Загадка стали давала пищу для всевозможных поверий. Самое стойкое из них рассказывает на языке символов об объединении Британии и водворении в ней законного порядка после ухода римлян. Я имею в виду легендарный меч короля Артура – Экскалибур, которому приписывали волшебную силу. В сознании людей он ассоциировался с законным суверенитетом страны.
Легко понять, почему во времена хлипких мечей и почти беззащитных рыцарей добротная сталь в руках сильного воина означала победу цивилизации над хаосом. И так как выплавка стали превратилась в ритуал, полагали, что магия имеет к ней прямое отношение.
Особенно ярко это видно на примере Японии. Ковка самурайского меча занимала несколько недель и была частью религиозной церемонии. Амэ-но муракумо-но цуруги («небесный меч из кучевых облаков») – легендарное японское оружие, которым великий воин Ямато Такеру подчинил ветер и наголову разбил всех своих врагов. За всеми фантастическими историями и ритуалами стоит вполне здравая идея: бывают мечи в десятки раз тверже и острее прочих. К XV веку оружейная сталь, которую самураи ковали собственноручно, была лучшей в мире. Она держала первенство еще пять веков, пока в XX веке не появилась наука металлургия.
Самурайские мечи ковали из особого сорта стали тамахаганэ, это слово означает «алмазная сталь». Ее и сейчас получают из железной руды (или магнитного железняка, когда-то из него делали компасы), которая входит в состав черного вулканического тихоокеанского песка. Сталь выплавляют в огромном глиняном сосуде татара высотой и шириной более метра и длиной более трех с половиной метров, в котором сначала разжигают огонь (чтобы затвердела глина), а затем методично заполняют эту керамическую печку слоями черного песка и древесного угля. Процесс занимает около недели и требует неусыпного контроля: бригада из четырех-пяти человек следит, чтобы не падала температура, и раздувает пламя ручными мехами. В конце концов татару раскалывают, из пепла и остатков песка и угля вынимают слитки стали тамахаганэ. Эти комья обесцвеченного металла довольно невзрачны, но есть в них кое-что особенное, а именно разное содержание углерода – от очень низкого до очень высокого. Настоящий самурай умел отличить твердую, но хрупкую высокоуглеродистую сталь от крепкой, но сравнительно мягкой низкоуглеродистой стали на глаз, на ощупь и на слух (по звуку от удара). Слитки сортировали. Для средней части меча подходила только низкоуглеродистая сталь, которая придавала клинку невероятную крепость – он не ломался в бою. По краям меча наваривали высокоуглеродистую сталь, хрупкую, но очень твердую, пригодную для острейшей заточки. Мастера убивали сразу двух зайцев: обложив прочную низкоуглеродистую сталь высокоуглеродистой, получали мечи, способные выдерживать удары других мечей и на лету рубить головы врагам. В это было невозможно поверить.
Пока не началась Промышленная революция, никому не удавалось получить сталь прочнее и тверже самурайской. А когда это время наступило и в Европе началась большая стройка, для возведения железных дорог и мостов уже использовали чугун – его можно было производить в огромных количествах и разливать в формы. К сожалению, при определенных условиях он ломался и крошился. И эти условия возникали тем чаще, чем смелее была инженерная мысль.
Одна из самых страшных катастроф случилась в Шотландии в ночь на 29 декабря 1879 года. Чугунный железнодорожный мост через реку Тэй – самый длинный мост в мире – рухнул под порывом зимнего штормового ветра. Поезд с семьюдесятью пятью пассажирами упал в воду, унося жизни всех, кто в нем находился. Трагедия подтвердила догадки скептиков: чугун не годился для больших инженерных сооружений. Была необходима самурайская сталь, но только массового производства.
В один прекрасный день на заседании Британской ассоциации по распространению научных знаний некий инженер из Шеффилда объявил, что знает, как сделать такую сталь. Это был Генри Бессемер. Производство стали по методу Бессемера не требовало кропотливого труда самураев, однако давало тонны жидкой стали. Это была настоящая технологическая революция.
Так называемый бессемеровский процесс был гениально прост. В результате вдувания воздуха в расплавленное железо кислород вступал в реакцию с углеродом и вытеснял его в виде углекислого газа. Здесь инженеру пригодилось знание химии – производство стали было впервые поставлено на научные рельсы. Реакция между кислородом и углеродом была неожиданно мощной, так что выделялось огромное количество тепла, которое повышало температуру стали и поддерживало ее в жидком состоянии. Процесс был достаточно прост, чтобы внедрить его в промышленных масштабах.
Единственная проблема заключалась в том, что бессемеровский процесс не работал. Во всяком случае, так говорили те, кто пытался осуществить его на практике. Разгневанные фабриканты требовали вернуть им деньги. Незадолго до этого они купили у Бессемера лицензию и вложили немалые средства в оборудование, а в итоге получили хрупкое железо. Бессемер не знал, что им ответить. Он просто не мог взять в толк, почему успех был столь переменчив, и продолжал совершенствовать технологию.
Помог металлург Роберт Форестер Машет. Он предложил сначала удалять весь углерод из железа, а потом добавлять ровно один процент. Прежде, наоборот, содержание углерода снижали до одного процента, что с трудом удавалось, поскольку сталелитейные компании брали железо из разных источников. Метод сработал, и процесс плавки стал давать устойчивый результат.
Разумеется, когда Бессемер попытался заинтересовать мир новым, усовершенствованным процессом получения стали, его поначалу не слушали, полагая, что имеют дело с очередным обманом. Люди были твердо убеждены в том, что из жидкого железа нельзя получить сталь и что Бессемер самый настоящий мошенник. В итоге ему ничего не оставалось, как открыть собственный сталелитейный завод и начать производство качественной стали. Спустя несколько лет фирма «Генри Бессемер и компания» выплавляла сталь в таких объемах и по такой низкой стоимости, что Бессемер купил наконец лицензию и озолотился. Начался век машин.
Мог ли Брайан оказаться вторым Генри Бессемером? Что, если он набрел на открытие? И пусть Брайан не понимал его сути, а вдруг электрическое или магнитное поле действительно меняет структуру кристаллов на кромке бритвы? Сначала мы смеемся над мечтателями, а после краснеем от стыда – сколько уже было таких историй. Мало кто верил, что можно создать летающие аппараты тяжелее воздуха, а теперь все мы летаем самолетами. Появление телевизоров, мобильных телефонов, компьютеров сопровождалось насмешками и недоверием.
До XX века стальные лезвия и хирургические ножи были весьма дороги. Их делали вручную из высококачественной стали – она одна обеспечивала такую острую заточку, что можно было без усилий гладко сбривать на лице ненужные волосы. (Всякий, кто хоть раз пользовался тупым лезвием, слишком хорошо знает, какую острую боль причиняет малейшая заминка.) Поскольку от воды и воздуха сталь ржавеет, чистка лезвий притупляет их – влага буквально разъедает тонкий режущий край. По этой причине столетиями бритье начиналось с правки бритвы: лезвие точили, водя им взад-вперед по специальному кожаному ремню. Возможно, вы сочтете, что кожа чересчур мягкий материал для этого, и будете совершенно правы. Заточку производит мелкая керамическая пудра, которой обрабатывают ремень: раньше использовали крокус (оксид железа), но в наши дни в основном применяют алмазный порошок. Если водить стальным лезвием по такому ремню, чрезвычайно твердые алмазные песчинки будут стачивать крошечные частицы металла, выравнивая тончайшую режущую кромку.
Все изменилось, когда американский бизнесмен по имени Кинг Кэмп Жиллетт изготовил из дешевой бессемеровской стали первые одноразовые лезвия. Они предназначались для массового рынка. Идея была в том, что копеечное лезвие проще выбросить, чем заново точить. В 1903 году Жиллетт продал пятьдесят одну бритву и 168 лезвий. На следующий год он продал уже 90 884 бритвы и 123 648 лезвий. К 1915 году корпорация открыла заводы в США, Канаде, Англии, Франции и Германии, и количество проданных лезвий перевалило за семьдесят миллионов. Теперь не нужно было ходить к цирюльнику, в каждой ванной комнате имелся одноразовый бритвенный станок. Так обстоит дело и по сей день. Есть немало сторонников дедовских принципов в питании, но что-то никто не хочет стричься медными ножницами или бриться тупым лезвием.
Жиллетт все правильно рассчитал. Несомненно, одной из причин его успеха было то, что лезвия быстро портились. Если даже они не тупились от частого бритья, то они попросту ржавели. Однако на одноразовых станках история не закончилась. Новая идея лежала на поверхности, и для открытия нужен был только толчок.
Жиллетт все правильно рассчитал. Несомненно, одной из причин его успеха было то, что лезвия быстро портились. Если даже они не тупились от частого бритья, то они попросту ржавели. Однако на одноразовых станках история не закончилась. Новая идея лежала на поверхности, и для открытия нужен был только толчок.
В 1913 году, когда европейские страны усердно готовились к мировой войне, в одной из металлургических лабораторий Шеффилда Гарри Брирли искал новый улучшенный сплав для орудийных стволов. Он добавлял к стали разные элементы, отливал образцы и механически испытывал их на прочность. Брирли знал, что сталь – это сплав железа и углерода и что всевозможные примеси могут улучшить или разрушить ее свойства. Но никто в то время не знал, почему так происходит. Поэтому Брирли продолжал свои эксперименты: плавил сталь, добавлял к ней разные присадки и оценивал результат. Сегодня это был алюминий, завтра – никель.
Но все поиски были тщетны. Когда очередной образец оказывался недостаточно прочным, Брирли швырял его в угол. Примерно через месяц его настигло озарение. Проходя мимо кучи ржавого хлама, он заметил яркие блестки. Гарри мог не забивать себе голову и, например, отправиться вместо этого в паб. Он, однако, остановился, выудил из кучи хлама единственный не заржавевший образец и сразу же все понял. В руках у него был первый в мире слиток нержавеющей стали.
Случайно добавив нужное количество хрома и углерода, Брирли создал особую кристаллическую решетку, в которой атомы хрома и углерода были вставлены в кристаллы железа. От хрома сплав не стал прочнее, поэтому Брирли выбросил неудачный образец, но хром сделал кое-что поинтереснее. Обычно при контакте с воздухом и водой железо на поверхности стали вступает в реакцию с кислородом и образуется оксид железа – красно-оранжевый минерал, известный как ржавчина. Ее можно соскрести, но тогда для коррозии откроется новый слой стали. Это вечная проблема стальных изделий. Поэтому автомобили и мосты в обязательном порядке красят. Но присутствие хрома все меняет. Он, как услужливый гость, спешит впереди хозяев, атомов железа, навстречу кислороду и вступает с ним в контакт. Образуется оксид хрома, прозрачный и твердый, который плотно прилегает к поверхности стали, то есть не отслаивается, и к тому же совершенно незаметен. Это невидимое химическое защитное покрытие. Более того, науке теперь известно, что оно способно к регенерации; то есть если вы поцарапаете нержавеющую сталь и даже разрушите защитный слой, он самовосстановится.
Брирли попробовал сделать первые в мире ножи из нержавеющей стали, но тут же возникли трудности. Новый металл был все же недостаточно тверд, чтобы из него получилось острое лезвие, и такие ножи вскоре стали называть «нережущими». Собственно, как раз поэтому Брирли в свое время отверг этот сплав, чересчур мягкий для пушечных стволов. Как потом выяснилось, недостаток твердости в чем-то даже удобен. Скажем, из такой стали можно делать вещи сложной формы. Вот почему непременным атрибутом английской кухни стала раковина из нержавейки. Ничто ее не берет, она всегда сверкает; что в нее ни брось, все исчезнет в сливном отверстии. Нержавейка идеально подходит миру, где хотят избавиться от отходов как можно быстрее и проще, будь то жир, отбеливатель или кислота. Она потеснила привычные керамические мойки и сделала бы то же самое с унитазами, если бы мы этого захотели. Однако мы все же недостаточно доверяем этому материалу, чтобы избавляться с его помощью от самых интимных отходов.
Нержавеющая сталь – это метафора современной жизни. Сияющая, опрятная на вид, практически неуничтожимая и при этом весьма демократичная. Менее чем за сто лет она стала близка нам, как никакой другой металл, ведь мы каждый божий день кладем ее в рот. Потому что Брирли в конце концов получил из нержавейки столовые приборы – ножи, вилки и ложки. Прозрачный защитный слой оксида хрома делает ложки безвкусными: язык не касается металла, и слюна не вступает с ним в реакцию. Мы уже не знаем, какова ложка или вилка на вкус. Нержавеющая сталь часто используется в искусстве и архитектуре именно потому, что ее сияющая поверхность кажется неуязвимой. Скульптура Аниша Капура «Врата облаков» в Чикаго – яркое тому подтверждение. Мы видим себя в ней как в зеркале: современных, бесстрастных, победивших грязь и хаос. Мы представляем себя такими же непобедимыми, как нержавеющая сталь.
Получив прочную сталь, пригодную для столовых приборов, металлурги заодно подарили нам нержавеющую бритву. Мир не знал более тонкого лезвия. Оно изменило столь многие лица и тела! Мы приручили опасную бритву, но невольно произвели на свет любимое оружие уличной шпаны – дешевое, надежное, а главное, ультраострое, способное прорезать несколько слоев одежды из кожи, шерсти и хлопка, а также человеческую кожу, что лично мне было слишком хорошо известно…
Все это пронеслось в моей голове, пока мы с Брайаном говорили о его новой технологии заточки бритвенных лезвий из нержавейки. Поскольку эта сталь – твердая, прочная, пригодная к заточке – в последние тысячелетия создавалась, как правило, методом проб и ошибок, разве кто-нибудь, пусть и не имея надлежащего образования, не мог случайно изобрести новый способ? Мир материалов на микроскопическом уровне так велик и сложен, что пока мы изучили только ничтожную его часть.
Была уже ночь, когда мы вышли из паба. Брайан пожал мне руку и обещал звонить. Удаляясь шаткой походкой по Дублинской улице, освещенной желтым светом натриевых фонарей, он обернулся и пьяным голосом проорал: «Салют богу стали!» Полагаю, он имел в виду Гефеста, греческого бога металла, огня и вулканов, которого принято изображать кузнецом за наковальней. Гефест страдал физическими недостатками, тело его было изуродовано. Вполне возможно, сказалось отравление мышьяком, в те времена обычное среди кузнецов (мышьяк применяли при выплавке бронзы), оно вызывало хромоту и рак кожи. Я посмотрел на Брайана, ковылявшего прочь со своей тростью, вспомнил его красное лицо и в который раз задумался, кто же он такой на самом деле.
2. Разнообразие
Мы не мыслим своей жизни без бумаги и легко забываем, что бóльшую часть человеческой истории она была редким и дорогим материалом. Просыпаясь поутру, мы видим бумагу на стенах в виде фотографий, постеров, обоев, наконец. Мы идем в уборную и пользуемся там туалетной бумагой, отсутствие которой быстро вызывает личный кризис. На кухне мы находим бумагу в виде цветного картона. Из него сделаны коробки, в которых наши хлопья для завтрака поют свою шумную утреннюю песенку. Фруктовый сок и молоко хранятся в бумажных пакетах, покрытых изнутри воском. Чайные листья собраны в бумажный пакетик, чтобы удобно было погружать их в кипяток и вынимать из него, и фильтры в нашей кофемашине тоже сделаны из бумаги. После завтрака можно отправляться на очередную встречу с миром, но мы редко делаем это, не захватив с собой бумагу в форме денежных купюр, журналов и книг. Даже если мы выходим из дома без бумаги, она быстро у нас появляется в виде билетов на транспорт, газет, чека за купленный на ходу пирожок или сэндвич. Работа большинства людей связана с канцелярской рутиной. Несмотря на все разговоры о безбумажном документообороте, это так и не случилось и вряд ли случится в обозримом будущем, потому что слишком велико наше доверие к бумаге как хранительнице информации. Непременным атрибутом ланча являются бумажные салфетки, без которых немыслимы стандарты личной гигиены. В магазинах полным-полно бумажных этикеток, без которых мы бы не знали, что и по какой цене покупаем. Чтобы отвезти покупки домой, мы часто кладем их в бумажные пакеты. Дома мы иногда заворачиваем их в подарочную бумагу и прикладываем поздравительную открытку в бумажном конверте. Фотографии с вечеринки мы печатаем на фотобумаге – это наша материальная история. Перед сном мы читаем книги, сморкаемся в бумажные платочки и снова идем в туалет, чтобы еще раз интимно соприкоснуться с туалетной бумагой, прежде чем погрузиться в сладкий сон (или кошмарный, про мир без бумаги). Так что же это за материал, к которому ныне мы так привыкли?
Писчая бумагаОсновные этапы бумажного производства (набросок из моей записной книжки)
Писчая бумага кажется ровной, гладкой, без разрывов, но это обман. Бумага – это пучки крошечных тонких волокон, похожие на снопы сена. Мы не можем пощупать эту сложную структуру, потому что она создана на микроскопическом уровне, недоступном нашему осязанию. Бумага нам кажется гладкой из-за уменьшения масштаба – так Земля из космоса кажется идеально круглой, вблизи же мы видим щедрую россыпь холмов, долин и гор.