Семь элементов, которые изменили мир - Джон Браун

Феста дель Реденторе посвящена окончанию эпидемии чумы, которая свирепствовала в Венеции в 1576–1577 гг. и унесла жизни 51 000 венецианцев, в том числе и Тициана, великого живописца эпохи Возрождения. В конце 1577 г., когда чума отступила, на острове Джудекка был заложен первый камень в основание будущей церкви Иль Реденторе (Спасителя) в знак благодарности за избавление от бедствия. Был сооружен наплавной мост из барж между Джудеккой и главным островом лагуны, чтобы дож, верховный правитель Венецианской республики, мог пройти во главе процессии к церкви. Эта традиция сохраняется и по сей день, правда, уже без дожа.

Венеция возникла на топких малярийных островах лагуны и к XIII в. превратилась в процветающий общепризнанный центр торговли западного мира. Немного других городов внесли больший вклад в развитие живописи, скульптуры, архитектуры и музыки. Феста дель Реденторе – это праздник, прославляющий силу духа города, проявленную в трудные времена. Мы наблюдаем, как ракеты взлетают в небо и взрываются в вышине, разбрасывая вокруг сотни разноцветных искр. Атомы разных химических элементов придают праздничным огням особый цвет: медь – синий, стронций – красный, натрий – желтый [1]. Но среди них один имеет важнейшее значение. Это углерод. Без него ракеты никогда не оторвались бы от земли.

Углерод – один из компонентов черного пороха. В Древнем Китае, где впервые стали устраивать фейерверки, его источником служил мед; чем лучше он был высушен, тем больше в нем содержалось углерода. Как свидетельствуют древние источники, взрывчатая смесь опаляла руки и лица и даже служила причиной пожара домов. Позднее в качестве горючего вещества черного пороха стали применяться древесный уголь, изготавливаемый путем карбонизации (специального обжига) древесины [2]. Сейчас, как и во время первых фейерверков Феста дель Реденторе несколько столетий тому назад, главным веществом в ракетах остается углерод.

Материал, из которого в основном и построена Венеция, также непосредственно связан с углеродом. Чаще всего в городе использовалась разновидность известняка, которая добывается на полуострове Истрии, когда-то входившем во владения Республики. Из истрийского известняка изготовлены колонны, арки и фасады исторических венецианских палаццо. Удобный в обработке и устойчивый к воздействию погодных условий, этот минерал можно встретить в городе повсюду. Углерод также содержится в бумаге и чернилах, с помощью которых Венеция зафиксировала для потомков свои выдающиеся художественные и интеллектуальные достижения, и в деревянных кораблях – на них венецианцы вели войны, укрепляя могущество Республики [3].

Удивительная способность атомов углерода связываться друг с другом и образовывать длинные цепочки и кольца делает углерод одним из универсальных элементов [4]. К структурам углерода добавляются другие элементы, образуя новые вещества, делающие наш мир необычайно сложным. Это фундамент не только Венецианской республики, но и всей человеческой цивилизации.

Углерод – становой хребет ДНК, хранящей генетический код нашего организма. Углерод – основа жизни [5].

Но сам по себе углерод практически бесполезен. Для его атома огромное значение имеет контекст, в который он помещен. Черный порох не взорвется, если его приготовить на основе чистого углерода, воспламеняющегося только при очень высокой температуре. Для ускорения горения углерода требуется окислитель, иначе ракеты праздничного фейерверка не смогут взлететь в небо. Поэтому в фейерверках для Феста дель Реденторе используется сложная смесь углерода и кислорода [6].

Чистый углерод очень редко находит применение. Он присутствует в графите, из которого делаются карандаши, и в бриллиантах. Используется в ювелирной промышленности и для изготовления буровых коронок. Графен, чисто углеродная решетка толщиной всего в один атом, скоро сможет вызвать кардинальные изменения в высокотехнологичных отраслях [7]. Но, чтобы менять мир, углерод, как правило, нуждается в других веществах.

Вспышка чумы стала одним из первых гвоздей, вбитых в гроб Венецианской республики. Слава ее с XVI в. начала клониться к закату. В мае 1797 г., когда войска Наполеона Бонапарта перекрыли вход в лагуну, Республика прекратила существовать – у Большого Совета Венеции не оставалось другого выбора, кроме как сдаться. С буддийским спокойствием дож снял corno (традиционный головной убор венецианских дожей) и передал его слуге со словами: «Возьми, это мне больше не понадобится» [8].

После падения Республики город освоил ремесло совершенно иного типа: он стал привлекать все больше и больше туристов. Теперь все лето исторические набережные и площади полны путешественников со всего мира, приезжающих полюбоваться на сокровища культурного наследия Венеции. Несмотря на модернизацию экономики, город выглядит во многом так же, как в момент падения Республики.

Отсутствие четырехколесного транспорта создает впечатление, будто технический прогресс обходит здешние земли стороной. Однако без самолетов, непрерывно приземляющихся в аэропорту Марко Поло, автомобилей и автобусов, движущихся по мосту Свободы, экономика Венеции не смогла бы существовать. Углерод не только делает возможным фейерверки над церковью Иль Реденторе, но и также снабжает топливом современный транспорт [9].

Из всех химических соединений на основе углерода углеводороды в наибольшей степени способствовали изменению мира. Они относятся к группе молекулярных соединений, образованных из водорода и углерода. Обычно, когда они смешиваются с кислородом из воздуха и горят, выделяется тепло. При такой изотермической реакции, если кислорода достаточно, выделяется также двуокись углерода и водяной пар [10].

В ископаемом топливе – каменном угле, нефти и газе – углерод предоставляет нам удобные обильные источники энергии, позволяющие изменять мир. Быстрое улучшение условий жизни и рост населения Земли, произошедшие за столетия после начала промышленной революции, оказались бы невозможны без этих видов топлива. Каменный уголь, нефть и газ и займут центральное место в истории об углероде.

Начну с каменного угля. Его использование серьезно активизировалось в период промышленной революции и позволило человечеству встать на путь глобального экономического роста. Затем пришел черед нефти, которая в конце XIX в. выкачивалась из колодцев и затем использовалась как дешевый и чистый источник яркого освещения, позволявшего удлинять время работы и отдыха. Однако лишь после появления автомобилей нефть поистине изменила мир. Автомобиль дает человеку свободу перемещения – возможность поехать, куда он хочет, в любое время. Но, помимо этого, нефть дает энергию глобальной сети грузового и пассажирского автомобильного, морского и авиационного транспорта и обеспечивает существование современного общества. И, наконец, природный газ – наиболее летучий из всех ископаемых видов топлива, который люди тысячелетиями рассматривали как нечто бесполезное, так как использовать его было слишком трудно. Теперь же он нашел широкое применение в электроэнергетике и может быстро перемещаться из мест добычи в места потребления. В конце истории об углероде я затрону важный вопрос: являются ли уголь, нефть и газ энергоносителями, масштабное потребление которых будет иметь катастрофические последствия для человечества?