Морозные цветы на оконных стеклах и бесконечное разнообразие снежинок — это все кристаллические формы минерала, носящего общеизвестное название льда. Этот, обычно временный, периодически возникающий, минерал в полярных областях представляет собой типичную горную породу. Он проявляет в отдельных случаях ряд загадочных свойств, которые могут быть объяснены только своеобразием условий его образования.
Нашлись энтузиасты, которые без конца ловили хрупкие, тающие от дыхания снежинки на шелковые сетки и систематически зарисовывали их. Рисунки заполняли альбом за альбомом и все же никак не могли исчерпать всего разнообразия их строения.
Шестиугольная форма снежинок, очевидно, находится в связи с гексагональной[11] формой кристаллов льда. Однако возникает простой и все же не легкий вопрос: почему шесть лучей каждой снежинки так похожи один на другой и в то же время так сильно отличаются от лучей всякой другой снежинки? Каждая такая шестиугольная конструкция вырастает из какого-то ядра в атмосфере водяного пара. Почему по-разному протекает их рост?
Опираясь на новые знания об атомных связях, Вейнберг раскрывал перед своими слушателями механизм образования ледяных кристаллов непосредственно из пара, минуя жидкость как промежуточную фазу. Он показывал, что характер роста снежинок зависит от условий, при которых этот рост происходит. Нельзя понять минерал в отрыве от среды, в которой он сформировался.
Если в окружающем пространстве много пара или низка температура, кристаллизация ускоряется. Рост идет не только на концах лучей, но и на вспомогательных ветках. Если же снежинка перенеслась в пространство с малой плотностью пара или попала в условия относительного тепла, то молекулы воды не только медленнее отлагаются на лучах шестиугольной звезды, но даже склонны отрываться от концов снежинки. В конце концов ветви снежинок укорачиваются и даже могут закруглиться, а сама снежинка утолщается.
Снежинки сами по себе невелики, часто не более нескольких миллиметров в диаметре. Условия их «жизни» примерно одинаковы во всех точках. Если удлиняется один луч, то соответственно удлиняются и остальные. Если заполняются пространства вблизи от центра, то же самое происходит вдоль всех шести лучей.
Снежинки падают на землю в самых разнообразных условиях и приобретают множество различных форм, в то время как все лучи каждой отдельной снежинки остаются совершенно сходными.
Форма снежинки говорит нам об истории тех изменений в атмосферных условиях, которые ей пришлось пережить[12].
Вейнберг-физик обращался за примерами к живой природе, чтобы ими иллюстрировать закономерности, которые определяют структуру вещества.
Только много лет спустя, когда процессы образования любых минералов стали изучать неотрывно от среды, в которой они протекают, Ферсман мог в полной мере оценить глубину мыслей, заложенных в лекции его наставника!
Но и тогда приводимые Вейнбергом примеры в кипучем воображении молодого минералога, — а Ферсман все-таки в глубине души оставался минералогом! — объединялись с другими примерами, которые ему подсказывала в лице Меликишвили химия — наука о бесчисленных превращениях конкретных веществ во всем богатстве их индивидуальных особенностей.
Да, каждый минерал, несомненно, должен иметь свою историю. Своеобразное сочетание внешних условий определило возможность его зарождения. Под влиянием условий среды он развивался, изменялся, он жил. Говоря о кристалле, трудно обойтись без таких слов, как «питается», «растет». Кристаллы «болеют», «отдыхают», «пожирают друг друга», растворяются, изменяются, совсем «умирают», то-есть исчезают.
В минералогию, представлявшую собой пока еще царство холодных схем и перечень, может быть, очень нужных, но однообразных измерений форм, объемов и углов различных кристаллов и различных физических констант, можно было вдохнуть жизнь. В частности, для этого нужно было ввести в нее еще одно измерение — время.
Вейнбергу это удавалось, хотя именно этой цели он прямо перед собой и не ставил. Пренделю же не могло удаться, даже если бы он видел в этом цель своей жизни.
Слишком различным был их подход к науке: один изучал движение, другой описывал покой.
Ферсман начинал понимать, насколько велика в науке роль метода. Проникнувшись этим важным сознанием, он все же расстался с Новороссийским университетом и своими добрыми друзьями.
Произошло это по причинам чисто внешним и случайным.
Такой крутой поворот в судьбе героя романа вызвал бы суровое осуждение. Но биограф лишен права распоряжаться фактами жизни действующего лица своей правдивой повести. А решающим фактом в данном случае оказалось получение отцом Ферсмана, Евгением Александровичем, предписания принять под свое начало 1-й Московский кадетский корпус.
12
Б. П. Вейнберг показывал прекрасный опыт, который без всяких дополнительных приспособлений позволял наблюдать структуру льда. Он пропускал через кусок льда пучок света от дугового фонаря. В различных точках этого куска, где имелись загрязнения или искажения кристаллической структуры, тепло задерживалось, и лед начинал плавиться; при этом образовывались пустоты. Подобно снежинкам, они также имели строго гексагональную форму, так как разрушение структуры льда шло в направлении как раз противоположном росту ледяных кристаллов. Эти фигуры представляли собой «отрицательные» снежинки, менее тонко выраженные, чем настоящие, но все же в точности сохраняющие их форму