Представьте себе середину XVIII века. Стекло — это либо бесцветное, либо скучно-зелёное, либо синее. Красное стекло — легенда, секрет, который унесли в могилу древние римляне и немецкий алхимик Кункель. И вот за дело берётся человек, который никогда не держал в руках стеклодувную трубку, но зато знает химию, физику и имеет бешеное упрямство. Четыре тысячи опытов, три года боёв с бюрократией, собственная фабрика и поэма о стекле в 3000 строк — так рождалась наука, которой до Ломоносова не существовало.
Лаборатория, которую пришлось выбивать
1745 год. Ломоносов уже профессор химии, но лаборатории у него нет. Он бьётся три года, доказывая чиновникам, что химию нельзя изучать по книгам. "Без лаборатории принуждён только одним чтением химических книг и теориею довольствоваться, а практику почти вовсе оставить", — жалуется он.
В октябре 1748 года лаборатория наконец построена. Первая в России научно-исследовательская и учебная химическая лаборатория. Оборудование — по чертежам самого Ломоносова. И здесь он разворачивает работы, которые изменят всё.
Четыре тысячи опытов и тайна красного стекла
Стекольное производство XVIII века было жалким зрелищем. Санкт-Петербургский завод выпускал в основном бесцветное стекло, изредка — синее и зелёное. Палитра исходных материалов — полтора десятка наименований. Красители — медная окалина, железная руда, кобальт, сурьма, олово. И всё.
А в Европе ходили легенды. В XVII веке немец Иоганн Кункель владел секретом "золотого рубина" — красного стекла невероятной красоты, которое получали, добавляя в шихту золото. Но Кункель унёс тайну в могилу, оставив записку: "Так как этот секрет стоил мне больших трудов, стараний и забот, то пусть никто не сочтёт дурным, что я не делаю его сейчас достоянием всех".
Ломоносов решил, что тайн быть не должно. Он поставил задачу: получить все цвета, какие только возможны, и сделать их доступными.
Метод, опередивший время
Ломоносов подошёл к делу как систематизатор — качество, которое отмечали все, кто знал его научный метод. Исследование стекла он разбил на три этапа:
- Расширение ассортимента исходных материалов. Он собрал около 60 различных веществ — искусственных и минеральных, очищал их, подготавливал.
- Получение чистых минеральных красителей. Химическая обработка природных соединений.
- Изучение действия красителей на стекло. Здесь начиналось главное.
Для каждого фактора — природа красителя, способ приготовления, концентрация, состав стекла — проводились отдельные серии опытов. Тигли были точно рассчитанного размера: достаточно большие, чтобы делать достоверные выводы, и достаточно малые, чтобы влезать в лабораторную печь. (Современные тигли для таких работ — примерно тех же размеров.)
Условия опытов строго соблюдались. Дозировка — точная, до 1 грана (0,0625 грамма). Лабораторный журнал вёлся собственноручно, с педантичной аккуратностью. Образцы хранились в пронумерованных ящиках — тысячи эталонов.
И главное: впервые был поставлен вопрос о влиянии состава стекла на его свойства. Сейчас это кажется очевидным. Тогда это было новаторством.
Цвета, которых никто не ждал
При ограниченном наборе элементов (хром, уран, селен, кадмий ещё не открыты) Ломоносов получил богатейшую палитру. Он варьировал условия варки — восстановительные и окислительные, менял состав, вводил свинец, олово, сурьму.
Особенно удались красные тона. Медные смальты — "скарцеты" и "лаки" — требовали огромного мастерства. Их варка до сих пор не всегда бывает успешной. Но Ломоносов добился таких оттенков, что знатоки мозаичного искусства до сих пор считают: таких замечательных красных и зелёных цветов мало кому удавалось достичь.
Леонард Эйлер, величайший математик эпохи, писал ему: "Достойное вас дело есть, что вы стеклу возможные цветы дать можете. Здешние химики сие изобретение за превеликое дело почитают".
Усть-Рудица
В 1753-1754 годах Ломоносов получает землю под Ораниенбаумом, в деревне Усть-Рудицы. Здесь он строит стекольную фабрику — и проявляет себя как инженер и организатор. Он сам выбирает место (ориентируясь на первоклассные ямбургские пески и запасы леса), проектирует цеха, разрабатывает технологический процесс, конструирует печи и станки, чертит (собственноручно или под своим руководством).
Фабрика начинала с бисера, стекляруса и смальт. Через год — гранёные камни, подвески, броши. С 1757 года — столовые сервизы, туалетные и письменные приборы, в основном бирюзового стекла. Позже — крупные вещи: дутые фигуры, садовые украшения, литые столовые доски.
Это было уникальное предприятие: лаборатория при фабрике, постоянно совершенствующая технологию. Ломоносов соединил науку и производство так, как это станут делать только через сто лет.
Поэма о стекле в 3000 строк
Но Ломоносов был не только учёным и инженером. Он был поэтом. И когда потребовалось найти поддержку и субсидии для своих стекольных работ, он написал... поэму. "Письмо о пользе Стекла" — почти 3000 строк (около 15 тысяч знаков), обращённых к Ивану Шувалову, фавориту императрицы.
Неправо о вещах те думают, Шувалов,
Которые Стекло чтут ниже Минералов,
Приманчивым лучем блистающих в глаза:
Не меньше польза в нём, не меньше в нём краса.
Он пишет о бисере, который "подобясь жемчугу, любимо по всему земному ходит кругу". О том, что в Америке живут "простаки", которые меняют серебро на бисер — "но тем, я думаю, они разумне нас". О Гугении, Кеплере и Ньютоне, которые "преломленных лучей в Стекле познав законы, разумной подлинно уверили весь свет". О зрительных трубах, открывающих небеса.
И заканчивает:
Далече до конца Стеклу достойных хвал,
На кои целый год едва бы мне достал.
Затем уже слова похвальны оставляю
И что о нём писал, то делом начинаю.
Это была гениальная самореклама — и она сработала.
Что осталось после
Николай Качалов, крупнейший специалист по стеклу XX века, так подвёл итог ломоносовских работ:
- Разработана и внедрена подлинно научная методика эксперимента с соблюдением строгого постоянства условий, точным учётом, систематизированным хранением образцов и ведением журнала.
- Проведено первое капитальное исследование действия красителей на стекло.
- При крайне ограниченном наборе материалов разработана рецептура многочисленных цветных стёкол.
- Создана богатейшая палитра мозаичных смальт.
- Технология внедрена в производство — отечественные заводы начали выпускать цветное стекло.
- Построена передовая стекольная фабрика.
И мозаики
Всё это делалось не ради абстрактной науки. Ломоносов хотел возродить искусство мозаики. Его смальты пошли на создание грандиозных полотен — в том числе знаменитой "Полтавской баталии". Он сам набирал мозаики, сам учил учеников. Химия, технология, искусство — всё соединилось в одном человеке.
Стекло как философия
Для Ломоносова стекло не было просто материалом. Это была модель мира. Прозрачное и цветное, хрупкое и прочное, древнее и вечно новое — стекло соединяло в себе всё, что его интересовало: химию и физику, искусство и технологию, теорию и практику.
Он разгадал тайну, которую унёс в могилу Кункель. Он создал науку, которой не существовало. Он построил фабрику, не имея инженерного образования. Он написал поэму о стекле — и получил деньги на исследования.
В 1752 году он писал Шувалову: "И что о нём писал, то делом начинаю". Он сдержал слово. Четыре тысячи опытов, сотни рецептов, тонны смальт, мозаики, которые до сих пор поражают цветом, — это и есть его дело. Наука о стекле, рождённая в лаборатории на Васильевском острове, живёт до сих пор.