Файл: Шафрановский И.И. Очерки по минералогической кристаллографии.pdf

Углы кристаллов селитры соответствуют предполагаемому рас­ положению частиц, так как обычно каждый из них составляет 120°» [82].

В приведенных цитатах М. В. Ломоносов предстает перед нами как теоретик-кристаллограф, развивающий общее учение о строении кристаллов. Вместе с тем он выступает и как представитель геолого­ минералогических наук, умело использующий на практике кри­ сталлографические данные. Большое значение для того времени имело высказанное им положение о характерности кристаллических форм рудных минералов. В «Слове о рождении металлов» он пишет: «Руды показываются двояким образом, из которых иные держатся свойственной себе постоянной фигуры, как кубические марказиты (пирит. — И. Ж.), желтый сферический колчедан, угловатый белый колчедан, иглам подобная сурьма (антимонит. — II. Ш.) и многие другие» [83].

Чтобы понять важность этого положения, достаточно противо­ поставить ему мнение известного французского натуралиста Ж. Бюффона (1707—1788), согласно которому «кристаллическая форма не имеет постоянного характера и более разнообразна и изменчива, нежели любой признак, позволяющий различать минералы» [218].

М. В. Ломоносов рассматривал данный вопрос, исходя из прак­ тики. Он знал, что рудокопы распознают по внешним формам раз­ личные минералы. Поэтому, имея дело с кристаллами одного и того -же минерала, следует в первую очередь обращать внимание на то, что является для них общим. Это общее заключается в постоянстве углов между соответствующими гранями, а также в частом появлении на разных кристаллах минерала одних и тех же структурно важных граней. Только изучив эти черты, общие для всех кристаллов одного и того же вещества, можно перейти к выяснению вопроса об их изменчивости в природных условиях. Практический подход позволил М. В. Ломоносову понять всю важность кристаллических форм минералов как характерных диагностических признаков. Необхо­ димо также отметить стремление М. В. Ломоносова не отрывать кристаллографию от химии, т. е. попытку подойти к минералам кристаллохпмически.

В конце XVIII в. Ж. Б. Роме де Лиль (1736—1790) — «первый

углов для всех без исключения кристаллов и тем самым «дал исход­ ную точку всего современного развития кристаллографии» [22]. В отличие от Ж. Бюффона, он подчеркивал взаимосвязь науки о кри­ сталлах с минералогией: «Действительно, не являются ли эти перво­ зданные горы, в которых красноречивый исследователь природы, бессмертный Бюффон видел только вздувшиеся массы расплавленных веществ, не являются ли они ничем иным, как громадным скопле­ нием различного рода кристаллов?» [218]. Даже само название его книги — «Кристаллография или описание форм, присущих всем телам минерального царства» — подчеркивает эту связь.

В педагогической практике кристаллография длительное время преподносилась в качестве раздела минералогии, а последняя почти до конца XVIII в. сливалась с геологией и даже горным делом (включая и металлургию). Впервые А. Г. Вернер (1749—1817) под­ разделил всю совокупность разнородных научных дисциплин на «геогнозию» (описательную геологию и петрографию), «ориктогнозиго» (описательную минералогию) и собственно горные науки. Кристаллография под именем «ориктометрии» составляла небольшой раздел минералогии. Будучи воспитателем горных инженеров, А. Г. Вернер интересовался кристаллами лишь постольку, по­ скольку их характерная форма помогала распознавать минералы. Его огромный авторитет наложил отпечаток на дальнейшую практику преподавания геолого-минералогических наук. В течение всего XIX в. кристаллография неизменно связывалась с курсами мине­ ралогии п даже пменовалась «предуготовптельной частью мине­ ралогии».

Мы остановились достаточно подробно на первоначальных этапах развития кристаллографии с тем, чтобы показать, как тесно она была связана с минералогией и какими прочными корнями в прош­ лом обладала собственно минералогическая кристаллография. По сравнению с ней фпзпка и.химия кристаллов долгое время не при­ влекали внимания и начали развиваться гораздо позже. В начале XIX в. попытку сочетать кристаллографию минералов с физикой и химией кристаллов сделал в своих замечательных курсах один из крупнейших зачинателей структурной кристаллографии Р. Ж. Гаюи (1743-1822).

Однако и он опирался в основном на минералогический материал. Вспомним, что наблюдения над спайностью кальцита натолкнули ученого на создание теории строения кристаллов из полиэдрических молекул и закона рациональности отношений параметров.

Основательное знакомство с кристаллами минералов сыграию значительную роль в открытии Э. Митчерлихом явлений изомор­ физма (минералы группы кальцита) и полиморфизма (полиморфные' разновидности углерода, серы, углекислого кальция). Со времени этих открытий химическая минералогия и кристаллография всту­ пают в теснейший союз.

На протяжении всего XIX в. мы видим дальнейшее развитие уже прочно сложившихся традиций. В своих трудах минералоги и кри­ сталлографы того времени говорят прежде всего о минералогической кристаллографии. Здесь достаточно напомнить, что многие выда­ ющиеся кристаллографы прошлого века были по специальности горными инженерами-геологами. X. С. Вейс, Ф. Моос и К. Ф. Науман окончили Фрейбергскуго горную академию. У нас Н. И. Кок­ шаров и П. В. Еремеев были питомцами Петербургского горнота института. Тот же институт позднее закончил и Е. С. Федоров *.

* Эта традиция продолжается и в наше время: выдающиеся советские кристал­ лографы — А. К. Болдырев (1883—1946), В. В. Доливо-Добровольский (1904— 1936), В. И. Михеев (1912—1956) — были по образованию горными инженерами.

20

Естественно, что в своих кристаллографических трудах они опира­ лись прежде всего на минералогический материал. Знаменитые- «Материалы для минералогии России» Н. И. Кокшарова предста­ вляют собой богатейшую сводку данных по минералогической кри­ сталлографии. Именно на этом материале были установлены важней­ шие законы и обобщения классической кристаллографии. Необхо­

кварца, полевых шпатов и других минералов в установлении законов двойнпкования. Даже гениальный теоретик Е. С. Федоров, заложив­ ший основы современной структурной кристаллографии, всю свою жизнь не порывал связей с геолого-минералогической практикой. Любопытно отметить, что в ранние годы он называл науку о кри­ сталлах «геометрической минералогией». Свои широко обобщающиетеоретические выводы Е. С. Федоров проверял прежде всего на: минералогическом материале [127, 129].

Федоровский универсальный метод широко применяется при изучении полевых шпатов и других породообразующих минералов. Уже после смерти ученого, в 1920 г., вышли в свет его монументаль­ ные таблицы «Царство кристаллов» [200], дающие возможностьпо гониометрическим измерениям определить вещество кристалловвообще и минералов в частности (свой метод Е. С. Федоров демон­ стрировал на кристаллах минералов из коллекции Горного музея). В преподавательской деятельности Е. С. Федоров сочетал теорию-

В.И. Вернадским, «кристаллография была отделена от минералогии

ирассматривалась как часть физики — учение о твердом состоянии

вещества» [27]. Тех же взглядов придерживался и Г. В. Вульф (1863—1925). Открытие М. Лауэ в 1912 г. дифракции рентгеновских лучей в кристаллах, первые расшифровки У. Г. и У. Л. Брэггами кристаллических структур, зарождение современной структурной кристаллографии и кристаллохимии — все это стимулировало окон­ чательный переход кристаллографии в область физико-химических дисциплин. Временно минералогическая кристаллография отошла на второй план, уступив место физике и химии твердого тела. Однако она продолжала постепенно развиваться (хотя и занимала явноподчиненное положение) и в дальнейшем пережила новый этап расцвета.

В настоящее время труды академика Н. В. Белова и его школы по структурной минералогии, работы академика А. В. Шубникова

21

ируководимого им коллектива по кристаллографии кварца, успехи

вобласти синтеза минералов, создание обновленной кристалломорфологни — все эти достижения заставляют по-новому взглянуть на ■минералогическую кристаллографию. Кроме того, сейчас обнару­ живаются совсем новые точки соприкосновения геолого-минералоги­ ческих проблем с теоретической кристаллографией. Классическая теория симметрии, разрабатываемая преимущественно кристалло­ графами, требует дальнейшего развития и расширения. Именно такое развитие мы находим в теории антисимметрии А. В. Шубникова

(равенство положительных и отрицательных фигур), в его же учении ■о симметрии подобия (закономерная повторяемость подобных, но

кина, гомологии В. И. Михеева. Все эти новые достижения, безгра­ нично раздвинувшие рамки классической симметрии, позволяют но-новому подходить к природным объектам вообще и геолого-мине­ ралогическим образованиям в частности.

Новейшее развитие учения о симметрии и его широкое исполь­ зование в естествознании служат яркими примерами общей тенден­ ции современной науки к синтезу разнородных научных дисциплин. В духе этого синтеза выступает и обновляющееся на наших глазах •содружество кристаллографии с геолого-минералогическим циклом наук, имеющее глубокие и прочные корни в прошлом и обещающее плодотворные результаты в будущем.

До сих пор говорилось в основном об исторических связях кри­ сталлографии с минералогией. Среди представителей точных наук, к сожалению, широко распространено несколько пренебрежительное отношение к истории науки и ее данным. По их мнению, эти данные всецело относятся к уже пройденным этапам и представляют сейчас лишь чисто исторический интерес. Поэтому уместно привести не­ сколько характерных примеров из прошлого, показывающих, что часто важные открытия долгое время оставались незамеченными и находили подтверждение и признание лишь в самое последнее время. Напомним, что только недавно в связи с развитием структур­ ной кристаллографии было обращено внимание на геометрию шаро­ вых упаковок и первую попытку вывода параллеоэдров в трактате И. Кеплера. То же касается кристаллографических обобщений М. В. Ломоносова, открытых в 1940 г. Г. Г. Леммлейном, т. е. через двести лет (в 1911 г. Б. Н. Меншуткин еще считал, что в ломоносов­ ской диссертации о селитре «нет ничего интересного» [85]).

Неоднократно в качестве примера блестящего научного пред­ видения приводилась модель структуры флюорита по Р. Ж. Гаюи, построенная из спайных осколков двух родов — октаэдрических и тетраэдрических (хотя сам автор модели и не понимал сущности своего открытия). Эта модель правильно отобразила пространствен­ ное расположение элементарных частиц — атомов кальция и фтора — за сто тридцать лет до расшифровки структуры CaF», с помощью іюнтгеноанализа (рис. 2).

22