О минералогии

Минералогия – это наука о минералах. Минералы окружали человека всегда и интерес к ним проявляли ученые еще в античные времена. Импульсом к зарождению и развитию минералогии в первый период служили находки естественных кристаллов кварца, пирита, гематита, кальцита, самородной меди. И уже Аристотель (384–322 гг. до н. э.) и Теофраст (372–287 гг. до н. э.) ссылаются на работы предшествующих исследователей в области минералогии. Аристотель упоминает о минералогии в своей "Метеорологии"; Теофраст написал трактат "О камнях", который был, по-видимому, одной из первых специальных работ о минералогии. Нельзя не упомянуть и так называемые Платоновы тела (Рис. 1), которые привлекали особое внимание древнегреческих математиков и философов пифагорийской школы еще до Платона. Платоновы тела представляют собой геометрические формы с одинаковыми гранями, одинаковыми вершинами и одинаковыми ребрами.

Пять таких тел, а именно: тетраэдр с четырьмя гранями в виде равносторонних треугольников, октаедр, который состоит из восьми граней в виде равносторонних треугольников, куб с шестью квадратными гранями, икосаэдр – с двенадцатью гранями в виде равносторонних треугольников и додекаэдр с двенадцатью гранями в виде правильных пятиугольников, символизировали четыре основных элемента: огонь (тетраэдр), воздух (октаэдр), воду (икосаэдр) и землю (куб). Согласно логике греческих философов, чтобы уничтожить воду (икосаэдр) огнем (тетраэдр) и воздухом (октаэдр), необходимы одна частица огня и две частицы воздуха, так как число граней икосаэдра равно сумме числа граней одного тетраэдра и двух октаэдров. Платон разделил равносторонние треугольники медианами на шесть прямоугольных треугольников, гипотенузы которых вдвое длинные меньших катетов, заложив идею "необходимости" шести кристаллографических систем, за которыми и группируют на данное время кристаллы.

Многим известна "Естественная история" римского ученого Плиния Старшего, куда вошли четыре трактата по минералогии; она была написана в 40–50-х годах н. э. После заката Римской империи до средних веков никаких научных публикаций на тему минералогии не известно. В средние века наиболее причудливые особенности природы привлекли к себе внимание ряда авторов, в описаниях которых тесно переплетаются и наблюдения, и предрассудки. Минералам приписывались магические или целительные свойства в соответствии с их внешним видом или редкой встречаемостью.

В 1280 году Альберт Магнус впервые высказал интересную мысль о том, что минералы характеризуются определенной конкретной формой – идея, которая в дальнейшем была развита французским кристаллографом Гаюи и стала основным законом кристаллохимии. Именно к этому времени относятся "Лапидарии" – книги о магических свойствах камней.

Позднее, однако, начались более серьезные минералогические исследования, и в монографии "О природе ископаемых" чешского ученого Георга Бауэра (1494–1555), известного под именем Георгиуса Агриколы, имеется раздел, где минералы классифицируются на основе диагностических свойств – по плотности, твердости и т. д. В труде "История драгоценных камней и гранильного искусства" (1609) Де-Боодта мы находим взгляды, значительно более близкие к современным взглядам минералогии, а некоторые наблюдения автора не потеряли значения и в наши дни. В 1611 г. известный математик и астроном И. Кеплер на основе особенностей геометрии пяты Платонових тел показал возможность получения одних форм из других путем притупления их ребер и тем самым развил идею о побежалости кристаллических форм и о возможности сосуществования в одном кристалле разных кристаллических форм (комбинаций). Кроме того, Кеплер сделал попытку объяснить правильную форму снежинок (Рис. 2).

Датой зарождения научной минералогии считают 1669 г., когда датский врач Н. Стенсен, более известный под латинизированным именем Н.Стенон опубликовал во Флоренции диссертацию, в которой были изложены результаты разнообразных геологические и минералогических наблюдений – а именно результаты измерений кристаллов кварца (Рис. 3), на основе чего был сделан вывод о том, что углы между соответствующими гранями этих кристаллов всегда одинаковые независимо от формы и размеров кристаллов.

В 1784 году французский профессор минералогии и кристаллографии Рене Жюст Гаюи, известный как почетный член Парижської академии и как аббат Гаюи, развил свою теорию строения кристаллов, так называемую "теорию уменьшения", и сформулировал второй основной закон кристаллографии – закон рациональных отношений параметров. К этому периоду относится разработка немецким минералогом и кристалографом К. Вейсом третьего основного закона кристаллографии, известного как закон зон, который устанавливает зависимость между расположением граней и ребер кристалла. Основы внутреннего строения минералов можно связать с именем выдающегося русского кристаллографа Е.С. Федорова. В его известном произведении "Симметрия правильных систем фигур" (1890 г.) выведены все возможные геометрические законы, которые руководят расположением в кристаллах атомов, ионов, молекул.