколько месторождений, расположенных на разных расстояниях от комплекса: приблизительно от 100 до 600 км. По концентрации некоторых элементов, особенно по чрезвычайно низкому содержанию европия (1-10%), удалось установить, что монолиты для статуй были доставлены из самого удаленного карьера, где добывался кварцит достаточно однородной структуры, пригодной для обработки.

При всей своей заманчивости метод нейтронной активации пока нельзя считать общедоступным для археолога, таким же, как, например, спектральный анализ или металлография. Для того чтобы получить энергетический спектр вещества, его нужно облучить в ядерном реакторе, а это не очень доступно, да и дорого. Когда речь идет о проверке подлинности какого-либо шедевра, это одноактное исследование, и в данном случае, как правило, не считаются с расходами на экспертизу. Но если для решения рядовых текущих научных задач археологу нужно анализировать сотни или тысячи образцов древней бронзы, керамики, кремния и других материалов, метод нейтронной активации оказывается слишком дорогим.

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ

Металлография. У археолога нередко возникают вопросы о качестве металлических изделий, их механических свойствах, о способах их изготовления и обработки (литье в открытую или закрытую форму, с быстрым или медленным остыванием, горячая или холодная ковка, сварка, науглероживание и т. п.). Ответы на эти вопросы дают металлографические методы исследования. Они весьма разнообразны и не всегда легкодоступны. Вместе с тем вполне удовлетворительные результаты в разных областях археологии получены сравнительно простым методом
микроскопического изучения шлифов. После некоторой стажировки этот метод может быть освоен самим археологом. Суть его состоит в том, что различные способы обработки железа, бронзы и других металлов оставляют свои «следы» в структуре металла. Отполированный участок металлического изделия помещают под микроскоп и по различимым «следам» определяют технику его изготовления или обработки.

Важные результаты получены в области металлургии и обработки железа и стали. В гальштатское время в Европе появляются основные навыки пластической обработки железа, редкие попытки изготовления стальных клинков путем науглероживания железа и его закалки. Хорошо заметно подражание бронзовым предметам по форме, подобно тому как в свое время бронзовые топоры наследовали форму каменных. Металлографическое изучение железных изделий последующей латенской эпохи показало, что в это время уже была полностью освоена технология изготовления стали, включая довольно сложные способы получения сварных лезвий с высоким качеством режущей поверхности. Рецепты изготовления стальных изделий практически без особых изменений прошли через все римское время и оказали определенное влияние на уровень кузнечного ремесла раннесредневековой Европы.

Синхронные позднему гальштату и латену скифо-сарматские культуры Восточной Европы тоже владели многими секретами производства стали. Это показано серией работ украинских археологов, широко использовавших методы металлографии.
Металлографический анализ медных изделий трипольской культуры позволил установить последовательность совершенствования технологии обработки меди на протяжении длительного времени. Сначала это была ковка самородной меди или металлургической, выплавленной из чистых окисных минералов. Технологии литья раннетрипольские мастера, по-видимому, не знали, но в технике ковки и сварки достигли больших успехов . Литье с дополнительной проковкой рабочих частей появляется только в позднетрипольское время. Между тем юго-западные соседи ранних трипольцев - племена культуры Караново VI - Гумельница уже владели разными приемами литья в открытую и закрытую форму.

Разумеется, наиболее весомые результаты получаются при сочетании металлографических исследований с другими методами анализа: спектральным, химическим, рентгеноструктурным и т. п.

Петрографический анализ камня и керамики. Петрографический анализ близок по своей технике металлографическому. Исходным объектом анализа в том и другом случае является шлиф, т. е. заполированный участок предмета или его проба, помещенные под микроскопом. Структура данной породы хорошо видна под микроскопом. По природе, размерам, количеству различных зерен тех или иных минералов определяются особенности изучаемого материала, по которым он может быть «привязан» к тому или иному месторождению. Это относительно камня. Шлифы, полученные от керамики, позволяют определить минералогический состав и микроструктуру глины, а параллельный анализ глины из предполагаемых древних карьеров позволяет идентифицировать изделие с сырьем.

При обращении к петрографическому анализу необходима четкая формулировка вопросов, на которые археолог хочет получить ответ. Петрографическое исследование довольно трудоемко. Оно требует изготовления и изучения достаточно большого количества шлифов, что обходится недешево. Поэтому такие исследования, как впрочем, и все остальные, не делаются «на всякий случай». Нужна четкая постановка вопроса, на которые хотят получить ответ при помощи петрографического анализа.

Например, при петрографическом исследовании неолитических орудий, найденных на стоянках и в могилах в нижнем течении реки Томи и в бассейне Чулыма, были поставлены конкретные вопросы: пользовались ли жители указанных микрорайонов сырьем из местных источников или из отдаленных? Был ли между ними обмен каменными изделиями? Анализ производился на более чем 300 шлифах, взятых от различных каменных орудий из месторождений камня на данной территории. Исследование шлифов показало, что примерно две трети от общего количества каменных орудий было сделано из местного сырья (окремненные алевролиты). Из местных же пород песчаника и глинистого сланца сделаны некоторые абразивные инструменты. В то же время отдельные тесла, отбойники и другие предметы были изготовлены из пород, имеющих месторождения на Енисее и в Кузнецком Ала-Тау (серпентин, яшмовидный силицит и др.). На основе этих фактов можно было сделать вывод, что основная масса орудий изготавливалась из местного сырья, а обмен был незначительным. Ответ на такого рода вопросы можно получить и другими методами, например, спектральным или методом нейтронной активации.

В отличие от жителей долин рек Томи и Чулыма неолитические племена Малой Азии активно обменивались орудиями труда или заготовками, сделанными из обсидиана. Это удалось установить при помощи спектрального анализа самих орудий и образцов месторождений обсидиана, которые четко различались между собой по концентрации таких элементов, как барий и цирконий.

К анализу структуры древних материалов следует также отнести изучение тканей, кожи, изделий из дерева, позволяющее выявлять особые технологические приемы, присущие данной культуре или периоду. Например, исследование тканей, найденных при раскопках Ноин-Улы, Пазырыка, Аржана, Мощевой Балки и других памятников, позволило установить пути древних экономических и культурных связей с весьма удаленными регионами.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДРЕВНИХ ТЕХНОЛОГИИ

Анализ вещества и структуры позволяет узнать о составе и технологии древних материалов и отвечать на разные вопросы культурно-исторического характера. Однако и здесь нужен комплексный подход, сочетание с другими методами. Наибольшая полнота понимания многих производственных процессов достигается средствами и методами физического моделирования древних технологий. Это направление в археологии сейчас получило широкое распространение под названием «экспериментальная археология».

Наряду с археологическими экспедициями, которые ведут раскопки древних памятников, в последние годы в университетах и научных учреждениях СССР, Польши, Австрии, Дании, Англии, США и других стран создаются совершенно необычные археологические экспедиции. Их главная цель состоит в том, чтобы на практике, опытным путем выяснить те или иные проблемы реконструкции образа жизни и уровня технологии древних коллективов. Студенты и аспиранты, профессора и научные работники изготавливают каменные топоры, рубят ими жерди и бревна, строят жилища и загоны для скота, точные подобия жилищ и других сооружений, изученных при раскопках. Они живут в таких жилищах, пользуясь только теми орудиями и средствами труда, которые существовали в древности, лепят и обжигают глиняную посуду, плавят металл, возделывают пашню, разводят скот и т. п. Все это подробно фиксируется, анализируется и обобщается. Результаты получаются интересными и порой неожиданными. Работы С. А. Семенова и его учеников позволили поставить под строгий контроль эксперимента гипотезы об уровне производительности труда в первобытных общинах. Производительность труда является одной из главных мер прогресса во все периоды истории. Представления ученых о производительности труда в каменном веке были весьма умозрительными. В старых учебниках можно встретить фразу о том, что индейцы шлифовали каменный топор так долго, что иногда на это не хватало целой жизни. С. А. Семенов показал, что в зависимости от твердости породы камня на эту операцию уходило от 3 до 25 часов. Оказалось, что по производительности трипольский серп из кремневых вкладышей лишь немногим уступает современному железному серпу. Жители трипольского поселка могли вчетвером убрать урожай колосовых с гектара примерно за три световых дня.

Опытные плавки бронзы и железа позволили детальнее понять целый ряд «секретов» древних мастеров, убедиться в том, что некоторые технологические приемы и навыки литейщиков и кузнецов не напрасно были овеяны ореолом волшебства. Советские, чешские и немецкие археологи много раз пытались получить из выплавленного в сыродутном горне губчатого железа крицу, однако устойчивого результата не получилось. Экспериментальная плавка медно-оловянной руды из древних выработок в Фанских горах (Таджикистан) показала, что в отдельных случаях древние литейщики занимались не столько подбором компонентов сплава, сколько использованием руд с природными ассоциациями разных металлов. Возможно, что и бактрийские латуни тоже являются результатом использования особой руды с природным составом медь-олово-цинк-свинец.

В этот день:

Дни рождения 1936 Родился Борис Николаевич Мозолевский - украинский археолог и литератор, кандидат исторических наук, широко известный как исследователь скифских погребальных памятников и автор находки золотой пекторали из кургана Толстая могила . Дни смерти 1925 Умер Роберт Кольдевей - немецкий архитектор, историк архитектуры, преподаватель и археолог, один из крупнейших немецких археологов, занимавшихся ближневосточной археологией. Определил место и с помощью длившихся с 1898-1899 по 1917 год раскопок подтвердил существование легендарного Вавилона . 2000 Умер - известный советский историк, археолог и этнограф, москвовед. Первый руководитель Московской археологической экспедиции (1946-1951). Доктор исторических наук. Лауреат Государственной премии Российской Федерации (1992).

Б. Г. Андреев

Когда незнакомый со стенографией человек наблюдает на собрании за быстро скользящей по бумаге рукой стенографистки, ему кажется в высшей степени удивительной возможность дословно восстановить речь оратора с помощью возникающих на бумаге «таинственных» крючков и закорючек. И он невольно поражается тому, какие удобства, какие возможности и какую огромную экономию времени дает эта условная система стенографических знаков.

Рис. 1. Химические символы, применявшиеся в александрийских книгах по химии.

Рис. 2. Алхимические символы 1609 г.

Символы Дальтона.

Рис. 3. Снимок с таблицы Дальтона, изображающей атомы и молекулы. Внизу дано строение некоторых «сложных атомов» по современным Дальтону данным.

На лекции английского алхимика.

Джон Дальтон (1766-1844).

Якоб Берцелиус, создатель современного химического языка (1779-1848).

Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794).

Не менее таинственной кажется незнакомому с химией человеку химическая символика - латинские буквы разной величины, цифры, стрелки, плюсы, точки, запятые, сложные фигуры и сочетания из букв и черточек... А знающему химию хорошо известно, какие возможности, какие удобства и какую экономию времени дает умелое пользование современным химическим языком, одинаково понятным химику любой национальности.

Не нужно, однако, думать, что этот в высшей степени удобный язык появился сразу в своей современной совершенной форме. Нет, он, как и все на свете, имеет свою историю, и историю длинную, которая тянется уже свыше двух тысячелетий.

Перенесемся мысленно на солнечные берега Средиземного моря - в египетский порт Александрию. Это один из древнейших городов мира, он был основан еще Александром Македонским за триста с лишним лет до нашей эры. Вскоре после своего основания этот город сделался важнейшим культурным центром Средиземного моря. Достаточно сказать, что знаменитая александрийская библиотека, сожженная религиозными изуверами-христианами в 47 году н. э., содержала 700 тыс. томов сочинений по различным отраслям знания, в том числе и по химии.

Металлургия, выделка стекла, окраска тканей и другие химические производства, развитые в древнем Египте, дали много эмпирического материала, который пытались обобщить и систематизировать греческие и арабские ученые, привлекавшиеся в Александрию ее культурными ценностями. По счастью, некоторые памятники этой культуры уцелели от варварского разгрома христианами, в том числе и некоторые сочинения по химии. Уцелели, несмотря на то, что в 296 г. н, э. римский император Диоклетиан в специальном указе, где, кстати сказать, впервые официально упоминается слово «химиям», предписал сжечь в Александрии все книги по химии.

И вот, в сочинениях александрийских авторов мы встречаем уже химическую символику. Взглянув на рис. 1, читатель увидит, насколько проще для запоминания наши современные химические знаки, чем эта символика. Однако здесь уже применяется иногда тот же прием, которым пользуемся и мы: символы уксуса, соли, мышьяка получились путем сокращения соответствующих греческих слов.

Сложнее обстоит дело с металлами. Известные тогда металлы были посвящены небесным светилам: золото - Солнцу, серебро - Луне, медь - Венере, ртуть - Меркурию, железо - Марсу, олово - Юпитеру и свинец - Сатурну. Поэтому металлы обозначаются здесь знаками соответствующих планет. Из этого ассоциирования металлов с планетами следовало, между прочим, что раньше, чем предпринимать с данным металлом какие-нибудь химические операции, нужно было справиться о расположении на небе соответствующей «планеты-покровительницы».

Преемниками химиков древнего мира сделались алхимики, которые переняли и сопоставление металлов с планетами. Интересно отметить, что следы этого остались даже в некоторых современных химических названиях : так, ртуть на английском, французском и испанском языках называется меркурием (mercurg, mercure, mercurio). Однако накопление химических фактов и открытие многих новых веществ вызвало развитие особой алхимической символики (рис. 2). Эта символика, державшаяся много веков, была не более удобной для запоминания, чем александрийская; кроме того, она не отличалась ни выдержанностью ни единообразием.

Попытка создания рациональной химической символики была сделана лишь в конце XVIII столетия знаменитым Джоном Дальтоном, основателем химической атомистики. Он ввел особые знаки для каждого известного в то время химического элемента (рис. 3). При этом он сделал очень важное уточнение, которое легло в основу современной химической символики: определенным знаком Дальтон обозначал не данный элемент вообще, а один атом этого элемента. Химические соединения Дальтон обозначал (как это делается и теперь) комбинацией значков, входящих в данное соединение элементов; при этом число значков соответствовало числу атомов того или иного элемента в «сложном атоме», т. е. о молекуле соединения.

Приведенные рисунки показывают, однако, что и значки Дальтона не представляли особенных удобств для запоминания, не говоря уже о том, что формулы более сложных соединений делаются при этой системе очень громоздкими. Но, рассматривая значки Дальтона, можно заметить одну интересную подробность: некоторые элементы Дальтон обозначал поставленными в кружках начальными буквами их английских названий - железо (iron), медь (copper) и др. Вот на эту-то подробность и обратил внимание создатель современного химического языка Якоб Берцелиус, тот самый Берцелиус, которому гимназическое начальство в выпускном аттестате написало, что он «оправдал лишь сомнительные надежды», и который впоследствии сделался известнейшим химиком своего времени.

Берцелиус предложил обозначать химические элементы первой латинской буквой их названий, взятых обычно из латинского или греческого языка . Если с одной и той же буквы начинаются названия нескольких элементов, то один из них обозначается одной буквой (например углерод С), а остальные двумя (кальций Са, кадмий Cd, церий Се, цезий Cs, кобальт Со и т. д.). При этом, как и у Дальтона, символ элемента имеет строго количественное значение: он обозначает один атом данного элемента и в то же время столько весовых единиц этого элемента, сколько единиц содержит его атомный вес. Например, знак О обозначает один атом кислорода и 16 вес. ед. кислорода, знак N- один атом азота и 14,008 вес. ед. азота и т. д.

Нет ничего проще, чем написать формулу химического соединения по системе Берцелиуса. Для этого не нужно громоздить один возле другого большое число кружков, как у Дальтона, а следует лишь написать рядом символы элементов, входящих в состав данного соединения, справа же внизу, около каждого символа маленькой цифрой отметить число атомов этого элемента в молекуле (единица опускается): вода - Н 2 О, серная кислота - H 2 SO 4 , бертолетовая соль - КСIO 3 и т. п. Такая формула сразу показывает, из каких элементов состоит молекула данного соединения, сколько атомов каждого элемента входит в ее состав и каковы весовые соотношения элементов в молекуле.

С помощью таких формул просто и наглядно изображаются особыми уравнениями химические реакции. Принцип составления таких уравнений установил еще знаменитый Лавуазье, который писал:

«Если я дестиллирую неизвестную соль с серной кислотой и нахожу азотную кислоту в приемнике и в остатке купоросный камень, я заключаю, что первоначальная соль была селитра. Я прихожу к этому выводу путем мысленного записывания следующего уравнения, основанного на том предположении, что общий вес всего остается одинаковым до и после операции.

Если х - кислота неизвестной соли и у - неизвестное основание, я записываю: х [+] у [+] серная кислота = азотная кислота [+] купоросный камень = азотная кислота [+] серная кислота [+] едкий поташ.

Отсюда я заключаю: х = азотной кислоте, у = едкому поташу, а первоначальная соль была селитра».

Теперь мы запишем эту химическую реакцию по системе Берцелиуса просто:

2KNO 3 + H 2 SO 4 = 2HNO 3 + K 2 SO 4 .

И как много говорит эта маленькая строчка знаков и: цифр химику любой национальности. Он сразу видит, какие вещества являются исходными в реакции, какие вещества представляют ее продукты, каков качественный и количественный состав этих веществ; с помощью таблички атомных весов и несложных вычислений он быстро определит, сколько исходных веществ необходимо взять, чтобы получить определенное количество нужного ему вещества, и т. д.

Система химической символики, разработанная Берцелиусом, сказалась настолько целесообразной, что она сохраняется вплоть до настоящего времени. Однако химия не стоит на месте, она бурно развивается, в ней постоянно появляются новые факты и понятия, которые, естественно, находят свое отражение к в химической символике.

Расцвет органической химии вызвал появление формул строения химических соединений, формул, часто сложных по виду, но в то же время удивительно стройных и наглядных, говорящих умеющему в них разобраться человеку гораздо больше, чем многие строки и даже страницы текста. Например, символ бензола , кажущийся на первый взгляд искусственным и как будто напоминающим алхимического дракона, пожирающего собственный хвост, оказался настолько верно отражающим основные свойства этого соединения и его производных, что новейшие кристаллографические исследования блестяще подтвердили фактическое существование представленной этим символом комбинации атомов.

Еще во времена Берцелиуса в химии появились было знаки вроде Са, Fe" и т. п., но они вскоре исчезли и воскресли снова лишь после утверждения в химии теории Аррениуса об электролитической диссоциации. Берцелиус первоначально обозначал точками количество кислородных атомов, связанных с данным элементом, а запятыми - количество атомов серы; таким образом символ Са обозначал окись кальция (CaO), а символ Fe" - двусернистое железо (FeS 2). Дольше всего эти знаки держалась в минералогии, но в конце концов и там точки и запятые были заменены современными символами кислорода и серы. Теперь точки и запятые около символа атомов (или трупп атомов) имеют совсем другое значение: они обозначают положительно или отрицательно заряженные ионы, т. е, потерявшие шли присоединившие один или несколько электронов атомы (или группы атомов). Ионные уравнения еще более упрощают изображение сущности ряда химических реакций; например, любая реакция образования из растворов различных солей осадка хлористого серебра изобразится простым: и наглядным ионным уравнением:

Ag ˙ + Cl’ ˙ = AgCl

На наших глазах появился и завоевал себе права гражданства новый вид химической символики, отражающий удивительные достижения последних лет в области раскрытия тайн структуры атомов и превращения элементов. Еще совсем недавно любого химика привели бы в полнейшее недоумение формулы вроде следующих:

Теперь мы знаем, что здесь маленькие цифры внизу у символа элемента попрежнему обозначают число атомов данного элемента в молекуле, а маленькие цифры вверху - атомный вес соответствующего изотопа (изотопами называются элементы, одинаковые по химическим свойствам , т. е. по заряду ядра, но обладающие различными атомными весами). А уравнение

говорит нам, что при бомбардировке азота альфа-частицами (ядрами атомов гелия) некоторые его атомы превращаются в изотоп кислорода с атомным весом 17; цифры внизу здесь уже обозначают порядковые числа или, другими словами, величину положительного заряда ядра атома соответствующего элемента.

В некоторых из этих уравнений встречаются символы, которых не было ни в одной книге по химии всего несколько лет тому назад:

Первый из них обозначает протон [+] (положительно заряженное ядро атома протия, т. е. водорода с атомным весом 1), второй - нейтрон (нейтральная частица с массой протона), третий - позитрон (частица, сходная по массе с электроном, но имеющая положительный заряд).

Приведенные в последних примерах значки и цифры символизируют удивительнейшие достижения современной науки, о которых едва ли мог и мечтать талантливый создатель основ принятого теперь интернационального химического языка.

Москва
14/IX 1936

просмотров
просмотров