Знаете, есть такие истины, которые вроде бы знаешь с пелёнок. В школе учил, в институте, по телевизору показывали. Ну, например, что стекло — это на самом деле жидкость, просто о-о-о-очень густая. Как мёд, только твёрдый. И поэтому, мол, в старинных домах оконные стёкла внизу толще — они же за сотни лет просто стекли вниз под собственным весом. Ведь даже само название материала — стекло — говорит об этом. Красивая история, правда? Романтичная такая, с налётом средневековой тайны.
Я и сам в это свято верил. Ну а чё? Логично же: если материал течёт, он должен накапливаться внизу. Прям как мои запасы гречки на нижней полке шкафа. Но, чем больше я копал, тем больше понимал: нас всех немного наобманули. Ну, или просто недорассказали.
Что говорит наука о стекле
На самом деле, если вы назовёте стекло жидкостью при каком-нибудь материаловеде, он, может, и не плюнет вам в душу, но точно посмотрит косо. Потому что стекло — это аморфное твёрдое тело. Звучит как оксюморон, да? Типа «горячий снег». Но физика любит такие подлянки.
В чём прикол? У твёрдых тел атомы сидят на месте и у них есть строгая структура (кристаллическая решётка). В жидкостях — бардак и анархия, атомы движутся кто куда. Так вот, в стекле атомы расположены как в жидкости — беспорядочно. Но при этом сидят на месте! Они застыли в этом хаосе намертво. Это как если бы вы сфотографировали толпу людей в прыжке — каждый в своей уникальной позе, но никто не двигается. Такое состояние учёные называют «стеклообразное состояние».
То есть, формально это твердяк. Тверже некуда. Ну, пока не нагреется до 500+ градусов, конечно.
А почему тогда старые стёкла толще внизу?
А вот это — момент истины. Все эти готические соборы, витражи, старые окна… Если пойти и померить — действительно, часто низ толще. Но! Это не гравитация поработала, а кривые руки стеклодувов средневековья.
Технология была так себе. Стекольных дел мастера варили стекло в горшках, потом выдували большой пузырь, плющили его в «блин» и раскручивали. Центробежная сила делала своё чёрное дело — центр блина получался тоньше, края толще. Ну и из этого блина потом вырезали куски для окон. Естественно, чтобы сэкономить, резали как попало, и толстый край часто оказывался внизу просто потому, что так устойчивее вставлять в раму.
Реставраторы, которые лазают по этим соборам, говорят: «Ребята, вы чё? Там полно стёкол, где утолщение вообще сбоку или сверху». Если бы стекло текло, оно бы текло равномерно по всем законам физики, а не так криво, как вставили раньше. Химик Пэдди Рояль из Бристоля вообще называет эту историю про течение городской легендой.
Более того, есть один убийственный аргумент со свинцом. Витражные стёкла вставлены в свинцовые переплёты. Так вот, вязкость свинца меньше, чем у стекла. Но никаких «стёков» у него не наблюдается. Совсем.
А если всё-таки подождать миллиард лет?
Ну, давайте гипотетически. Бразильские учёные (да, они не только про футбол и кофе думают) посчитали на компе, сколько времени нужно, чтобы стекло реально потекло при комнатной температуре. Цифра получилась просто конская: 10^32 лет (10 в степени 32). Это намного больше возраста Вселенной. Вселенной, Карл! Наше Солнце сдохнет, галактики разбегутся, а стекло так и будет стоять смирно. Другие исследователи из Пенсильвании вообще замерили деформацию витражей Вестминстерского аббатства. Так вот, за миллиард лет они деформируются всего на 1 нанометр. Короче, даже если вы не бессмертный эльф, вы этого не заметите.
А что с трещинами? Они-то хоть зарастают?
Если первая часть истории про «стекло-жидкость» — это просто безобидное заблуждение, то про «трещины зарастают» — это уже откровенный вброс. И вот почему. Человеческая кожа заживает, потому что там клетки делятся, кровь приливает. А в стекле что делиться будет? Там же всё мёртвое.
Стекло — штука упрямая. Когда появляется трещина, она не затягивается, а наоборот — живёт своей жизнью. Слышали выражение «трещина побежала»? Это не просто поговорка. Она буквально бежит. И вот как это работает.
Представьте, что вы тянете листок бумаги. Он ровный, красивый — тянется и не рвётся. А теперь сделайте на краю маленький надрез ножницами. Дёрните — и лист порвётся мгновенно, и разрыв пойдёт именно от этого надреза. В стекле всё то же самое, только хуже. В нём самом, внутри, уже заложено напряжение (оно же остывало неравномерно). И трещина — это как раз такой надрез. Вся энергия, все внутренние «натяги» стекаются к её кончику, к этому острию. Получается такая точка, где давление зашкаливает.
И если чуть-чуть дёрнуть — перепад температур, сквозняк, просто хлопнули дверью, — трещина поползёт. Причём чем дальше, тем быстрее. Ей даже помогает вода, если попала внутрь. Она разрушает связи по краям. Это называется коррозия под напряжением, если по-научному. По-простому: вода делает «нож» ещё острее. Поэтому трещины в стекле не зарастают, а только растут. Это как снежный ком, только наоборот — он не увеличивается, а разбегается в разные стороны.
Самый верный способ не дать трещине убежать дальше — это сделать на её конце маленькую дырочку. Да, просто просверлить стекло в той точке, где трещина остановилась. Звучит дико, но работает безотказно.
Помните историю с бумагой и надрезом? Дырочка на конце трещины работает как тот самый дырокол на листке. Если вы в тетрадке сделаете надрез и проколете на его конце круглое отверстие, порвать лист дальше будет намного сложнее. Круг распределяет напряжение равномерно по краям, а не собирает его в одну точку. Рычаги перестают давить, трещина упирается в «подушку безопасности» и засыпает.
Это реально работает. Видели на некоторых машинах стёкла с маленькими просверленными дырочками на концах трещин? Вот это оно. Конечно, если стекло уже рассыпается, это не поможет. Но мелкую трещинку так стопануть можно.
Так что, подводя итог: стекло — это твёрдое тело, оно не течёт при комнатной температуре, а старые окна толстые снизу просто потому, что так их сделали. И трещины в нём не заживают, а наоборот — любят погулять. Но нам, обывателям, простительно верить в красивые сказки. Главное — знать, где правда, чтобы не попасть впросак в умной беседе. Или при попытке заклеить лопнувшее окно скотчем в надежде, что оно «срастётся». Не срастётся. Физика, брат.
Уважаемые читатели! Каждый день я разбираю слово или понятие, которое мы используем не задумываясь. Подпишитесь на канал, чтобы говорить и понимать жизнь глубже.
А ещё много интересного на моём сайте gvorn.ru - в том числе обзоры и рецензии на современную фантастику и кино.