Археологи делят всю историю человечества на несколько «веков»: каменный век, бронзовый, железный. Конечно, каждый такой век длится не сто лет, а гораздо больше, иногда много тысяч лет.
В каком веке живем мы сейчас? В железном, — почти все наши вещи либо сделаны из железа, либо созданы железными инструментами и машинами.
Не следует, однако, думать, что железный век будет продолжаться без конца. У железа появились уже соперники: более легкие металлы, пластмассы, стекло. С каждым годом они становятся всё нужнее. И возможно, что когда-нибудь они окажутся для техники важнее, чем даже железо.
Мы не знаем, как назовут этот новый век будущие ученые. Может быть, — веком легких металлов. Может быть, — веком пластмасс. А может быть, они назовут его — век стекла, стеклянный век.
Какие же преимущества таит в себе стекло, почему оно так ценно для нас? Чем отличается оно от всех иных веществ?
Стекло, как известно, делается из песка, извести и соды. Но само оно не похоже ни на известь, ни на соду, ни на песок.
Стекло прозрачно. Металл, камень, дерево, тысячи других веществ — все они непрозрачны.
Стекло легко окрасить в любой цвет. И для этого совсем не нужно покрывать его краской. Надо просто в шихту добавить, например, щепотку кобальта, или селена, или окиси меди. Мы получим по желанию синее стекло, красное, зеленое.
А металл не заставишь изменить его цвет. Медь всегда красная, золото — желтоватое. Никто еще не видел зеленой стали или красного серебра.
Стекло почти не меняется от времени. Железо от времени ржавеет, дерево загнивает, камень превращается в пыль.
Можно было бы продолжить перечисление особенностей стекла. Но и того, что сказано, достаточно. Каждый согласится: стекло действительно не походит ни на что другое.
Стекло так твердо, так крепко, что его нельзя поцарапать ни иглой, ни ножом, ни пилой. Его можно разрезать только алмазом или резцом из сверхтвердой стали.
Благодаря своей твердости стекло навек удерживает любую форму, какую ему придадут.
Все, наверное, видели флаконы с «притертой» стеклянной пробкой. В таких флаконах хранят духи. Пробка, войдя в горлышко флакона, точно прилипает к нему.
В чем секрет такой пробки?
В том, что она по своему размеру и по форме совершенно точно пригнана к горлышку. А так как стекло очень твердо, то можно хоть тысячу раз поворачивать пробку, — она не сотрется, не станет меньше.
Пригнать пробку к горлышку флакона не так уж трудно. А вот пригнать друг к другу большие, метровые куски стекла несравненно труднее, — малейшая неточность испортит всё дело.
Понятно, какое удивление и восхищение вызывал на всемирной выставке в Нью-Йорке выставленный в Советском павильоне огромный — высотою в 3 метра — фонтан, сделанный целиком из хрусталя.
Все части этого величайшего хрустального сооружения были совершенно точно пригнаны друг к другу.
Этот хрустальный фонтан сделали рабочие завода «Красный гигант».
Стекло не только твердо; оно к тому же не горит, не боится едких кислот, и в нем не могут появиться микробы.
В наше время из стекла делают трубы и насосы для перекачки кислот.
Делают также стеклянные зубы, — они прочнее и гораздо дешевле фарфоровых.
На опытной ферме заболела однажды породистая корова. Ей сделали операцию: вырезали опухоль и большой кусок мяса. А вместо вырезанного куска вставили в бок стекло. Стекло «прижилось», корова привыкла к нему. Через стекло можно было видеть, что происходит в теле коровы.
Возможно, что в скором времени в физиологических лабораториях будут делать подобные операции для того, чтобы через «окошко» наблюдать за работой внутренних органов.
Стекло плохо проводит тепло. И это счастье для нас. Если бы стекло проводило теплоту, как медь или железо, комнату зимой невозможно было бы натопить: тепло сразу же уходило бы через оконные стекла.
Есть у стекла еще одна особенность, о которой обычно забывают: оно дает приятный музыкальный звук. В разное время были сделаны: стеклянные колокольчики, трубы, ксилофон, барабан, стеклянный орган и даже скрипка. Все эти инструменты испытывались не только в лабораториях, но и на концертах. Они оказались удачными.
Но самое важное свойство стекла — это его необычайная вязкость.
Горячее стекло можно тянуть, крутить, придавать ему любые, самые причудливые формы — оно не рвется.
На этом и основано искусство стеклоделов.
Стекло можно прессовать и отливать в формы, как чугун; его можно раскатывать валиком, как тесто; лепить из него, как из глины; выдувать из него пузыри, как из мыльной пены; тянуть лентой или нитью, как мед; шлифовать и полировать его, как мрамор; сверлить и обтачивать его, как дерево или сталь.
Нет на свете другого материала, который можно было бы обрабатывать столь разными способами.
Именно потому, что стекло так вязко, из него можно делать статуэтки любой, самой причудливой формы с тончайшими деталями.
Ни из мрамора, ни из глины, ни из бронзы нельзя сделать, например, изображение самой обыкновенной мухи, передать ее тончайшее строение. А из стекла можно. Теперь вы видите, что стекло действительно обладает необыкновенными свойствами. Необыкновенные свойства стекла объясняются особенностями его строения. Это ясно.
Но как всё-таки построено стекло?
Изучением строения стекла занимались и великие русские ученые — М. В. Ломоносов и Д. И. Менделеев, — и советские академики — А. А. Лебедев и И. В. Гребенщиков, — и многие ученые за границей. Однако до сих пор эта задача еще не решена.
По внешнему виду стекло похоже на лед, только более прозрачно и твердо и не тает на воздухе. Так же, как лед был до замерзания жидкостью — водой, так и стекло во время варки было жидким расплавом. Но, затвердевая, вода образует кристаллы. Рассматривая зимой изморозь на окнах через простую лупу, можно видеть, что лед состоит из кристаллов. А в стекле таких кристаллов, которые можно было бы увидеть с помощью даже самого мощного электронного микроскопа, нет. Стекло застыло раньше, чем могли образоваться кристаллы. Однако стоит только немного изменить состав стекла, убавить одних веществ или прибавить других, и стекло закристаллизуется точно так же, как вода или расплавы солей и металлов. Про такое стекло говорят, что оно «зарухло». Но даже в обычных стеклах, которые совсем не склонны зарухать, могут при благоприятных условиях образоваться кристаллы. Для этого надо стекло выдержать длительное время при температуре, при которой оно начинает размягчаться, но еще не становится совсем жидким.
Еще очень много надо работать, чтобы проникнуть в тайны природы стекла. Сейчас мы много уже знаем о стекле; мы варим его теперь не наугад, не вслепую.
В этой книге было сказано, что стекло варится из смеси извести, соды и песка. Но из этой смеси получается только самое простое, обыкновенное стекло, например оконное или бутылочное.
В тех случаях, когда стекло должно обладать какими-либо специальными свойствами, к этой смеси прибавляют различные другие вещества. Одно только оптическое стекло имеет более сотни различных сортов.
Химика-стеклодела можно сравнить с пианистом. Перед пианистом черные и белые клавиши. Нажимая их в той или иной последовательности, в том или ином сочетании, пианист может сыграть любое музыкальное произведение.
Перед химиком-стеклоделом не клавиши, а больше сотни различных веществ. Соединяя их в той или иной пропорции, составляя всё новые и новые смеси, химик может сварить любое стекло.
Количество возможных сочетаний бесконечно.
Из них испробованы далеко не все.
Только сейчас ученые начинают постигать сложные химические и физические законы, управляющие этими сочетаниями, законы, от которых зависят качества и свойства стекла.
В предыдущих главах мы рассказали о стеклянной посуде, о бутылках, о том, как делают оконное, зеркальное оптическое и цветное стекло. Но за последние десятилетия появились новые отрасли стеклоделия, о которых не знали прежде, родилось новое, совсем особенное стекло. В этой главе мы должны еще познакомиться со стеклом, которое не боится ни жара ни холода, с жидким стеклом, которое наливают в бочки, со стеклянными кирпичами, из которых строят дома, с голубой оптикой и со стеклянными тканями, из которых можно шить платья.