Ну а теперь представьте себе, что, прогуливаясь по пустоши в компании архидьякона Пейли, вы ушибли палец ноги вот о такую штуковину.
Фото и образец предоставлены Карлесом Милланом (Carles Millan)
Удовольствовались бы вы заявлением, что она «просто появилась», как камень в рассуждениях Пейли? Не думаю. Подозреваю, вам — а уж Пейли и подавно — захотелось бы увидеть здесь тщательную работу творца, художника. В какой-нибудь шикарной галерее искусств этот предмет смотрелся бы вполне на своем месте, не правда ли? Отполированные до блеска кубики кажутся такими совершенными и с таким вкусом вмонтированными в основание из грубого булыжника. Для меня было откровением узнать, что столь прекрасные объекты никто не изготавливал. Они просто возникли. В точности как камень из примера Пейли. Собственно говоря, они и есть разновидность камня.
Это кристаллы. Кристаллы растут сами по себе, спонтанно. Вырастая, некоторые из них приобретают точную геометрическую форму, выглядящую, как это ни ошеломительно, будто она вышла из-под руки настоящего мастера. В данном случае речь идет о кристаллах дисульфида железа. Существуют и многие другие, тоже красивые кристаллы, самопроизвольно формирующиеся из различных химических веществ. Некоторые — алмазы, рубины, сапфиры, изумруды — красивы настолько, что стоят баснословных денег, а люди вешают их себе на шею или носят на пальцах.
Повторюсь: ничей резец не высекал эту прекрасную «скульптуру» из дисульфида железа. Она просто появилась. Выросла сама. Как все кристаллы. Кристаллы дисульфида железа называют пиритом или железным колчеданом, а иногда — золотом дураков. Люди, находившие их, бывали одурачены их блестящей окраской и, думая, будто это настоящее золото, прыгали от радости, чтобы затем увидеть горькое крушение своих надежд.
Кристаллы обладают приятной на вид, геометрически точной формой, непосредственно обусловленной расположением атомов. Так, вода, когда достаточно охладится, кристаллизуется, превращаясь в лед. При этом ее молекулы располагаются строго упорядоченно по отношению друг к другу. Подобно солдатам на параде, с той лишь разницей, что таких «солдат» даже в небольшом кристалле насчитываются многие миллиарды: одна шеренга за другой тянутся вдаль во всех направлениях. И, в отличие от солдат, ко «всем направлениям» здесь относятся также направления вверх и вниз. Этот трехмерный парад молекул называется кристаллической решеткой. Алмазы и прочие драгоценные камни также представляют собой кристаллы, и кристаллическая решетка каждого из них имеет свою особую структуру. Скалы, камни и песок тоже образованы кристаллами, но зачастую такими маленькими и столь плотно упакованными, что разглядеть их по отдельности не так-то просто.
Формируются кристаллы и иным путем: из растворенного вещества — чаще всего в воде, которая затем испаряется. Вы легко можете провести опыт с обычной столовой солью, хлоридом натрия. Вскипятите в воде полную чашку соли и оставьте получившийся раствор выпариваться в большой неглубокой тарелке. Через несколько дней вы увидите, как в воде образуются новые кристаллы соли. Они могут иметь кубическую форму, как у железного колчедана, или же образовывать из кубиков более сложные структуры, выглядящие наподобие четырехугольных пирамид (зиккуратов). Происходит это потому, что атомы натрия и хлора распознают друг друга и берутся за руки. Правильное название такого «сцепления рук» — химическая связь. (Строго говоря, в данном случае речь идет не об атомах, а об ионах — хлорид-ионах и ионах натрия, но сейчас для нас эта разница несущественна.) Итак, кристаллы растут следующим образом. Ионы натрия и хлора, плавающие в воде поблизости от уже имеющегося кристалла, случайно натыкаются на него. Они узнают ионы натрия и хлорид-ионы, расположенные на внешней поверхности кристалла, и связываются с ними, в результате чего кристалл увеличивается. Причина, почему грани кристаллов обыкновенной соли квадратные, состоит в том, что «руки», которыми ионы хватаются друг за друга, располагаются под прямым углом. Кристалл приобретает свою форму благодаря прямоугольному построению «солдат на параде». Не у всех кристаллов квадратные грани, и вы, вероятно, уже догадываетесь, по какой причине. Их «руки» торчат под другими углами, которые и определяют угол выстраивания «солдат». Вот почему, например, кристаллы флюорита имеют форму октаэдра — восьмигранника.
Кристалл может представлять собой цельный камень, имеющий изящную геометрическую форму куба или октаэдра. Но иногда мелкие кристаллы объединяются в более замысловатые структуры. По внутреннему строению каждого из «кирпичиков», составляющих такие «здания», можно судить о способе построения «солдат» на «плацу». Однако сами «здания» организованы сложнее. Возьмем, к примеру, снежинки. Вам, возможно, уже приходилось где-нибудь читать о том, что двух одинаковых снежинок не бывает. У образующих лед молекул воды число «рук», которыми они сцепляются друг с другом, — шесть, и потому естественная форма каждого крошечного кристалла льда шестиугольная. Но снежинка образована не одним таким кристалликом. Она — «строение», состоящее из множества миниатюрных шестисторонних «кирпичиков». Можно заметить, что шестиугольная схема лежит в основе конструкции не только самих этих «кирпичиков», но и здания как такового. Каждая снежинка обладает шестилучевой симметрией (на прилежащей иллюстрации представлено несколько образцов). Но все они различны, и некоторые очень красивы.
Стоит задаться вопросом, почему каждая снежинка уникальна. Дело в том, что у каждой своя особая история. В отличие от кристаллов соли, нарастающих снаружи из жидкого водного раствора, снежинки растут, падая сквозь облака водяного пара — присоединяя крошечные кристаллики льда также к наружной стороне своего «здания». Растут они двумя способами. Какой именно будет преобладать, зависит от «микроклимата» на каждом мельчайшем участке пути сквозь облако. Изменения этого микроклимата касаются как температуры, так и влажности. Проходя через облако, снежинка встречается с множеством различных сочетаний обоих параметров — с уникальной последовательностью ежесекундных колебаний влажности и температуры. Таким образом, «здание» строится по индивидуальному проекту, и каждая отдельная снежинка приобретает в конце концов свою неповторимую форму. Она — своеобразный отпечаток пальца подробной истории
[42].
Что же делает снежинки красивыми? Это, как и в случае с картинками в калейдоскопе, их симметрия. Все шесть сторон, все шесть углов, все шесть вершин или наборов вершин симметричны друг другу. А почему они симметричны? Потому что снежинка мала и все ее «строящиеся» части проходят через один и тот же «исторический опыт» изменений влажности и температуры. Кстати говоря, хотя все снежинки уникальны, некоторые из них менее красивы, чем другие. Но на картинках в книжках изображаются красивые.
