«На основании находок в метеорите можно было прийти к мысли, что под сильным давлением углерод может выделяться из раствора в металле в виде алмаза» — это слова самого Константина Дмитриевича. В такой корректной форме он счел возможным оповестить коллег о мысли, которая вдохновила его на новый синтез.
Между прочим, дело не представлялось ему чрезмерно трудным. Напротив — до той поры он готовил свои блюда из двух, трех, а то и десятка ингредиентов. А тут один-единственный. Углерод. Бери подходящий металл, растворяй в нем кокс либо сажу, наливай в платиновый сосуд, тот в свою очередь засовывай в стальной, завинчивай пробку, и… Стоп! Так ничего не получится. Нужно еще сильное давление. Откуда же оно возьмется в матрешке, в которой нет ничего, кроме металла и углерода? Добавить какой-нибудь сильно расширяющийся состав? Но какой?
Что-то получалось сложновато…
Про знаменитого английского физика Поля Дирака рассказывают такую историю.
Однажды он читал лекцию в Москве, в Политехническом музее. Народу было полно, сидели на ступеньках. Слушали, не дыша.
Но когда великий человек произнес: «А theory has got to be beautiful?» — в зале раздался выкрик: «What is beautiful?»
Дирак сердито посмотрел на задавшего вопрос и очень резко сказал: «I am not going to tell you that. If you don’t know it yourself there’s nothing. I can tell you». («Теория должна быть прекрасной». — «А что такое — прекрасное?» — «Я отказываюсь отвечать. Если вы сами не знаете, что такое прекрасное, мне не о чем с вами говорить».).
Константин Дмитриевич придумал прекрасный опыт.
Он решил взять металл, который сам собой превратился бы в матрешку с возрастающим давлением внутри. Достаточно расплавить такой металл, насытить его углеродом, чтоб на нем образовалась твердая корка, которая принялась бы сдавливать еще не застывшее содержимое. Как если бы в курином яйце затвердевающий белок давил на жидкий желток.
Чтобы все это получилось, металл должен был обладать одним не совсем обычным свойством — в твердом состоянии он должен занимать больший объем, чем в жидком. Как всем известный лед.
Лучше всего насыщается углеродом железо. Но оно плавится при температуре не менее 1500 градусов. Не очень-то удобно для лаборатории. И Хрущов решил вместо железа взять более легкоплавкое серебро.
Только одна ли научная логика предопределила выбор? Уж очень это красиво звучит: алмаз в серебре!
На самом деле все выглядело конечно же не столь красиво, сколь оно могло представляться воображению.
По наружному своему виду слиток, полученный в конце опыта, нимало не разнился от слитка, взятого в начале опыта. И только после того, как Хрущов растворил его в царской водке, на дне колбы обнаружились невзрачные осколки.
Но что факт, то факт — осколки эти играли на солнце алмазной радугой, царапали не только стекло, но даже и корунд. И — что самое убедительное для химика — почти нацело сгорали. И пробулькивающий через известковую воду газ превращал ее в густо-белое известковое молоко. Ничто, кроме углекислого газа, на такую штуку способно не было.
И когда в Санкт-Петербургском минералогическом обществе оного общества действительный член господин Хрущов доложил о своем опыте, и продемонстрировал свои осколочки, и на глазах почтенного собрания сжег их в реторте с кислородом, и кристально прозрачная жидкость в приемнике тут же замутилась, — последние маловеры захлопали в ладоши.
Одно лишь обстоятельство несколько умерило восторг почтенного собрания. Искусный их коллега не стал скрывать, что в то самое время, как он в Петербурге экспериментировал с серебром, в Париже, с тою же целью, экспериментировал с железом всемирно известный профессор Высшей фармацевтической школы Анри Муассан. И получил точно такие же алмазы. И успел уже напечатать об этом статью.
Подобные мелкие неприятности случались в те времена довольно часто. И в наши дни, бывает, случаются.
Среди сохранившихся в научной среде многочисленных афоризмов известного советского физика Льва Андреевича Арцимовича, первого руководителя исследований по управляемому термоядерному синтезу, есть и такой: «Когда два корабля плывут в одном и том же направлении, один из них приходит первым».
Казалось, теперь только отъявленный лодырь не возьмет и не сделает собственноручно пару-другую бриллиантов.
Но вот ушел из жизни Константин Дмитриевич Хрущов, ушел из жизни Анри Муассан, а дальше газетных и журнальных статей дело не двинулось. Ни в одном ювелирном магазине ни один искусственный алмазик так и не появился.
Когда я учился в школе — а было это уже через полвека после эффектных опытов Хрущова и Муассана, — в учебниках и справочниках все еще продолжали писать про искусственные алмазы так, будто в общем проблема эта — решенная. Во всяком случае, в те времена складывалось именно такое впечатление.
Недавно я решил себя проверить: может быть, такое впечатление сложилось у меня по какому-то недоразумению? И я принялся искать книжки, которые в довоенные времена стояли на полках у нас дома.
Самыми первыми попались мне «Основы химии» Менделеева (и отец и мать у меня были химики) — точно такие, какие были у нас, два темно-коричневых тома с черным заглавием наверху и таким же черным годом издания внизу. Год был — 1927-й. Что ж, вполне годится. Поискал я в указателе страницы с Муассаном и на одной из них обнаружил искомое:
«Муассан в Париже (1893) приготовил порошок искусственного алмаза при помощи сильного жара, достигаемого в электрической печи, растворив уголь в сплавленном железе (чугуне)».
В книгах было одно, на деле же — совсем другое. Почему?
Не помню, задавал ли я кому-нибудь этот вопрос. Если и задавал, то, несомненно, ответа не получил.
Между тем ответ уже был — во всяком случае, в то время, когда я как раз изучал химический элемент углерод. К сожалению, ни дома, ни в школе никто не рассказал мне об одной сугубо научной статье, появившейся в одном сугубо научном журнале.
Журнал назывался «Успехи химии».
Статья называлась «Об искусственных алмазах».
Автором значился никому тогда не ведомый О. И. Лейпунский.
В советской физике все пути ведут к Иоффе. На протяжении по крайней мере двух — двух с половиной десятилетий Абрам Федорович Иоффе был не только неофициальным главой советской физики, но и отцом родным десяткам и сотням физиков. Птенцы сего гнезда — Капица, Семенов, Курчатов, Александров, братья Алихановы, Харитон, Зельдович, Арцимович. А если перечислять не только самых знаменитых, то пришлось бы переписывать одну за другой целые страницы академического справочника.
Может быть, самым выдающимся достижением школы Иоффе был запуск цепной реакции создания отечественных научных центров.
В тридцатых годах от Физтеха отпочковалась Химфизика.
В Институте химфизики задались таким вопросом: как будут идти различные химические реакции между различными органическими веществами, если эти вещества подвергать статическому давлению — не ударять по ним, а медленно, но верно сдавливать со всех сторон.
Это было интересно теоретически. Условия, которые принято считать нормальными, — 20 градусов и 1 атмосфера — на самом деле для Вселенной совершенно исключительны, они наличествуют лишь на поверхности нашей планеты, во всех же остальных местах условия совсем иные. И как взаимодействуют в этих иных условиях между собой разные вещества, никто не знал. А знаменитый в ту пору московский профессор Иван Алексеевич Каблуков любил повторять своим студентам: «Сбирайте грибы в нехоженом лесу — не боровик, так сыроежка, а уж на жарево будет».
Это было интересно практически. Главная наша фабрика веществ находится внутри земного шара. Там жуткая жара и грандиозные давления. На использовании жары зиждется вся наша цивилизация — металлургия, транспорт, почти вся энергетика, кухня, душ — буквально все на свете. К использованию давления человек приступил — за вычетом молота с наковальней — только в конце прошлого столетия. Тут лес тоже был нехоженый.
Прежде всего надо было раздобыть какую-нибудь штуковину, в которую можно было бы закладывать вещества и там их сдавливать. Но раздобыть ее было негде. Даже в Америке в то время существовали только единичные лабораторные образцы таких устройств.
Оставалось все придумывать и делать самим. В общем, нужен был хороший механик.
«Появляется искуситель — Н. Н. Семенов. И говорит, что у него есть очень интересная работа — изучение влияния высоких давлений на протекание органических реакций. Исследования при таких давлениях должны дать очень интересные результаты… Семенов говорил мягко, почти как сам Иоффе. И я согласился. Исследовательскую группу возглавлял Юлий Борисович Харитон. В нее входили сотрудники его лаборатории, среди них Овсей Ильич Лейпунский…» — это из воспоминаний Наума Моисеевича Рейнова. В довоенные годы он работал в Физтехе механиком.
Пока суд да дело, пока Рейнов и другие наделенные конструкторской жилкой сотрудники лаборатории занимались конструированием аппарата, кому-то следовало подумать о веществах, которыми в этом аппарате имело смысл поманипулировать. Этим и занялся Лейпунский.
И хотя Николай Николаевич Семенов начал все это дело, имея в виду всяческую органику, то есть соединения углерода с другими химическими элементами, трудно было удержаться от соблазна поманипулировать перво-наперво одним углеродом.
Химики начинают с повторения описанных в литературе опытов. Химфизики начинают с расчетов.
Если на поверхность необитаемой планеты сбросить как попало и куда попало сотню или тысячу человек, то, припланетившись, они через некоторое время соберутся вместе, образуют некий коллектив. Таковы законы экономики: разделение труда, специализация и кооперация — дело выгодное. Экономится труд, меньше тратится сил. В конечном счете — меньше затраты энергии.
Разумеется, люди — это люди, а молекулы — это молекулы. Разумеется, на разных уровнях организации вещества и законы действуют разные. Но ни один из них не может противоречить главным законам природы. Снятый с плиты чайник не нагревается сам собой, он непременно стынет. Машина с заглохшим мотором сама собой не едет в гору, вот с горы — это пожалуйста. И если мы бросим куда попало не горсть людей, а горсть молекул, то эти молекулы тоже расположатся на низшем энергетическом уровне. Применительно к молекулам это означает такой порядок, на создание которого будет потрачено наименьшее количество энергии и, соответственно, энергия которого будет минимальна.