ГЛАВА 1.22. "АЛФИЗИКИ" ПРОТИВ "АЛХИМИКОВ".
1.22.1. Герои рассказов О.Генри из цикла "Благородный жу-
лик" - два веселых неунывающих прохвоста, Джефф Питерс и Эн-
ди Таккер. Рассказ "Развлечения современной деревни" начина-
ется с почти полного безденежья двух героев, утром в
провинциальной гостинице штата Южная Индиана(США):
"Когда я проснулся, я услышал, что кричат петухи. Пахло
чемто вроде азотно-соляной кислоты. Что-то тяжелое хлопну-
лось об пол в нижнем этаже. Какой-то мужчина ругнулся.
- Энди, - говорюя, - смотри веселее! Мы ведь попали в де-
ревню. Там внизу кто-то швырнул для пробы фальшивым слитком
чистого золота. Пойдем и получим с фермера то, что нам при-
читается. Обмишулим его, а потом - до свиданья..."
Итак, каким же способом проверить истинность состава золо-
того(или, псевдозолотого) слитка, если не химическим?
1.22.2. Книги серии "Эврика"(московского издательства "Мо-
лодая Гвардия") сейчас не выпускаются. А если бы даже и вы-
пускались, то сейчас их трудновато было бы заметить в мутном
потоке криминально-приключенческого и сексуально-любовного
"чтива" всех размеров и мастей. Научно-популярная популяр-
нейшая серия, похоже, свой век окончила.
Меж тем на этой серии и во многом благодаря ей выросли це-
лые поколения отечественных уеных, исследователей, изобрета-
телей, просто, увлеченных людей. Итак, кто же первым крикнул
слово "Эврика!" и почему?
Слово это означает "Нашел!" или "Понял!", а выкрикнул его
всем известный математик и механик Архимед (хотя правильно
произносить, возможно, архи-Мед, так же, как ла Плас - вмес-
то Лаплас, де Карт - вместо Декарт, фон Визин - вместо Фнви-
зин и т.д.), выскочив нагишом из ванны, когда он придумал
решение одной сложной задачи.
Как ни странно, но первое это "официальное" открытие и
изобретение касалось именно - золота и алхимиков! Точнее -
фальшивомонетчиков, подделывателей металла, поскольку жулики
и алхимики во все годы шли рука об руку, а то и существовали
в одном лице.
Подделывать цвет металла в момент переплавки, добавляя к
нему примеси, научились, видимо давно. Появление бронзы, ла-
туни, искусственного "электрума"(сплав серебра и золота) ип-
рочего - никого особо не удивлял.
Подделывать ковкость, видимо, тоже было не столь трудно,
поскольку сплавы используемых "неблагородных" металлов -
свинец, сурьма или "твердая ртуть" были, подчас, даже более
ковки.
"Поделывать" температуру плавления, вероятно, никто не до-
гадывался, но и измерять температуру(а у чистого металла и
сплава они различны) тогда точно еще не умели.
Подделывать плотность металла(или, что "почти" одно и то
же - удельный вес) старательно пытались и - небезуспешно.
Именно к последнему, из перечисленных, пунктов относилось
открытие математика из Сиракуз.
1.22.3. Архимед(287-212 г. до н.э.) придумал - "закон Ар-
химеда". Открытие это относится к измерению веса тел погру-
женных в воду. Согласно легенде, Гиерон, царь Сиракузс-
кий(Сицилия), выдал золотых дел мастерам слиток золота,
чтобы сделать из него корону, но, когда получил ее, заподоз-
рил, по некоторым признакам, что лукавые мастера - утаили
часть золота, прибавивши для пополнения веса, впрочем, боль-
шее, чем нужно количество серебра.
Царь однако, не был физиком. Он не мог обосновать своих
подозрений, тем более, что корона была точно такого же веса,
что и посланное им золото. Гиерон обратился за разъяснением
к Архимеду. Предание гласит, что Архимед, раздумывая над за-
дачей, решил принять ванну, видимо, уже инстинктивно ощущая
ту логическую цепь, которую ищет, или как как любят безгра-
мотно выражаться профаны - "интуитивно" понял.
Но едва Архимед вступил в ванну, как увидел, что вода, вы-
тесненная его телом, поднялась до более высокого уровня.
Тогда, к изумлению прислужников, он выскочил из ванны и, в
чем мать родила, помчался по улицам Сиракуз, с победным воп-
лем "Эврика!", "Нашел!"
Итак, что же нашел Архимед? Он обнаружил, что всякое твер-
дое тело, будучи полностью опущено в сосуд с водой(или - лю-
бой другой жидкостью), вытесняет равное ему по объему коли-
чество воды(объемы V1 = V2, но массы m1=/=m2, и плотности
тела и жидкости, j1=/=j2). Но, тогда, если взять два тела,
выяснится, что, при равных весах(m2=m3), одно, с меньшей
плотностью - более объемисто, чем второе(V2 > V3).
1.22.4. Это понятое соотношение и решило задачу. Согласно
легенде, Архимед, далее взял слиток золота и слиток серебра
одинакового веса, нашел их соотношения через объемы этих
тел, после чего выяснил ситуацию с короной. Правда, легенду
еще более упрощают в том, что помимо короны Архимеду выдали
одинакового с ней веса слитки серебра и золота.
Далее шли этапы проверки:
1) Архимед опустил в сосуд с водой золото и на стенке от-
метил высоту поднявшейся воды.
2) Вынул золотой слиток и опустил в сосуд с водой серебро
и на стенке поставил вторую метку поднявшейся воды. Она ока-
залась выше первой, поскольку серебро того же веса имеет
больший объем.
3) Извлек слиток серебра и - положил корону.
Если бы корона оказалась из чистого золота, вода поднялась
бы до первой метки, но... вода поднялась выше и остановилась
между отметками серебра и золота, наглядно показывая этим,
что в нее - подмешано серебро. Теперь, рассчитав, какое ко-
личество воды было вытеснено, Архимед рассчитал, сколько
примерно было примешано серебра.
-----------------------------T-----------------------------¬
¦ Вес тел в воздухе ¦ Вес тел в воде ¦
+----------------------------+-----------------------------+
¦ --¬ --¬ --¬ ¦ --¬ --¬ --¬ ¦
¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦ ¦+¦ ¦+¦<- ¦+¦ ¦
¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦+¦<- ¦
¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦ ¦+¦ <- ¦+¦ ¦+¦ ¦
¦ ¦+¦<- ¦+¦<- ¦+¦<- ¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦+¦ ¦
¦ L+- L+- L+- ¦ L+- L+- L+- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +--+--+ +--+--+ +--+--+ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -¦ ¦ ¦ О ¦ ¦- ¦- ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -¦ ¦ - -¦ ¦ ШШШ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ О ¦ ¦ - ¦ ¦ - -¦ ¦
¦ О О ШШШ ¦ ¦ - - ¦ ¦ - - ¦ ¦ - ¦ ¦
¦ ¦ L------ L------ L------ ¦
¦ Au Ag (Au+Ag?) ¦ Au Ag (Au+Ag?) ¦
¦ Золото Серебро Корона ¦ Золото Серебро Корона ¦
L----------------------------+------------------------------
И, все же, в деле выяснения удельных весов(или же - плот-
ностей) веществ, Архимед был и не первый и не последний. По
сохранившимся источникам известно, что уже Плиний в своей
"Естественной истории" отмечал, что камни разных видов раз-
личаются по весу.
1.22.5. Следующий шаг в искусстве измерения весов, отличия
поддельного "алхимического" золота от настоящего, истинных
драгоценных камней от фальшивых(крашеных стекляшек) и т.п.,
сделали арабские ученые. Теории весов и взвешивания была
посвящена значительная часть работы "Книга весов мудрости",
труда аль-Хазини, видного физика и астронома(1-я половина
XII века), ученика Омара Хайяма.
Именно с описания "водных весов" Архимеда и начиналась эта
книга. Далее шел метод александрийского ученого Менелая(I
век нашей эры), затем методы своих предшественников - ученых
стран ислама(ар-Рази и др.). Здесь же был приводилось изло-
жение любопытнейшего трактата аль-Бируни(973-1048), великого
знатока минералов.
Сам Бируни считал, что удельный вес - наиболее надежный
признак для различения металлов и минералов, что он возмо-
жен, как основа их классификации. Поэтому главную проблему
он видел именнов "установлении отношений между ними в объеме
и весе". Для применеия идеи требовалось разработать методику
точного взвешивания и Бируни сконструировал достаточн прос-
той, но остроумный прибор.
-----------------------------T-----------------------------¬
¦ Тело до погружения в воду ¦ Тело при погружении в воду ¦
+----------------------------+-----------------------------+
¦ --¬ Тело ¦ ¦
¦ L-- ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ L------¬ ¦ ¦ L------¬ ¦
¦ +----T----¬ ¦ ¦ +----T----¬ ¦ ¦
¦ ¦- - ¦ ¦ ¦- - ¦ о ¦
¦ ¦ - ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ - ¦ +-------+ ¦
¦ ¦- -¦ L---T---- ¦ ¦- -¦ L---T---- ¦
¦ ----- - L---¬ ¦мерная¦ ----- - L---¬ ¦ мерная ¦
¦ ¦- - - +---чаша ¦ ¦- - - +--- чаша ¦
¦ ¦ - - - ¦ без ¦ ¦ - --¬- ¦ с ¦
¦ ¦ - - - -¦ воды ¦ ¦ ТелоL-- -¦ водой ¦
¦ L------------- ¦ L------------- ¦
L----------------------------+------------------------------
Вот как он описывает это в своей "Минералогии"(цит. по кн.
Григорьян А.Т., Рожанская М.М. "Механика и астронмия на
средневековом Востоке". М.: Наука, 1980):
"И не переставал я изготовлять один прибор за другим, и в
последующем я устранял то, что мешало мне в первом, пока не
изготовил сосуд конической формы - широкий у основания, с
узким отверстием, которое находилось на конце шейки такой же
ширины, как и отверстие, идущее от тела сосуда.
И посредине шейки, ближе к ее основанию, я проделал круг-
лое небольшое отверстие и припаял соответствующую ему по
размерам изогнутую трубку с концом, обращенным к земле. Ниже
этого кольца я приделал нечто вроде кольца для установки ча-
ши есов во время работы...
Шейку я сделал узкой, потому, что уровень воды в узком
пространстве поднимается выше при малейшем прибавлении чего-
либо... Поскольку же мы сделали шейку шириной в мизинец, то
подъем воды заметен и при опускании того, что по объему рав-
но зерну проса".
Сам же метод аль-Бируни состоял в следующем. Он брал обра-
зец, весом в 100 мискалей(1 мискаль = 4,424 г) и определял
вес объема воды вытесненной образцом из прибора. При этом,
для сравнения Бируни использовал конкретные эталоны.
В частности, он брал не воду, как это принято в современ-
ной минералогии. Для минералов эталоном был самый тяжелый
минерал - сапфир("синий яхонт"), для металлов - самый тяже-
лый металл - золото. Полученные им данные были весьма тонч-
ны, по тому времени. Вот для сравнения некоторые величины,
полученные аль-Бируни для металлов(в скобках - современные
данные):
Золото(металл Солнца) - 19,05 (19,25)
Серебро(металл Луны) - 10,43 (10,50)
Ртуть(металл Меркурия) - 13,58 (13,55)
Медь(металл Венеры) - 8,70 (8,93)
Железо(металл Марса) - 7,87 (7,86)
Олово(металл Юпитера) - 7,31 (7,28)
Свинец(металл Сатурна) - 11,33 (11,34)
1.22.6. Далее в "Книгу весов мудрости" аль-Хазини включил
небольшой трактат Омара Хайяма, опять-таки, на конкретно
"алхимическую"(точнее, противо-алхимическую) тему, с красоч-
ным, "в восточном стиле" названием "Весы мудростей, или
Трактат об искусстве определения количества золота и серебра
в состоящем из них теле".
Еще дальше аль-Хазини приводил свои методы рассчета с по-
мощью "алгебры и алмукабалы"(аль-Джебр и аль-Му-Кабала) и
сравнивал разные подходы.
И весь этот огромный труд, все эти, названные и не назван-
ные методы были, как видим, посвящены одной весьма и весьма
"прикладной" проблеме: как "вывести на чистую воду" подделы-
вателей металлов и драгоценных камней, фальшивомонетчиков,
шарлатанствующих менял и ювелиров.
Не все золото, что блестит. Такой вывод уже тогда мог быть
сделан точно и твердо.
н-
Next