Ферсман - Олег Писаржевский

В эти замечательные постройки проникают электромагнитные колебания — свет. Если сеточка атомов, из которых сложен тот или иной кристалл, симметрична, а кристаллические постройки прочны и сами по себе не заряжены электричеством, волны света, в тысячу раз большие, чем сама сеточка, спокойно проходят через кристаллы. Примером тому является белый прозрачный лед и горный хрусталь. Но если только мельчайшая решетка с узлами, в которых сидят маленькие ионы, не крепка, не симметрична, отдельные частицы самих атомов смещены, волна света не сможет здесь пройти «безнаказанно», как выражался Ферсман, — она потеряет часть своих колебаний и, значит, часть своих цветов. Часть ее спектра окажется захваченной, будет поглощена внутри кристалла и пойдет или на химическую реакцию, или на зарядку или перезарядку отдельных частей атома, или просто на его нагревание. И наш глаз, этот величайший по значению и тончайший по анализу орган восприятия мира, увидит кристалл ярко окрашенным в дополнительные цвета[94].

Нам пора расставаться с книгой «Цвета минералов», потому что в своем дальнейшем изложении она углубляет рассматриваемые проблемы настолько, что они становятся доступны лишь специалисту-поисковику. Но именно стремление вооружить этого искателя новым орудием исследования минералов — тонким пониманием законов их цветности — руководило Александром Евгеньевичем Ферсманом в написании его книги. Он в первую очередь адресовал ее полевым исследователям, «опытный глаз которых дороже всего». В другом месте — в своем большом труде, вышедшем в 1940 году («Геохимические и минералогические методы поисков полезных ископаемых»), — Ферсман на многих жизненных примерах доказывал, что геохимик-исследователь в цветности не только минералов, но и их сочетаний, в цветности почвенного покрова находит ряд руководящих идей, которые позволяют ему решать важнейшие промышленные задачи.

Так в Южной Африке поиски алмазоносных трубок всегда были связаны с отысканием бурых и буро-крас-ных холмов, представлявших собой продукты окисления дунитовых трубок. В Полярной Канаде открытие замечательных жил урановой руды и серебра было связано с нахождением тёмнокрасных жил, богатых гематитом и красным доломитом, которые прорезали на большом протяжении серые и серо-зеленоватые гнейсы. Тёмнокрасный цвет этих жил был настолько характерен, что поиски их велись непосредственно с самолета. Ферсман приводил также в пример характерные случаи побеления пород в связи с серными залежами в Средней Азии и т. п.

Обращаясь к широкому читателю, Ферсман должен был далее большое место в своей популярной работе уделить обширным проблемам природы света и цветов, затем — проблеме строения вещества. Тому, кто захотел бы познакомиться с этой интереснейшей книгой — а она до сих пор поучительна во многих отношениях, — предварительно придется усвоить некоторые исходные положения учения о цветах, познакомиться с тем, что представляют собою те электромагнитные волны, которые мы называем видимым светом, из чего построено вещество и каким образом мельчайшие единицы этого строения воздействуют на проходящий через них свет.

Здесь книжка Ферсмана перекликается с великолепным этюдом о физике зрения «Глаз и солнце», который оставил нам академик С. И. Вавилов.

В главе, посвященной очерку современных воззрений на строение вещества, с наибольшей полнотой открывается философская концепция книги «Цвета минералов».

В живописном очерке Ферсман рисовал те условия, при которых световые колебания видимого спектра способны гармонично «звучать» в сложном электрическом поле кристалла, и другие, при которых соответственная волна исчезает, погашается, превращается в тепловое колебание, уходит на повышение заряда, на возбуждение ионного слоя, вызывает те или иные энергетические возмущения в кристалле, но не проходит через него как световая волна. Внешне это выражается в том, что волна погашается, исчезает из видимого спектра, а вместе с тем белый свет заменяется иным. Обычно исчезает не одна определенная волна, а целая полоса волн, иногда очень резкая, иногда более размытая. Погашение полосы приводит к выявлению дополнительных цветов окраски.

Если погашаются фиолетовые, отчасти синие и еще больше зеленые тона, мы видим предмет оранжево-красным. Если наибольшее поглощение происходит где-либо в середине нашего видимого спектра, тогда достаточно небольшого перемещения линий этого поглощения, чтобы предмет вместо красного казался зеленым[95] и т. д. и т. п.

Чем менее упорядочен кристалл, тем шире будет охватывать полоса поглощения не только наиболее химически активные волны с большим числом колебаний, с большей энергией, находящиеся в фиолетовом конце спектра, но и синие и зеленые. В этом случае дополнительный спектр будет темнее, общее количество проходящего света уменьшаться, дополнительные цвета будут перемещаться вниз, окраска понижаться, углубляться, краснеть, темнеть и чернеть. И вот на пути от прозрачного кристалла мы приближаемся к крайнему пределу поглощения, к металлическому телу. Часть лучей отражается от него, а часть безвозвратно «погибает» в сложном электронном хаосе металла.

Ферсман с тревогой отмечал, что всем этим очень реальным картинам природы начинает противопоставлять себя «полумистическая мысль современных теоретиков волновой механики».

Все это не так, говорят они, нет никаких материальных частиц, никаких искажений, перемещений в кристаллических решетках, никаких окрасок.

«У греческого философа Демокрита атомы не имели своих качеств, цвета, вкуса. Они только заполняли пространство, — это были законы чистой геометрии и только. Современная физика пошла дальше: атомы потеряли в ней и свою геометрию, атом есть только символ, дифференциальное уравнение и только!.. Эксперимент незаконно приписывает ему и цвет, и масштаб, и тепло. Вещества нет, есть только математическое выражение… Так рисует современный теоретик физики В. Гейзенберг свои представления об атоме», — пишет Ферсман.

Легкая ирония в изложении взглядов идеалиста сменяется твердыми словами утверждения собственного «кредо» ученого-материалиста:

«Но не будем итти по этому пути; отказ от физически реального вещества заводит самого Гейзенберга в целый ряд противоречий. Для нас существует атом. Для нас электрон есть, может быть, не точка, но все же определенное облако. Для нас энергия неотделима от материи, как материя — от энергии и объема шаров; цвет, вкус есть объективно воспринимаемые явления, которые мы, может быть, представляем себе весьма грубо, схематично, может быть, даже неверно, но за которыми стоит конкретный, реальный мир, а не просто отвлеченное математическое уравнение».