Неоконченная история искусственных алмазов

Нет, ни Муассан, ни Хрущов не обманывались — они правильно выбрали дорогу. Но они не знали, что по этой правильной дороге нужно прошагать гораздо дальше, чем позволяли средства, которыми они располагали. Они правильно определили качественную сторону явления, но не смогли определить количество этого качества — распространеннейший случай в истории науки и техники.

Вспомним хотя бы алхимиков: ведь они исходили из совершенно правильного — более того, гениально постигнутого ими единства всего материального мира. Все вещества построены из одних и тех же кирпичиков. Значит, можно железо и серу превратить в золото… А почему бы и нет? Но алхимики обманули надежды своих владык на быстрое и легкое обогащение, а науке надо было шагать вперед — к замене философского камня ускорителями — еще не одно столетие.

А Лавуазье — пример, куда более близкий нашему времени? С какой надеждой он взирал на полутораметровую линзу! «Если бы удалось добиться усовершенствования способов, применяемых до сих пор для приложения солнечных лучей к химическим опытам, были бы получены поразительные результаты, которые открыли бы ученым новое направление их деятельности и привели бы к совершенно неизвестному порядку вещей…» Разве не точно определено здесь капитальнейшее свойство всех веществ кардинально изменяться под воздействием высоких температур? Но что мог знать Лавуазье о совершенно неизвестном «порядке вещей», начинающемся при температурах в миллионы градусов?

Увидеть правильную дорогу, сделать по ней первые шаги, начать прокладывать путь, по которому потом (может быть, очень не скоро) пройдут к заветной цели потомки, — судьба многих выдающихся умов. В этом их счастье, но в этом же их трагедия. Ни Муассан, ни Хрущов, ни их последователи-ученые (о шарлатанах и авантюристах не стоит и говорить) не знали, до какого именно давления, до какой именно температуры нужно довести графит, чтобы он превратился в алмаз. Не знали они и некоторых чрезвычайно важных физических особенностей рождения алмаза. Не знали они, наконец, даже строения того, что хотели изготовить: любой из них был похож на человека, который взялся бы возводить кирпичный дом, впервые увидев его издали и услыхав, что, в принципе, его делают из обожженной глины.

Глава V ДИАГРАММА ЛЕЙПУНСКОГО

Мы видим только то, что отражает свет. Предмет размером меньше длины световой волны увидеть нельзя, ибо он не может отразить ее. Длина световой волны — десятимиллионные доли сантиметра. Значит, увидеть обычную молекулу (размер которой немного меньше) — а тем более атом! — ни в какой оптический прибор в принципе невозможно.

Рентгеновы икс-лучи проникли сквозь промежутки между атомами твердых веществ, и физики, используя свойство интерференции — взаимного усиления и ослабления волн при наложении, заполучили первые «портреты» кристаллов с довольно ясными обозначениями атомов. Или, точнее, их мест в кристаллической решетке.

В 1913 г. англичане Уильям Генри Брэгг и его сын Уильям Лоуренс Брэгг предъявили ученому миру рентгенограмму с изображением внутреннего устройства алмаза.

Трудно было представить себе более простую конструкцию. Куб и тетраэдр — куб и трехгранная пирамида, каждая сторона которой есть равносторонний треугольник, — вот и все, что использовала природа, строя алмазный кристалл. Восемь атомов углерода в вершинах куба, шесть атомов по его сторонам — по одному в центре каждого квадрата. И еще четыре атома внутри куба — его как бы внутренний каркас. «Все продумано»: каждый атом соединен с четырьмя другими и находится на равном и очень близком расстоянии от каждого из них, что придает кристаллу колоссальную прочность. Отсюда твердость алмаза, его устойчивость к активнейшим химическим агентам. Отсюда же его огромная стойкость к нагреву.

Прошло еще несколько лет, и с помощью рентгеновских лучей были изготовлены портреты графита. Исследователи увидели фигуры, весьма далекие от классической красоты: конструкция оказалась похожей на слоеный пирог. В одном направлении атомы сидели совсем близко один к другому, в другом, перпендикулярном — далеко, в два с лишним раза дальше, чем в кристалле алмаза.

Отсюда — меньшая плотность (удельный вес графита много меньше) и несравнимо меньшая твердость. И гораздо большая податливость химическим воздействиям и нагреву.

Все это было дельно и полезно, все документально подтверждало принципиальную правоту Муассана, Хрущова, их единомышленников: без высокой температуры и высокого давления невозможно превратить графит в алмаз. Но без какой именно температуры? Без какого именно давления?

Сведения, которые должны были помочь ответить па эти вопросы, накапливались постепенно и довольно медленно.