О кристаллах
Акад. А. Е. Ферсман
(Отрывок из книги акад. А. Е. Ферсмана «Занимательная минералогия»)
Нашими глазами мы видим мир в совершенно особом виде, и, как ни проницателен наш взор, он видит предметы лишь определенных величин, и то, что стоит за пределами чувствительности глаза, ему недоступно. Горы, леса, люди, звери, дома, камни, кристаллы, вся обстановка окружающей жизни — все это мы различаем нашими глазами, но вместе с тем мы не можем рассмотреть, как построена каждая из этих вещей или предметов, как из мельчайших клеточек построено живое вещество и как из еще более мелких кирпичиков построена вся природа.
Представим себе на минуту невозможное: наши глаза превращаются в увеличительное стекло и увеличивают всё в десятки миллиардов раз, а сами мы, подобно Гулливеру, остаемся такими же, какими мы являемся сейчас. Все окружающее нас — горы, моря, города, деревья, камни, простор полей — все исчезает, и мы попадаем в какой-то новый, странный мир. Не знаю, бывал ли читатель когда-либо в еловом лесу, правильно посаженном грядками: вокруг большие деревья идут стройными рядами, и далеко-далеко уходит глаз между ними. Когда вы стоите в точке с кружком, как это изображено на рисунке, такие ряды тянутся направо и налево, вперед и назад. Когда вы отступаете на шаг назад (в место, обозначенное на рисунке крестиком), новые ряды открываются в других направлениях; весь лес перед вами рисуется в виде странной решетки.
То же испытали бы мы, если бы наши глаза стали увеличивать в миллиарды раз окружающий мир. Мира предметов больше бы не стало: все нежданно перед нами заменилось бы такими же стройными и бесконечными решетками. Длинные ряды тянулись бы не только вбок, как в лесу, а кверху и вниз, во все стороны. А сама решетка была бы образована не деревьями, а маленькими точками, которые висели бы в воздухе на расстоянии нескольких метров или десятков сантиметров друг от друга, но в строжайшем порядке. Так иногда висят электрические лампочки в залах библиотек, аудиторий, клубов. Мы оказались бы в замечательно красивом лесу. В одной части леса, там, где случайно наш глаз упал бы на кусочек или порошок соли, мы увидели бы ровные и прямые ряды, так, как это нарисовано на рисунке. Сложнее, но красивее переплет решеток окружал бы нас, если бы мы смело вошли внутрь частицы известняка или же куска железа, меди. Каждое вещество Земли отличалось бы особыми рядами и особыми решетками, и в этом таинственном мире висящих в пространстве точек мы больше ничего, кроме точек, не различили бы. Сами предметы и вещи измерялись бы тысячами километров. Толщина пальца превращалась бы в расстояние от Ленинграда до Урала, и даже спичка в наших глазах превращалась бы в дубину толщиной в 325 километров — расстояние от Москвы до Бологого. В новом мире ничего не было бы, кроме бесконечных рядов сеток, решеток, как бы отдельных петель — всюду точки в мировом пространстве, загадочные точки вещества.
Мы должны пояснить наши картины читателям: эти сетки, решетки и точки, расположенные по каким-то очень определенным законам геометрии, есть не что иное, как те прекрасные образования, которые мы называем кристаллами. Почти весь мир кристалличен, и лишь немногие вещества состоят из хаоса этих же точек. Те красивые кристаллы, которые растут в наших кристаллизаторах или которые мы встречаем в горах, — не что иное, как внешнее проявление этих законов мельчайших сеточек. И сейчас на основании изучения свойств этих кристаллов нам удалось понять, как построены эти решетки и сетки того мира, о котором мы говорили.
Кристаллическая решетка на плоскости.
Кристаллическое строение поваренной соли — хлористого натрия. Черные кружочки — атомы хлора, белые кружочки — атомы натрия.
Но присмотримся к нашей картине еще более внимательно: заострим еще больше наш взор и усилим увеличение наших глаз еще в тысячу раз. Расстояние между точками будет измеряться не метрами, а целыми километрами; мы потеряем картину рядов, сеток; мы будем видеть точки уже не в виде маленького однородного тела, а в виде целого сложного мира, внутри которого мы снова сможем гулять, подобно Гулливеру. Но вокруг нас будут вертеться еще более мелкие тела, сложными путями окружающие центральное ядро. Какие-то силы будут направлять эти тельца, а они, перескакивая с одного пути на другой, будут излучать молнии света: целая система как бы солнц с планетами будет нас окружать. Мы уже совершенно забыли мир наших городов, домов, камней, животных, растений. Мы забыли стройные ряды решеток, сеток: мы оказались в самом атоме вещества и в среде его электронов.