Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

Необычно для подобного рода мастерских то, что у мастерской Постона имеется второй этаж, и он своей идеальной чистотой напоминает лабораторию. Под пластиковой крышкой в центре помещения находится самый большой по размерам инструмент – лазер. Возможно, несколько напуганные репутацией титана в аэрокосмической индустрии и в других суперсовременных отраслях промышленности, многие специалисты в обработке металлов считают, что с ним невозможно работать. Но Дэвида, который, помимо обработки металлов, также является профессиональным инженером и изобретателем, титан не пугает. Никто не спорит, титан отличается особой, исключительной твердостью, и его температура плавления выше даже, чем у железа, но зато у него есть такие достоинства, которые делают работу с ним стоящей значительных усилий. Он не только жесткий, но и легкий, и обладает способностью покрываться особой очень красивой патиной.

Титан можно резать и ковать, но не паять. Соединение кусков титана – дело специальной сварки. Именно для нее Дэвид и приобрел лазер. Он предпочел лазер покупке нового автомобиля. «Гораздо интереснее», – заявляет он, усаживая меня у пока молчащего устройства. Я продеваю руки в два специальных отверстия в сварочную камеру, где беру два тонких кусочка титановой пластины. С пластинкой в каждой руке я приближаюсь к бинокулярному визиру, стараясь сфокусировать взгляд на окулярной нити. С внутренним трепетом осторожно нажимаю ногой на педаль, включающую лазер. Пальцами я ощущаю дуновение аргона, гонящего кислород от металла, из-за которого тот может сгореть от жара лазера. Затем раздаются резкие щелчки равномерно пульсирующего лазера. Ярко-белая вспышка – с зеленоватым оттенком, если только это не обман зрения, не результат ослепительного света – отлетает от металла при каждой пульсации. Я передвигаю кусочки металла, стараясь сохранять угол, под которым они сходятся на визирной нити, чтобы линия сварки оказалась более или менее аккуратной. Чтобы металл расплавился, температура должна достичь по крайней мере 1660 градусов Цельсия, но луч лазера настолько точно и узко направлен, что я могу держать кусочки титана незащищенными пальцами на расстоянии всего нескольких миллиметров от него.

Как правило, элементы, с которыми у нас сложились самые близкие отношения, – это те, которые мы дольше всего знаем. За многие столетия плавки, литья и ковки древние металлы приобрели более или менее устойчивые культурные ассоциации. Золото – универсальный драгоценный металл, знаменующий богатство, царскую власть и бессмертие. Железо – элемент мужественности, силы и войны. Белое серебро – знак девственной чистоты и женственности. Свинец, олово и медь – другие металлы, известные древним, также имеют некий закрепившийся за ними смысл. И этот смысл – вовсе не результат какого-то откровения свыше и не вывод, сделанный на основе длительного знакомства, а итог многовекового труда человека с названными металлами, их обработки в нужных ему целях.

То, что наибольшее значение имеет близость взаимоотношений, а вовсе не их продолжительность, доказывается историей тех металлов, которые были открыты уже современной наукой. Те из них, которые продемонстрировали свою очевидную пользу для человечества, такие как цинк и алюминий, уже накопили достаточный культурный багаж даже за то относительно короткое время, в течение которого мы их знаем. Как недавно образно отметил социолог Ричард Сеннет, материалы имеют «культурные последствия». «Приписывание материалам нравственных человеческих качеств: честности, скромности, благородства – не ставит своей целью объяснение их реальных особенностей. Его предназначение – углубить наше осознание их культурной ценности». Однако, какими бы абстрактными ни были человеческие качества, приписываемые тем или иным металлам, – мрачный свинец, честное олово, добродетельное серебро, – они все могут быть так или иначе соотнесены с реальными химическими и физическими их характеристиками, с которыми приходится работать мастерам, подчиняя их своей воле.

И что же в этой связи можно сказать о титане? Несмотря на свою футуристическую ауру, данный металл доступен для обработки уже на протяжении последних 50 лет. Но породил ли он какие-либо культурные ассоциации? «Титан дает массу возможностей, но люди не спешат ими воспользоваться», – говорит мне Дэвид. Характер металла хорошо понимают в тяжелой промышленности. Дэвид описывает, как на Аэроспасьяль^[48] производят сварку аэробусов в заполненном аргоном ангаре. Сотрудники работают в специальном костюме, предусматривающем маску для дыхания. Подобные условия, конечно же, не подойдут для мастерской художника. Как бы то ни было, профессиональный опыт, накопленный на подобных коммерческих предприятиях, пока еще не стал достоянием непосвященных. В результате секреты сварщиков титана из аэрокосмической индустрии хранятся не менее надежно, чем тайны средневековых ювелиров.

Поэтому людям типа Дэвида приходится полагаться на собственное воображение и работать путем проб и ошибок. «Всему учишься на собственном опыте, и это доставляет огромное удовольствие», – шутит он. Помимо лазера, Дэвид использует и гораздо более традиционные инструменты мастеров по металлу. У него имеется набор наковален и стальное предплечье, которое он применяет для придания выковываемым браслетам нужной формы. Многократное нагревание и охлаждение придает его законченным изделиям из титана привлекательную патину – пеструю оксидную пленку, которая варьируется по цвету от оттенков засохшей крови и синевато-серого до цвета морской волны. Жесткие браслеты и колье внезапно начинают напоминать археологические находки. Но они поразительно легкие – кольцо кажется почти невесомым. Тем не менее, когда их кладешь на стол, они издают звон – напоминание о том, что сделаны они из нового твердого металла.

* * *

Титан – элемент, находящийся в переходном состоянии. С одной стороны, он не так давно известен и не настолько привычен, чтобы вокруг него выросла культура связанных с ним вполне определенных и, как правило, довольно ограниченных представлений и ожиданий. С другой стороны, он уже не настолько нов или редок, что только специалисты в лабораториях и суперсовременных цехах знают, что с ним делать. Хотя титановая руда была открыта только в 1791 г., титан в чистом виде был выделен из нее только в 1910 г., а в коммерческих объемах его стали производить лишь в 1950-е гг., потенциал титана как прочного, легкого металла с высокой устойчивостью к коррозии был явственно продемонстрирован в годы Второй мировой войны.

Титан был уже зримой частью нашей жизни – использовался в протезировании бедренных суставов, в велосипедах, самолетах, автомобилях, а его окисел белого цвета уже был повсеместно распространен в наших жилищах в виде бытовой белой краски – когда канадской архитектор Фрэнк Гери приступил к работе над проектом Музея Гуггенхайма в Бильбао. Гери раздумывал над возможностями будущей постройки привычным для себя способом: чтобы получить общее представление об архитектурных поверхностях, которые он мог бы использовать для здания, расположенного рядом с морским побережьем, он изготавливал крошечные его модели из дерева и бумаги. В XIX столетии Бильбао процветал благодаря кораблестроению и сталелитейной промышленности, базировавшихся на железной руде, которая имелась в достаточных количествах в близлежащей Стране басков, поэтому у жителей портового города еще сохранялись воспоминания о громадных кораблях, закрывавших вид с улиц на море огромной стеной металла. Стремясь возродить дух этого места, Гери пришел к выводу, что высокие вертикальные стены музея должны быть покрыты стальными панелями.