Айзек Азимов – Краткая история химии. От магического кристалла до атомного ядра (страница 1)
Айзек Азимов
Краткая история химии. От магического кристалла до атомного ядра
Серия «Научно-популярная библиотека»
ISAAC ASIMOV
A SHORT HISTORY OF CHEMISTRY
This translation is published by arrangement with Doubleday, an imprint of the Knopf Doubleday Publishing Group, a division of Random House LLC
Copyright © 1967 by Isaac Asimov
Renewed © 1995 by Janet Asimov, Robyn
Asimov & David Asimov
© Перевод и издание на русском языке, ЗАО «Центрполиграф»
© Художественное оформление, ЗАО «Центрполиграф»
Глава 1
Древние
Огонь и камень
Когда древние представители человеческого рода впервые стали использовать орудия труда, они еще принимали природу такой, какой она представала перед ними. Бедренная кость большого животного служила надежной дубинкой, так же как и сук, отломленный от дерева. Камень было удобно использовать как метательный снаряд.
Прошли тысячелетия, и люди научились обрабатывать камни. Камнями приходилось колоть и резать, цеплять и разглаживать, поэтому появилась необходимость придавать им нужную форму, заостряя или выравнивая края. Люди научились прикреплять к камням деревянные ручки, которым тоже придавалась определенная форма в зависимости от целей. Но все же камень оставался камнем, а дерево – деревом.
Но в некоторых случаях менялось и само вещество. Удар молнии вызывал лесной пожар, и обгоревшие стволы, уголь или даже зола уже мало напоминали те деревья, которые росли в лесу прежде. Или же мясо разлагалось и начинало неприятно пахнуть; прокисал при хранении сок фруктов или начинал бродить, вызывая странное возбужденное состояние у тех, кто его пил.
Подобные превращения вещества (сопровождаемые, как человечество в конечном счете обнаружило, глубокими изменениями в его структуре) стали предметом изучения науки, которую мы сейчас называем химией. К химическим относятся глубокие изменения в составе и структуре вещества.
Возможность намеренно вызывать химические превращения исходя из собственных интересов возникла, когда человек научился добывать и поддерживать огонь. (В историческом плане это было «открытие огня».) Приобретя эти навыки, человек превратился в химика-практика, поскольку ему пришлось освоить способы заставить древесину или другой горючий материал соединяться с воздухом достаточно быстро, чтобы достичь необходимо высокой температуры и дать свет, а также пепел, дым и пар. Так, древесину высушивали, часть ее измельчали до порошкообразного состояния, чтобы сделать трут, трением или иным способом повышали температуру до точки воспламенения и так далее и тому подобное. Высокая температура, которую получали при помощи огня, использовалась, чтобы вызвать дальнейшие химические преобразования. Пища подвергалась термической обработке, посредством которой изменялись цвет, структура и вкус. Глину обжигали и превращали в кирпичи и глиняную посуду. Затем появились керамика, глазурь и даже некоторые виды самого стекла.
Сначала человек использовал материалы, которые встречаются повсеместно: древесину, кости, шкуры животных, камни. Камень оказался самым прочным и долговечным из тогдашних материалов. Именно каменные орудия древнего человека остаются сегодня очевидными и надежными свидетельствами давно прошедших времен. Поэтому мы называем те времена каменным веком.
Человечество все еще жило в каменном веке, когда приблизительно за 8000 лет до н. э. в некоторых областях, которые теперь известны как Ближний Восток, произошло революционное изменение способа добывания пропитания. До этого момента человек добывал себе пищу охотой и собирательством, как смогли бы и любые другие животные на планете. Теперь же он научился одомашнивать животных и заботиться о них, как о надежном источнике продовольствия. И что даже более важно, он научился выращивать растения. С развитием животноводства и земледелия источники пропитания стали стабильнее, надежнее и обильнее, что привело к росту населения. Развитие сельского хозяйства вело к тому, что люди стали оставаться на одном месте. Они обустраивали себе постоянное жилье, а в дальнейшем создавали города. Этот процесс без преувеличения означал начало цивилизации, поскольку слово «цивилизация» происходит от латинского термина
Первые несколько тысячелетий той самой ранней цивилизации камень оставался типичным материалом для изготовления орудий труда, хотя человек изобретал все новые и новые способы его обработки. Этот новый каменный век, или период неолита, характеризовался тщательной обработкой камня, его шлифовкой.
Значительное развитие получило и гончарное дело, особенно производство посуды. Достижения периода неолита медленно распространились за пределы его ближневосточного центра. К 4000 году до н. э., например, характерные черты культуры появились и в Западной Европе. К тому времени, однако, наступило время для дальнейших изменений на Ближнем Востоке – в Египте и Шумере (территория, занимаемая современным Ираком).
Человечество стало осваивать применение сравнительно редких материалов. Ради полезных свойств новых материалов люди научились преодолевать все неудобства утомительного многотрудного поиска и обработки. Мы называем эти материалы металлами, слово, которое само по себе выражает эти ранние изменения, поскольку в греческом языке означает «добыча, рудник, разработка».
Металлы
По всей вероятности, первые металлы люди находили в виде самородков. Скорее всего, это были кусочки меди или золота, поскольку оба металла относятся к той малочисленной группе металлов, которые в природе иногда встречаются в чистом виде. Красноватый цвет меди или желтоватый цвет золота наверняка бросался в глаза, а металлический блеск, много более впечатляющий и красивый, нежели тусклая, матовая и ничем не привлекательная окраска большинства камней, уже не отпускал взгляда. Без сомнений, сначала все найденные кусочки металлов служили украшением, совсем как цветная галька или перламутровые морские ракушки.
Но у металлов по сравнению со всеми прочими материалами есть преимущество: и медь, и золото ковкие и пластичные. То есть при обработке их можно сделать, например, плоскими, не сломав при этом. (Камень же при подобной обработке размельчается вплоть до порошка, а дерево и кость раскалываются на множество щепок и фрагментов.) Это свойство, без сомнения, было обнаружено случайно, но вряд ли с момента открытия человеку потребовалось много времени, чтобы научиться обрабатывать металлические самородки, сообразно своему вкусу превращая их в затейливые художественные формы, подчеркивающие красоту металла.
Те, кто работал с медью, неизбежно должны были заметить, что заострить металлические края много легче, чем каменные, что сами края получаются тоньше и острее, чем у каменного орудия, и что некоторые медные острия сохраняют свои свойства в тех условиях, когда края камня неизбежно затупляются. Мало того, затупленный медный край легко заострить снова – много легче, чем каменный. Только редкие находки меди помешали ее широкому использованию для изготовления инструментов, а не только украшений.
Однако медь перестала быть редкостью, когда люди обнаружили, что не обязательно искать ее в чистом виде. Ее научились извлекать из камня. Как они этому научились, где и когда, доподлинно неизвестно и, возможно, так никогда и не станет известно.
Но мы можем попробовать догадаться, как пришли к такому открытию. Могли, например, развести сильный огонь в очаге, в кладке которого попадались синеватые камни. Потом в пепле разглядели поблескивающие гранулы меди. Возможно, это случалось много раз, прежде чем кому-то наконец пришло в голову, что если отыскать нужные синие камни и нагреть их в костре, то можно получить медь. Окончательное открытие, вероятно, имело место около 4000 года до и. э., и произошло это на Синайском полуострове, к востоку от Египта, или на плоскогорье к востоку от Шумера, на территории современного Ирана. Но, возможно, открытие совершили независимо и одновременно в том и в другом месте.
В любом случае медь стала вполне привычным сырьем для создания орудий труда, по крайней мере в развитых центрах цивилизации. В египетском захоронении, датируемом 3200 годом до и. э., была обнаружена медная сковорода для жарки. К 3000 году до и. э. уже научились получать медь с особенной твердостью. Она изготавливалась (сначала, без сомнения, случайно) одновременным нагреванием оловянных и медных руд (см. рис. 1). Оловянно-медный
Самым знаменитым событием бронзового века была Троянская война, в которой облаченные в бронзу и укрывавшиеся за бронзовыми щитами воины бросали друг в друга копья с бронзовыми наконечниками. Армия без металлического оружия вряд ли смогла бы противостоять «бронзовым» воинам, и престиж кузнецов того времени был сравним с престижем профессии современного ядерного физика. Значимость кузнеца не оставляет сомнений, ему даже отводили место среди богов. Вспомним Гефеста, божественного кузнеца греческой мифологии. И даже сегодня, что отнюдь не случайно, фамилия Кузнецов (или ее эквиваленты) оказывается самой распространенной у европейских народов.