Н. Белов - Алексей Васильевич Шубников (1887—1970)

• Название: Алексей Васильевич Шубников (1887—1970)
• Автор: Н. Белов
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1984

Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии. Книга представляет интерес для физиков, кристаллографов, химиков, математиков, минералогов и для всех, кто интересуется кристаллами и наукой о твердом теле.

---

Замечательно, что работа эта была предпринята не столько для поисков новых пьезоэлектриков, сколько для проверки предположения А. В. Шубникова о том, что всякий диэлектрик, в том числе и аморфный, будучи помещен в электрическое поле, будет обладать пьезоэлектрическими свойствами, ибо ориентированное расположение его диполей гарантирует отсутствие центра симметрии [43, с. 368]. Этой работой открывается серия исследований А. В. Шубникова по влиянию симметрии среды на свойства кристалла.

К концу 20-х годов в лаборатории А. В. Шубникова было освоено и налажено производство пьезокварцевых пластинок. Создавал это производство Алексей Васильевич своими руками в буквальном смысле слова, и сам учил каждого из сотрудников искусству обработки камня, которое перенял у уральских гранильщиков в Екатеринбурге [350]. Любовь к работе руками и при этом высокое мастерство отличали А. В. Шубцикова в течение всей его жизни. Работе руками он учил и своих сотрудников, требуя, чтобы каждый опыт был подготовлен и поставлен самим экспериментатором. Уже в последние годы жизни в разговоре со мной Алексей Васильевич горько сетовал, что ныне исследователь обычно работает на кристалле, который выращен не им. Нужно, считал он, самому растить и чувствовать кристалл.

А. В. Шубников сам много работал в мастерской, шлифуя кварцевые пластинки. Не раз бывали случаи, когда ему вместе с мастерами приходилось шлифовать всю ночь, выполняя срочные заказы для зарождающейся тогда пьезокварцевой промышленности.

Неизменно подтянутый, в ослепительно белой рубашке с накрахмаленным воротничком и галстуком, Алексей Васильевич надевал халат и становился у станка. У него были выработанные приемы, точность движений. Кстати, о точности движений. Алексей Васильевич отличался способностью мгновенно подхватывать любую падающую вещь, не давая ей коснуться пола. Надо сознаться, что он любил это демонстрировать.

Думаю, у каждого, кого учил А. В. Шубников, на всю жизнь остались приемы и навыки ремесла, усваивалось его основное правило: больше всего времени и труда затрачивать на первые, самые грубые операции шлифовки; чем тщательнее их выполнить, тем легче пойдет более сложная, тонкая шлифовка и полировка. К первой, подготовительной стадии любой работы он относился крайне придирчиво, немилосердно заставляя каждого на первых порах переделывать ее по многу раз. Завершающие стадии обработки пластинок он обычно брал на себя и зачастую самые трудные, самые неподатливые пластинки в его руках оживали. Весельчак Костя Драгунов с самым серьезным видом уверял, что стоит Алексею Васильевичу не то что прикоснуться, но только поглядеть на пластинку, как сразу в кварце возникает пьезоэлектрический отклик, который тогда обнаруживали по звуковому сигналу генератора.

В поисках способов быстрой ориентации кварцевой гальки, не имевшей естественной огранки, А. В. Шубников вместе с Г. Г. Леммлейном, а позже с Б. В. Витовским конструировал простые оптические установки: на фанерной подставке крепились осветители, линзы, николи (поляроидов тогда еще не было) и стеклянная банка с керосином, в которую рукой погружали кварцевую гальку. Керосин просветлял шершавую поверхность гальки, мастер глазом ловил коноскопическую картину и пластилином прикреплял иглу в месте выхода оптической оси кристалла. Эту операцию все не любили из-за керосина, но наловчились определять оптическую ось с точностью до 1—2°. Установки получали в лаборатории названия: «Крокодил», «Диплодок», «Крокодил II» и т. д. [30, 54, 57, 59, 91J.

В первые годы, при разработке основ пьезокварцевого производства, Алексею Васильевичу приходилось решать множество технологических проблем, таких как способы отмучивания наждака, приемы полировки стекла и камня, изготовление алмазных пил и т. д. Например, он много дней возился с алмазной пилой, определяя наивыгоднейший способ насечки диска для затравливания алмазом. Теперь все это давно пройденный этап, технология шагнула далеко- вперед.

Распиливая, шлифуя и полируя кварцевые пластинки, А. В. Шубников не только разрабатывал технологические приемы, но глубоко вникал в суть процесса. Плоды этих размышлений нашли отражение в его статьях [53, 60, 84, 100, 101J.

Просверливая слюдяные пластинки для приборов, он заметил анизотропию деформации и описал ее в статьях о фигурах сверления, связав форму этих фигур со строением материи [32, 44]. В поисках приемов точной шлифовки сферических поверхностей А. В. Шубников изобрел способ шлифовки шаров вращающейся трубкой, повсеместно применяющийся и теперь [38].

Занимаясь отмучиванием наждачных порошков на ситах разных номеров, А. В. Шубников подметил явление муара, наблюдающееся при наложение двух сит друг на друга [350, с. 31]. Периодичность сит он связал с периодичностью кристаллической решетки. Отсюда родились его первые работы по муару. Еще в 1927 г. он высказал идею о том, что с помощью явлений муара можно будет увидеть атомные сетки. «Да простят нам нашу мечту строгие критики», — писал А. В. Шубников в этой статье [39, 48].

Сначала один, а потом с Б. В. Витовским он сконструировал фотографическую установку с множеством объективов, для чего тогда же был разработан метод шлифовки малых идентичных линз [130] . Для наблюдения эффекта муара он смастерил из фанеры держатель, в котором над осветителем крепились два негатива с изображением сетки. Наблюдатель, вращая один из негативов, мог видеть, как появляется и изменяется увеличенное изображение сетки. В 1932 г. эта установка демонстрировалась на выставке достижений АН СССР к 15-летию Великой Октябрьской революции. В пояснительной надписи высказывалась идея о том, что с помощью явлений муара когда-нибудь можно будет увидеть атомные сетки. Работы А. В. Шубникова по муару привели к развитию растровой оптики.

Обучая молодых сотрудников шлифовке кристаллов, Алексей Васильевич открывал нам путь в науку. Характерно, что в книге «Руководство к изготовлению пьезокварцевых препаратов» [58J А. В. Шубников в качестве соавторов включил работавших в мастерской шлифовальщиков. Каждого из них он заставил написать свою часть текста, а потом тщательно отредактировал его.

Из молодежи, работавшей в те годы в мастерской, несколько человек перешли на работу в лабораторию или в вузы, иные стали самостоятельными мастерами. Особо надо упомянуть К. А. Драгунова, который под руководством А. В. Шубникова вырос в непревзойденного мастера по обработке кристаллов. Он создавал уникальные приборы и изделия из кристаллов, воспитывая учеников, которым передавал мастерство, воспринятое им от своего учителя.

Интерес к пьезокварцу быстро возрастал. В лаборатории все чаще появлялись представители различных организаций. Рамки лаборатории при Академии наук стали тесны. Тогда под руководством А. В. Шубникова была организована лаборатория в Институте прикладной минералогии (ныне ВИМС), помещавшемся неподалеку, тоже на Васильевском острове. Почти все сотрудники Кристаллографической лаборатории работали там по совместительству. Несколькими годами позже в Москве был организован Государственный трест № 13, для работников которого А. В. Шубников читал лекции. Материал этих лекций явился основой книги «Кварц и его применение» [133].

Как уже было сказано, материалом для изготовления пьезокварцевых пластинок служили груды гальки горного хрусталя [350, с. 32], сваленные на полу в углу лаборатории. Однако запасы ее быстро истощались, сырья не хватало. Промышленной добычи кварца в то время не существовало. А. Е. Ферсман и В. И. Крыжановский предложили скупить остатки горного хрусталя у бывших уральских кустарей — горщиков. Послали с этим поручением В. 3. Бульванкера, а в помощь ему дали меня.

Можно было бы написать отдельный увлекательный рассказ о том, как летом 1930 г. мы ездили по уральским деревням и встречались со старателями, даже со знаменитым Андреем Хрисанфовичем Южаковым; как у старателей раскрывались сердца и сундуки с кристаллами — стоило нам отрекомендоваться, что мы от Ферсмана и Крыжановского. Нам удалось прислать в лабораторию несколько ящиков кварца.

В те годы кварц господствовал в лаборатории. На столе Г. Г. Леммлейна громоздились груды мелких кристалликов, привезенных им из Грузии. На них он изучал коррозию, регенерацию, скелетные формы, двойники.

А. В. Шубников исследовал механические свойства кварца, в частности фигуры удара и давления. В лаборатории не было больших нагрузочных устройств, и Е. В. Цинзерлинг проводила механические испытания на большом прессе Бринеля в Физико-техническом институте (ФТИ). Перед испытанием кварцевые срезы протравливали, чтобы выделить монокристальную область. Каково же было изумление Е. В. Цинзерлинг, а потом и всей лаборатории, когда, протравив кварц не до, а после вдавливания, она впервые обнаружила любопытную картину — ныне всем известную как результат механического двойникования. Алексей Васильевич тут же повторил травление своими руками. На следующий день он и Е. В. Цинзерлинг поехали в ФТИ, взяв с собой много образцов, чтобы получить фигуры удара и давления на разных срезах. Несколько дней в лаборатории говорили и думали только о загадочных фигурах травления. А. В. Шубников и Г. Г. Леммлейн спорили о причинах их возникновения, отбрасывая одну гипотезу за другой.