Прыжок в прошлое. Эксперимент раскрывает тайны древних эпох

17. Производство стекла. Что самое хрупкое?

Археологам удалось доказать, что за много тысячелетий до того, как люди собственными руками сделали первое стекло, они пользовались естественными вулканическими стеклами. Не правда ли, это напоминает историю с металлами? Естественные стекла были результатом быстрого охлаждения лавы. Особенно полюбился людям обсидиан, своими названием он обязан римскому гражданину Обсидию, который привез его в Древний Рим из Эфиопии. Темный цвет, стеклянный блеск и острый излом обсидиана прельщали уже охотников древнего каменного века, выделывавших из него инструменты и оружие. Мелкие обсидиановый пластинки, одна за другой вставленные в рукоятку, служили земледельцам в качестве серпов при жатве зерновых. В Моравии обсидиан особенно высоко ценили производители прекрасной расписной неолитической керамики. Причем, чтобы заполучить его, им приходилось прилагать немалые усилия, поскольку ближайшие источники обсидиана находятся в Восточной Словакии и в массиве Токай в Венгрии. Оттуда обсидиан попадал не только в Моравию, но и в Чехию и Польшу. Известен нам и тот факт, что другое естественное стекло — влтавины, которые ныне являются ценным трофеем минералогических коллекций и любимым материалом ювелиров, использовали уже люди палеолита.

Изобретение искусственного стекла явилось новым Великим открытием человечества. Произошло это в пятом тысячелетии до н. э. в Шумере (следовательно, отсюда ведет свое начало не только история письменности и пива). Самые древние образцы искусственного стекла предстают перед нами в виде алкалиновой глазури (муравы), которая образовывала стеклянное покрытие на глиняных бусах и других предметах. Алкалиновая глазурь стала известной, правда, под неточным названием «египесткий фаянс» после зарождения ее производства в Бадаржане и особенно в Древнем Египте. Дальнейшее совершенствование технологических процессов привело к изготовлению цельностекольных украшений и сосудов.

По химическому составу древние искусственные стекла можно разделить на натриево-кальциевые и калиево-кальциевые. Первые получаются в процессе плавления окиси кремния — SiO2 (кварц, кремень) с углекислым кальцием (известняк, мрамор) и с жженой содой либо с сернокислым натрием и углем. Для калиевого стекла вместо соды использовался поташ. У так называемого «нормального стекла» состав следующий — Na2 O.6SiO2. Температура плавления и прочность повышаются, если натрий заменить калием. В древние времена, вплоть до средневековья, стекольщики производили стекломассу в два этапа. Сначала они получали при низких температурах из кварцевого песка, соды и других присадок так называемую фритту (нечистый полусплав), которую затем плавили при температуре около 1100 °C на плоских керамических сковородах. Стеклоплавильные печи появились лишь в Древнем Риме. Стекло подкашивали металлическими окислами. Бусы и другие украшения изготовляли навиванием стекольного волокна на штабик, нарезанием трубочки-заготовки либо литьем в формы. Выдувное стекло, использовавшееся главным образом в производстве сосудов, появилось лишь незадолго перед новым летосчислением, когда была изобретена стеклодувная трубка.

В Чехословакии мы встречаемся с первыми стеклянными изделиями на склоне позднего каменного века. Высокого мастерства впоследствии достигли главным образом кельты.

Благодаря экспериментам, число которых, правда, пока весьма скромно, у нас сейчас есть более полное представление о технологии изготовления стеклянного покрытия (глазури) и его использовании на глиняных предметах. Уже А. Лукас, лучший знаток древних ремесел, высказал на основе опытов гипотезу, как произошло открытие бирюзовой глазури: по чистой случайности в присутствии углекислого натрия (Na2 CO3) были обожжены силикатные горные породы, например, кварциты, которые в этот момент использовались, скажем, для измельчения малахитовой руды, идущей на изготовление красителей в косметике. Известно, что углекислый натрий (сода) встречается в египетских пустынях в естественном состоянии. Так на кремнистом камне появилась глазурь. Куда сложнее было объяснить, каким образом она переносилась на глиняные предметы.

К счастью, в иранском городе Куме до сих пор сохранились ремесленники, которые упорно держатся старинных приемов. Наблюдения за их работой, подкрепленные экспериментами, позволили проникнуть в суть этого производства. Кусмкий ремесленник добывал сырье в пересохшем русле ближайшей реки. Он отбрасывал известняковые гальки и оставлял только кварцевые, сложенные из жил молочно-белого кварца. Кварцевые валунчики он разбивал до величины гороховых зерен, а их в свою очередь перемалывал ручной каменной мельницей в порошок. Порошок смешивал с раствором резинового трагаканта в массу, из которой формовал двухсантиметровые бусины. Для более крупных изделий (например, солонок) бралась более сухая масса, а форма посыпалась сухим кварцевым порошком, чтобы избежать прилипания. Когда бусины на солнце высыхали и затвердевали, он просверливал в них лучковым сверлом отверстия.

Далее следовало приготовление глазурного порошка, главной составной частью которого являлась растительная зола. Такую золу в Куме употребляют и стекольщики, поскольку она содержит соду (углекислый натрий) и поташ (углекислый калий). Получают ее следующим образом: на засоленных полях собирают растения семейства солянок с видами солянки калиевой и солянки натриевой, которые потом сжигают в огромных кучах, где зола спекается в твердые блоки. В мастерской кумский ремесленник размалывал золу на ручной мельнице. Три ее части он смешивал с тремя частями гидратированной извести, двумя частями кварцевого порошка, добавлял полчасти древесного угля и один процент от общего объема смеси окисла меди. И глазирующий порошок готов! Мастер насыпал его на дно керамического сосуда, куда с небольшими зазорами помешал около ста бусин. Все закрывалось новым слоем глазирующего порошка, на который укладывалась новая порция бусин. Операция повторялась семь-восемь раз. Наполненный горшок ремесленник ставил в печь для обжига.

Эксперименты показали, что наилучшая температура для получения глазури равна приблизительно 1000 °C. При более низкой температуре, около 900 °C, мурава образуется грубая и бледная. Не годится и температура 1100 °C: происходит спекание бусин и порошка в сплошную твердую массу.

После двенадцати часов обжига и двенадцати часов охлаждения мастер извлекал горшок из печи и из него вываливал содержимое. Изделия по все своей поверхности были покрыты гладким слоем глазури и легко вылущивались из окружающей массы.

Образовавшаяся глазурь, которую специалисты изучали в срезах (тончайшие, в сотые доли миллиметра, пластины, которые можно рассматривать только под микроскопом), имела толщину от 0,15 до 0,35 мм и состояла из чистого стекла голубого цвета. К поверхности интенсивность окраски увеличивалась Толщина переходного слоя, в котором масса бусины более или менее была пропитана голубоватым либо голубовато-зеленым стеклом, колебалась от 0,6 до 1,5 мм. Образование глазури можно объяснить приблизительно так. Когда сосуд с бусинами и глазирующим порошком был разогрет до температуры свыше 850 °C, углекислые соли и гидратированная известь вступили в реакцию с окислами натрия и калия и карбонатом кальция. Эти вещества стали летучими активно вступили в реакцию с кварцем бусин и образовали силикаты натрия и калия, иными словами, глазурь. Превращение карбонатов в окислы при содействии гидратированной извести было неизбежным, ибо в противном случае как карбонаты натрия, так и карбонаты калия только бы растворились, но не стали бы летучими.

Окрашивание глазури в бирюзовый цвет медью происходило, по всей вероятности, следующим образом: определенная часть окислов меди в глазирующем порошке вступала в реакцию с поваренной солью (NaCl) и образовывала двухлористую медь (CuCl2), которая распадалась на хлористую медь (CuCl) и на хлор при температуре 993 °C. Далее, по всей вероятности, имела место значительная концентрация меди на стадии пара при температуре обжига 1000 °C. Медь вступала в реакцию с образовавшейся глазурью и изменяла ее окраску на ярко-бирюзовую.

Сложность изготовления изделий из стекла и их красота были причиной того, что люди расставались с ними с большой неохотой. Они передавались по наследству из поколения в поколение. У некоторых из них была чрезвычайно сложная судьба. Вот один пример. Недавно Кристина Марешова обнаружила на шее пожилой женщины в захоронении VIII столетия в Вадах у Угерске-Градиште ожерелье, составленное из нескольких бусин. Самой красивой среди них была стеклянная мозаичная бусина с изображением человеческого лица, какие изготовляли стекольные мастерские в египетской Александрии, позднее в Сибири и Италии в период от I столетия до н. э. до II столетия н. э. Пока вы пытаетесь заполнить этот огромный временной и пространственный отрезок гипотезами о том, как бусина попала на шею славянской женщины, мы расскажем вам, как она могла быть изготовлена.

Темно-синяя стеклянная бусина бочонкообразной формы диаметром около 15 мм и толщиной 13 мм перехвачена по периметру пятимиллиметровым пояском, разделенным на шесть приблизительно равных прямоугольных клеточек, которые поочередно заполнены желтой стекловидной пастой и изображением человеческого лица. Судя по экспериментам, древние ремесленники сначала, вероятно, сделали цилиндрическое ядро путем навивания стеклянных нитей вокруг металлического стержня. Потом изготовили из стекла кобальтового цвета толщиной 2 мм на обоих концах ядра колпачки, между которыми в его средней части осталась канавка. В нее были вставлены и укреплены желтой стекловидной пастой три пластиночки с изображением человеческого лица. После этого оставалось лишь отшлифовать и отполировать бусину.

Человеческое лицо мастера изобразили чередованием сегментов из белой и черной стекловидной массы. Поступали они, видимо, так: пространство для линий, изображающих лицо, ограничили металлическими полосками, обмазанными глиной, чтобы к ним не прилипала белая стекловидная паста. После ее остывания полоски вытянули, а возникшие пустоты заполнили черной стекловидной пастой.

Все изображения человеческого лица по существу идентичны, отличаются только величиной. Это подтверждает гипотезу, проверенную экспериментально, что лицо изготовили в большем размере, а затем перевели в нужный масштаб и разрезали поперек на пластинки.