Диалектика кристаллизации

Диалектика кристаллизации

Научно-техническая революция второй половины двадцатого столетия проложила дорогу широкому использованию кристаллов минералов - алмаза, слюд, горного хрусталя, исландского шпата и многих других. Потребность в них резко возросла и уже не всегда могла быть обеспечена добычей из природных месторождений. В связи с этим после второй мировой войны в промышленно развитых странах развернулись работы по искусственному получению технически важных кристаллов, и вскоре началось их производство в индустриальных масштабах. Новые нужды практики вызвали существенный сдвиг и в научных исследованиях, при этом основное внимание было обращено на свойства, морфологию, процессы образования реальных кристаллов.

Классическое учение о форме и симметрии идеальных кристаллических многогранников к этому времени уже достигло завершения и стало логичной последовательной теорией. Тем самым был подготовлен фундамент для изучения кристаллов на современном уровне методами других наук - химии, кристаллохимии, физики твердого тела.

Учение о реальных кристаллах было подготовлено и накоплением обширного фактического материала - данных о самих кристаллах. С одной стороны, этот материал давали бесчисленные опыты по искусственной кристаллизации. С другой стороны, он накапливался и обобщался трудом многих поколений минералогов, в разное время и в разных странах собиравших сведения о природных кристаллах, условиях их образования и существования в природе. Не ограничиваясь описательной работой, передовые ученые проявляли заботу о сохранении самих бесценных свидетельств природы и создании золотого фонда науки - минералогических музеев и коллекций.

Крупнейшие минералогические сокровищницы мира возникли в XVIII - начале XIX вв. - в эпоху энергичного подъема горного дела, в обстановке живого интереса к минералам со стороны просвещенных слоев общества:

• 1716 г. - Минеральный кабинет Кунсткамеры Петра I - ныне Минералогический музей АН СССР в Москве, собрание которого насчитывает более 130000 образцов минералов;
• 1753 г. - собрание минералов Британского музея естественной истории в Лондоне (180 000 образцов);
• 1757 г. - Музей Московского университета (с 1930 г. - Минералогический музей Московского геологоразведочного института, 65000 образцов);
• 1773 г. - Музей Горного института в Ленинграде;
• 1781 г. - Музей природоведения университета им. Гумбольдта в Берлине;
• 1794 г. - Музей Национальной высшей горной школы в Париже (65000 образцов);
• 1818 г. - Народный музей в Праге (120000 образцов);
• 1912 г. - Музей Смитсоновского института в Вашингтоне (120000 образцов).

Каждое из этих собраний возникло на базе частных коллекций и выросло до крупного национального достояния, включающего уникальные ценности научного и культурно-исторического характера.

В эпоху бурного развития горного дела началось и систематическое изучение природных форм минералов. Основоположником систематики и номенклатуры минеральных форм заслуженно считается знаменитый саксонский минералог А. Г. Вернер (1750-1817). Введенная им терминология во многом сохранилась до сих пор. А. Г. Вернер оставил после себя ценную коллекцию, которая легла в основу крупного минералогического собрания Горной академии во Фрейберге.

Во второй половине XIX в русские академики Н. И. Кокшаров (1818-1892) и П. В. Еремеев (1830-1899) выполнили скрупулезный труд по точному измерению огромного числа кристаллов минералов. Составленные ими сводки дали науке точную описательную основу, своего рода морфологические эталоны минеральных видов, заслужив высочайшую оценку современников и последователей.

До сих пор сохранил свое значение капитальный труд немецкого кристаллографа В. Гольдшмидта (1853-1933) - многотомный "Атлас кристаллографических форм", собравший все опубликованные к тому времени изображения кристаллов минералов.

Изучению форм природных кристаллов отдали много сил такие корифеи науки, как Е. С. Федоров (1853-1919), В. И. Вернадский (1863-1945), А. Е. Ферсман (1883-1945), А. К. Болдырев (1883-1946) и другие.

Профессор Московского университета М. А. Толстопятов (1836-1890), работавший главным образом в области кристаллогенезиса, стал одним из пионеров систематического изучения несовершенных и усложненных кристаллов. Интереснейшая коллекция М. А. Толстопятова в значительной части сохранилась и находится ныне в Минералогическом музее Московского геологоразведочного института.

Усложненные кристаллы в дальнейшем асе более привлекали внимание минералогов. В середине нынешнего столетия в минералогии оформилось онтогеническое направление, связанное в отечественной науке с именами Г. Г. Леммлейна (1901-1966), Д. П. Григорьева и других ученых.

Черты реальности заметно отличают кристалл от его идеализированной модели. Знакомство с реальными кристаллами ставит ряд таких вопросов, на которые геометрическая кристаллография не имеет ответов - это попросту не входит в ее задачи.

Как связаны между собой структура и внешний облик кристалла? Почему реализуются не все простые формы, допускаемые его классом симметрии? Почему одни минералы богаты, а другие бедны внешними формами? Почему в разных месторождениях один и тот же минерал выглядит по-разному? Чем вызваны искажения реальных кристаллов? Почему их грани не идеально гладки?

Все эти и другие подобные вопросы адресованы не столько геометрии, сколько физике и химии.

Кристалл появляется на свет не сразу, а в сложном и, как правило, длительном процессе кристаллизации. При этом он приобретает все свои качества. Отсюда вывод: единственный способ получить ответ на поставленные вопросы - изучать образование кристаллов. Теория кристаллообразования - отклик современной науки на актуальные запросы практики. Сегодня в этой области уже немало блестящих достижений. Но здесь далеко не все так же просто и ясно, как в учении о форме идеальных кристаллов. Вероятно, ученым еще долго надо будет трудиться над загадками реальных кристаллов, вскрывая роль все новых сил и обстоятельств, взаимодействующих при их образовании.