Тайны стекла: между мифом и наукой | 2025-11-21T23:58:35

Меня занесло в тему стекла и столько всего интересного узнал, делюсь. Все началось с того, что я прочитал про суперкритическое состояние вещества — оказалось, что линия, разделяющая жидкое и газообразное состояние на графике давления и температуры в какой-то момент обрывается, и дальше находится состояние вещества, которое ни то, ни сё. Начал читать про состояния (фазы) веществ, и наткнулся на то, что стекло это по сути состояние между жидким и твердым. Мол, оно течет, просто медленно. Этот миф популярен благодаря наблюдениям за средневековыми окнами, где стекло часто толще внизу, что приписывали «течению» под действием гравитации, и он даже упоминался в школьных учебниках. На самом деле стекло — это аморфное твёрдое тело с чрезвычайно высокой вязкостью при комнатной температуре, и оно не течёт заметно даже за миллиарды лет; неравномерная толщина старых стёкол объясняется технологиями производства, когда более толстый край устанавливали вниз для устойчивости.

Дальше полез почитать про стекло еще. Оказалось, что причина, по которой стекло может быть прозрачным коренится в квантовой механике, конкретно в электронной структуре материала, а не из-за плотности частиц. Суть в том, что для поглощения фотона электрон должен перейти с одного энергетического уровня на другой, но в диоксиде кремния ширина запрещённой зоны (band gap) настолько велика, что энергии фотонов видимого света физически не хватает для совершения этого «прыжка». В результате свет просто не может взаимодействовать с электронами и проходит сквозь материал насквозь, в то время как более высокоэнергетичное ультрафиолетовое излучение уже способно преодолеть этот барьер и поэтому поглощается стеклом.

Еще оказалось, что расплавленное стекло проводит ток. Причем механизм проводимости принципиально отличается от того, как проводят ток металлы. В медном проводе ток — это поток свободных электронов. В холодном стекле (изоляторе) электроны жестко связаны, а ионы заблокированы в твердой решетке.Но когда вы нагреваете стекло до расплавленного состояния (обычно выше 1000 градусов для силикатных), тепловая энергия разрушает жесткие связи решетки и стекло становится жидкостью, и ионы получают свободу передвижения. Ток в расплавленном стекле — это физическое перемещение заряженных атомов (ионная проводимость), а не просто «перетекание» электронов.

Зеленый оттенок, который вы видите с торца обычного стекла (как на картинке приложенной), оказывается, вызван ионами железа, присутствующими в виде примесей (~0.1%). Песок — это природный материал, и «вычистить» из него железо до нуля сложно и дорого. Осветленное стекло, где в десятки раз меньше ионов железа, оказывается, используют в солнечных панелях, и не для того, чтобы оно просто было прозрачнее. Железо жадно поглощает инфракрасный спектр (тепловую энергию), снижая КПД панели. Убирая железо, мы позволяем максимуму энергии дойти до кремниевых ячеек.

Ну и напоследок, самое «взрывающее мозг» (в буквальном смысле). Существуют так называемые «Батавские слёзки» (Prince Rupert’s drops). Если капнуть расплавленным стеклом в ледяную воду, внешняя оболочка капли остывает и затвердевает мгновенно, в то время как внутренняя часть всё ещё остаётся жидкой. Остывая, сердцевина пытается сжаться, но застывшая корка ей не дает. В итоге внутри капли консервируется колоссальное механическое напряжение (до 700 МПа).

Физика этого процесса создает парадокс: «головку» такой капли можно бить молотком, и она выдержит, так как сжатие поверхности делает её невероятно прочной (тот же принцип используется в закаленном стекле смартфонов). Но стоит лишь надломить тонкий хвостик, как баланс сил нарушается, и волна разрушения проходит по капле со скоростью пули (около 1,5 км/с), превращая её в стеклянную пыль прямо в руках.

А еще в физике есть понятие «металлические стёкла» (amorphous metals). Если охладить расплавленный металл со скоростью миллион градусов в секунду, атомы не успеют выстроиться в кристаллическую решетку и застынут в хаосе. Такой «стеклянный металл» обладает уникальной магнитной проницаемостью и прочнее титана, потому что в нём нет дефектов кристаллической решетки, по которым обычно идет разрушение. Так что стекло — это гораздо более широкое понятие, чем просто прозрачная субстанция в наших окнах 🙂

Единственный пример штучки из этого материала, аморфного металла, Liquidmetal, который я встречал — не поверите , скрепка iPhone.

Кстати, та самая аморфная структура стекла, о которой я писал выше, даёт ему неожиданное преимущество — сверхъестественную остроту. Если взять скальпель из лучшей хирургической стали и посмотреть на него под электронным микроскопом, его лезвие будет похоже на рваную пилу. Это неизбежно: сталь состоит из кристаллических зерен, и заточить её ровнее размера зерна невозможно.

А вот обсидиан (вулканическое стекло) при раскалывании дает кромку толщиной всего в 3 нанометра (это примерно 1/30000 толщины человеческого волоса). В этом нет магии, просто у стекла нет кристаллической решетки, которая мешала бы сделать идеально ровный скол вплоть до молекулярного уровня. Поэтому обсидиановые скальпели до сих пор используют в сложнейших операциях на глазах — разрез получается настолько чистым, что клетки ткани травмируются минимально, и заживление идет быстрее.

И еще один мощный инженерный кейс — витрификация (остекловывание). Именно стекло человечество выбрало как самый надежный «сейф» для ядерных отходов. Жидкие радиоактивные отходы смешивают со специальными добавками, плавят и остужают в блоках. Хитрость в том, что опасные изотопы не просто залиты внутрь, они химически встраиваются в атомную сетку стекла. Стекло химически инертно, оно не ржавеет, как металл, и не разлагается тысячи лет. Это, пожалуй, единственный материал, которому инженеры доверяют хранение опасных веществ на геологических масштабах времени. Да, на разложение выброшенной вами бутылки уйдет где-то миллион лет.

Ну и последнее. Если копнуть в историю, выясняется, что римляне занимались нанотехнологиями за 1600 лет до того, как мы придумали само это слово. В Британском музее стоит «Кубок Ликурга» (IV век н.э.). Если смотреть на него при обычном освещении — он зеленоватый и непрозрачный. Но если поместить источник света внутрь кубка, стекло вспыхивает ярко-красным рубиновым цветом.

До 1990-х годов ученые не могли понять, как это сделано. Электронный микроскоп показал: римские мастера добавили в стекло золото и серебро, размолотые до наночастиц размером около 50 нанометров (это в 1000-1800 раз тоньше волоса). Именно такой размер частиц запускает квантовый эффект поверхностного плазмонного резонанса: электроны в металле начинают колебаться так, что поглощают одни длины волн и пропускают другие в зависимости от угла падения света. Самое смешное, что римляне сделали это эмпирически, «на глаз», а мы только сейчас научились повторять это сознательно в фотонике. Ну насколько можно на глаз оперировать золотой пылью 50 нм. Этот момент потребовал дополнительного гуглежа.

Римляне вряд ли могли механически размолоть металл до 50 нанометров — у них не было таких жерновов.

Вероятнее всего, они добавляли золото и серебро в виде солей или фольги в расплавленную стеклянную массу. Наночастицы образовывались не путем дробления, а путем кристаллизации и осаждения из расплава при очень точном температурном режиме («наводке» стекла). Это еще более сложная химия, чем просто помол.

Самое поразительное не то, что они это сделали, а то, что пропорция золота к серебру была выдержана идеально. Если изменить концентрацию золота всего на 1%, цвет уже не будет таким чистым рубиновым. Это говорит о том, что мастера владели технологией невероятно точно, хотя, вероятно, не понимали механизма. Ну и то, что у них было дохрена времени на всякую ерунду;) видимо, много поколений положили на это жизнь экспериментов. Потому что непонятно зачем это все.

Существует красивая гипотеза (не доказанная, но популярная), что кубок мог использоваться как детектор. Если налить в него другую жидкость (например, спирт с примесями или яд), коэффициент преломления меняется, и цвет «вспышки» может измениться.

Илья Мечников: Жизнь в борьбе за науку | 2025-11-13T04:53:34

Читал тут биографию Мечникова (не знаю, как меня уж занесло) и подумал, как много может поместиться в одну жизнь. Это не просто учёный, это какой-то сериал:

Его старший брат Иван — тот самый прототип «Смерти Ивана Ильича» у Льва Толстого. А другой брат, Лев, был видным анархистом, социологом и сражался в Италии вместе с Гарибальди. У Мечникова две попытки отправиться на тот свет: первый раз — после смерти первой жены (которую, больную туберкулезом, внесли в церковь на стуле). Он выпил морфий, но выжил. Второй раз — когда его вторая жена Ольга тяжело заболела тифом. Он сознательно привил себе возвратный тиф. К счастью, оба выжили. Зато потом смерть с косой сделала свое только после третьего инфаркта подряд.

Чувак окончил университет в 19 лет экстерном. Его рекомендовал сам И.М. Сеченов на профессорскую должность. Но Мечникова «забаллотировали» (провалили) одним голосом. В знак протеста Сеченов уволился вместе с ним.

Он основал в Одессе первую на тот момент в стране бактериологическую станцию. Но из-за ошибки сотрудника (испортили вакцину от сибирской язвы) погибло целое стадо овец. После этого скандала он уехал из России. Станция — на улице Льва Толстого.

В Париже его сразу же взял под крыло Луи Пастер (который отец пастеризованного молока), который поддержал его теорию и дал ему лабораторию в своем институте. Там Мечников и проработал 28 лет, став замдиректора.

Во время изучения холеры в Институте Пастера Мечников выдвинул теорию, что не все люди, контактирующие с возбудителем, заболевают. Он предположил, что все дело… (конечно же) в микрофлоре кишечника. Чтобы это доказать, он сознательно выпил культуру с холерным вибрионом. Ничего, пронесло (тебя бы так проснесло, подумал Мечников)

В итоге он получил Нобелевскую премию за открытие фагоцитоза (клеточный иммунитет). А еще он «отец геронтологии» — именно Мечников выдвинул теорию, что для долголетия нужно бороться с плохими бактериями в кишечнике с помощью пробиотиков. Теперь, говорят, геронтологи всего мира пьют 15 мая простоквашу вспоминая Мечникова.

Умер в Париже, его прах хранится в библиотеке Института Пастера.

А еще в английской Википедии он Élie Metchnikoff. Непросто догадаться.

На фото Мечников и Лев Толстой обсуждают иммунологию.

Самуэль Морзе | 2025-10-28T15:00:54

На «Рживописи» вышла картинка «Париж глазами Самуэля Морзе». Ну мол, точки и тире. Натолкнула меня на этот пост. Мало кто знает, но вообще Самуэль Морзе был художником, причем неплохим — посмотрите на пару картин, которые я прилагаю к посту. Но это по нашим критериям неплохим — вокруг него было много тоже неплохих художников и на фоне них он считал себя неудачником в этом деле и вторую часть жизни, 35 лет, посвятил только телеграфу. (Кстати, Гитлер тоже был художником, на глаз любителя неплохим, но более посредственным, чем Морзе на фоне окружающих его художников, но пошел в политику). На приложенных фото есть картина с картинами. Ее реальный размер метра два и там среди висящих на стене картин есть даже Джоконда (Мона Лиза) Леондардо да Винчи. Которая в то время не так ценилась как сейчас. Ее заметили главным образом после того, как ее спёрли из Лувра, и потом всем миром искали и нашли.

Кстати, «Азбуку Морзе» придумал не Морзе, а Альфред Вейл, его коллега — факт, который Морзе впоследствии всячески отрицал (а заодно приписывал себе изобретение телеграфа как такового). В 1848 году код Вейла/Морзе был усовершенствован немцем Фридрихом Герке. Код, усовершенствованный Герке, использовался до тех пор, пока не пришли новые технологии.

(Кстати, не понимаю, почему он Морзе, а не Морз. Он же американец, его никогда никто Морзе не звал. )

Вообще из людей, которые были художниками, про которых все уже забыли, что они художники, потому что не забыли что-то еще, стоит упомянуть кроме Гитлера еще Уинстона Черчилля и Джорджа Буша-младшего.

Лувр под ударом: украдены драгоценности эпохи Наполеона | 2025-10-19T14:49:59

Только вчера посмотрели первый эпизод сериала «Люпен», в котором Ассан Диоп, вдохновлённый приключениями вымышленного вора Арсена Люпена из романов Мориса Леблана, вместе с двумя подсобниками тщательно планирует и похищает из Лувра ожерелье, когда-то принадлежавшее королеве Марии-Антуанетте. Серия очень клевая, надеюсь, весь сериал тоже.

И вот сегодня я вижу в новостях, что сегодня злоумышленники похитили из Лувра драгоценности «неоценимой ценности» из секции, где хранятся французские королевские регалии, после чего скрылись с места преступления на мотороллерах. Воры проникли в Галерею Аполлона, где хранятся драгоценности французской короны, используя лестницу и, предположительно, небольшие бензопилы. Было похищено девять предметов из коллекции драгоценностей Наполеона и императриц (Жозефины и Евгении). Среди украденного — ожерелье, брошь и диадема. Вся кража заняла семь минут. Как минимум один из похищенных предметов был найден возле музея. Грабители, по-видимому, уронили его во время побега.

Прям совпало

Страшные тайны отеля Congress Plaza | 2025-10-16T12:27:19

Мне начинает нравится мой отель. Я живу в 446

««В статьях, которые мы читали, сообщается, что если вы остановитесь в этом отеле, избегайте четвёртого этажа, а особенно комнаты 441. Именно там, говорят, обитает женщина с того света — она появляется у изножья кровати и пинает в ноги гостей, которые пытаются уснуть. А эти гости останавливаются там именно потому, что хотят пережить “паранормальный опыт”. Не спрашивайте. Читали когда-нибудь страшный рассказ Стивена Кинга “1408”? Говорят, именно отель Congress Plaza послужил его вдохновением и стал одной из причин, благодаря которым состояние мистера Кинга достигло 500 миллионов долларов»

“Items we have read report that if you do stay at this hotel, avoid the fourth floor, or at least Room 441. That is where a lady from the other side lurks at the end of the bed, kicking the feet of guests who attempt to sleep there. And those guests are attempting to sleep there because they want to have the hauted experience. Don’t ask. Ever read Stephen King’s horror short story “1408”? The Congress Plaza is said to be its inspiration and a portion of the source that has brought Mr, King’s net worth to $500 million.”

Золотые факты: от Витватерсранда до Индийских украшений | 2025-10-14T03:13:58

Rajesh Exports на своем сайте пишут, что они обрабатывают 35% добываемого золота на планете. Врут, конечно, но в целом Индия и Rajesh делают рынок. Оказалось, что 11% всего золота на планете находится на индийских женщинах. Еще оказалось, что в 1947 году 70% всего добытого золота было в США. А с 1934 по 1970 в США было законодательно запрещено частникам владеть золотом. А примерно 22% всего золота, когда-либо учтенного на поверхности Земли, добыто с одного плато в Южной Африке, называемого Витватерсранд. А если взять вообще все добытое за все время золото, то его получится меньше, чем олимпийский бассейн.

Серебро скупает Китай, Индия не отстает. Интересно, что платина используется в существенной степени для производства каталитических нейтрализаторов для машин — почти 40% мирового производства уходит туда. Китай, конечно, тоже, все производство там.

Практически каждый смартфон, планшет или сенсорный монитор, которым мы пользуемся, покрыт тончайшим слоем оксида индия-олова (ITO). Этот материал обладает уникальным сочетанием свойств: он практически полностью прозрачен и при этом отлично проводит электричество. Именно это позволяет экрану регистрировать ваши касания.

Хотя литий сейчас прочно ассоциируется с батареями, исторически и до сих пор значительная его часть используется в производстве стекла и керамики.

Профессиональные тайны юристов: от «бара» до «Esq.» | 2025-10-14T01:20:33

Оказалось, что фраза «barristers must gain admission to the bar» вообще не про бар и баристов, как я бы подумал, не прочитав, что это, оказывается, про юристов США. “Admission to the bar” — официальное допущение к адвокатской практике (для barristers). А “Barrister” — это адвокат, представляющий клиентов в суде. Есть еще “Solicitor” — юрист, работающий с клиентами и документами.

Исторически “bar” — это буквально перегородка (барьер) в суде, отделяющая место, где сидят судьи и адвокаты, от остальной части зала. “Being called to the bar” — “быть вызванным к барьеру”, то есть быть допущенным к представлению дел в суде. Сегодня “the bar” означает юридическую профессию в целом или адвокатское сообщество.

Собственно, все началось с того, что я увидел титл (professional designation) у чувака «Esq.» и понял, что я ни фига не разбираюсь в этих буковках, которые часто указываются после имени. Их огромное множество, и вы наверняка не раз видели PhD, M.D., или CPA.

История стакана-акробата: Откуда взялось название «tumbler»? | 2025-10-05T15:32:02

У нас стаканы называют tumblers. Я решил поинтересоваться, почему, ведь tumbler — это по сути акробат.

Есть две взаимоисключающие теории. По одной, изначально tumbler-стаканы имели округлое или слегка выпуклое дно, из-за чего они могли «покачиваться» или «переворачиваться» (to tumble), но не опрокидывались полностью. То есть, tumbler в этом смысле типа «неваляшка». По другой, они как раз делались специально, чтобы их не ставили на стол открытыми, потому что условно на корабле они могли опрокинуться и ценный ром бы из них вылился.

Иерусалимский, парижский и флорентийский синдромы: когда путешествия меняют сознание | 2025-10-01T16:10:55

Слушаю по фону Сапольски, он упомянул Иерусалимский синдром. Это когда условно американец, глубоко религиозный, баптист с юга США, копил деньги, готовился и вот он приезжает на Святую Землю и видит, что Иерусалим — обычный город: пробки, смог, шум, карманники, Макдональдс — всё это. И затем — интересная особенность — во всех случаях человек рвёт простыни, снимает одежду и вдруг оказывается на улице в Иерусалиме, одетый как в тогу, начинает на улице проповедовать, призывает к более простой жизни и все такое.

Психиатрическая бригада приезжает, забирает человека в больницу на несколько дней, у него всё проясняется, отправляют обратно домой, и он больше никогда не сталкивается с этим синдромом.

Каждый год в Иерусалиме фиксируют около до полусотни случаев. Это признанный синдром, о нём публикуются научные статьи.

Сапольский говорит, что если бы в гостиницах Иерусалима всегда были, например, клетчатые простыни, а не белые, которые как будто «приглашают» надеть тогу, это бы помогало предотвратить кризис.

Но забавно, что есть брат-близнец этого заболевания, парижский синдром, почему-то поражает главным образом японцев. Японские туристы приезжают в Париж, так как их привлекает культура, язык, литература и история Франции, а также достопримечательности Парижа. Однако на месте они сталкиваются с такими трудностями, как языковой барьер (сюрприз-сюрприз!), различия в менталитете, разочарование от несоответствия реального Парижа их представлению о нём.

Есть еще бледное подобие под названием «Флорентийский синдром». Тут чаще всего кризис наступает во время визита в один из 50 музеев Флоренции, колыбели Ренессанса. Внезапно посетитель оказывается поражён глубиной чувств, которые художник вложил в своё произведение. При этом он необычайно остро воспринимает все эмоции, как бы переносясь в пространство изображения. Реакции жертв синдрома различны, вплоть до истерии или попыток разрушить картину. Несмотря на относительную редкость синдрома, охранников флорентийских музеев специально обучают, как вести себя с жертвами этого синдрома.

В общем, аккуратнее с синдромами, когда будете путешествовать.

ЗЫ. Эту картинку мне сделал гугл. На второй картинке чувак в галстуке говорит заплаканной девушке 脆培い , что кажется просто ничего не значащий набор иероглифов, что-то типа fragile culture. Но когда я спросил, что это означает у ChatGPT, тот мне сказал, что это похоже на 脱げい (нугу) — разденься 🙂 если попросить гугл джеминай переделать, то гугл дает такую же картинку, где он тоже кричит 暁は , но при этом рубашку он уже снял. Но это тоже непонятно что 暁 — это рассвет. В общем, с японским у LLM плохо. Оставлю вторую картинку в комментах. Там кстати, еще несколько отличий, можно играть в игру найди десять отличий. Они забавные