№ 23 (3746), 8 декабря 2006 года
главная | оглавление | <... | ...>

У Томаса Георгиевича Петрова
можно учиться всю жизнь

В этих публикациях отражаются яркие страницы истории факультета и НИИ земной коры. В первой из публикаций (Санкт-Петербургский университет, 2006, №10-11) говорилось о героической эпопее по выращиванию кристаллов сегнетовой соли для нужд оборонной промышленности в блокадном Ленинграде и об основных участниках этого подвига В.Б.Татарском, А.А.Штернберге и О.М.Аншелесе. Вторая «страница» (Санкт-Петербургский университет, 2006, № 22) посвящена разработке технологии выращивания малахита в 70-е годы

Т.Г.Петров. 2006 г. Фото Н.И.Красновой

ХХ столетия и внедрению этой технологии в производство, в ней описывается мирный период в жизни нашей страны, хотя изложенные события вряд ли можно назвать сугубо мирными. В упомянутой статье мы начали также рассказывать об инициаторе и идеологе работ по синтезу ювелирного малахита Т.Г.Петрове. Предлагаемая вашему вниманию третья статья этой серии целиком посвящается Томасу Георгиевичу Петрову – университетскому педагогу и ученому.

Символичным оказалось, что 2006 год является юбилейным годом не только для геологического факультета ЛГУ-СПбГУ, но и для одного из его профессоров. Т.Г.Петрову исполнилось в этом году 75 лет. Преподаватели и сотрудники кафедр кристаллографии, минералогии, петрографии и геохимии, на которых Томас Георгиевич учился или работал, а также коллективы геологического факультета и Института земной коры сердечно поздравляют юбиляра, гордятся им и желают ему здоровья, творческих удач, счастья.

Ниже о Т.Г.Петрове пишут те, кто был свидетелем многих этапов его творческой жизни, а чаще всего и участником событий. За авторами этих воспоминаний стоят еще десятки учеников Томаса Георгиевича, многие из которых выполнили у него кандидатские диссертации, а двое (Ю.О.Пунин и А.Э.Гликин) защитили докторские диссертации по предложенным Петровым темам.

Нечаянным импульсом к написанию этих строк послужил и следующий забавный эпизод из жизни кафедры кристаллографии. Не так давно студент кафедры рассказывал на защите курсовой работы о том, как он измерял скорости роста граней своего кристалла. Схема установки была изображена на рисунке. Студента спросили, чья это установка. Он удивился вопросу и сказал, что все используют этот прибор. После этого случая мы и решили прояснить ситуацию.

Е.Б.Трейвус: Т.Г.Петров родился 28 апреля 1931 г. Имя ему дал отец в духе того времени, по имени американского негра, раба, главного героя книги «Хижина дяди Тома». Его отец был юристом, специалистом по международному праву, профессором, заведующим кафедрой, одно время – деканом юридического факультета ЛГУ.

Томас Георгиевич окончил наш факультет по кафедре минералогии в 1954 г. Заинтересовавшись ростом кристаллов, поступил тогда же в аспирантуру на кафедру кристаллографии. К моменту его прихода кристаллизационная лаборатория была в запустении.

В кандидатской работе, которую выполнил Т.Г.Петров, были две принципиальные вещи. Во-первых, он собственноручно и любовно создал симпатично выглядевший компактный прибор для наблюдения за ростом кристаллов и измерения скорости (кинетики) их роста в растворе. Скорость – основной количественный показатель этого процесса, чутко реагирующий на все нюансы внешней среды (пересыщение раствора, наличие примесей в нём, температуру). «Сердце» этого прибора – герметизированная кювета с раствором, помещавшаяся на столике микроскопа. В ней на стеклянной нити находился кристаллик размером около 1 мм. Температура в кювете поддерживалась с точностью до одной десятой градуса, а оптическая система позволяла улавливать смещение грани кристалла при его росте на тысячные доли миллиметра. К тому времени подобных приборов ещё не было, как и удовлетворительных и систематических измерений скоростей роста. Такого рода прибор без принципиальных изменений используется в лаборатории вот уже 50 лет. С его помощью за это время выполнен большой объём наблюдений, получена масса интересных результатов. Исследованиями в области кинетики кристаллизации продолжали и продолжают заниматься ученики Т.Г.Петрова и ученики его учеников.

Вторая вещь – теоретического плана. Отталкиваясь от незадолго до того высказанной зарубежным кристаллографом А.Ф.Уэллсом идеи о том, что форма кристаллов зависит от специфической прочности адсорбции (прилипания) молекул растворителя на разных гранях кристаллов одного и того же вещества, Т.Г.Петров развил теорию влияния температуры и пересыщения на форму кристаллов. С помощью этой теории он объяснил результаты своих опытов по кристаллизации калийной селитры из водного раствора. При этом он дал простой теоретический способ сравнительной оценки того, какова степень адсорбции молекул растворителя на разных гранях кристаллов. В дальнейшем Т.Г.Петров и А.П.Касаткин в изящном опыте, заморозив воду на гранях кристаллов бромата натрия, экспериментально показали, что особенности расположения кристалликов льда убеждают в разной силе адсорбции молекул воды на различных кристаллических гранях.

В природе кристаллы одного и того же минерала чрезвычайно разнообразны, изменяются от месторождения к месторождению, от жилы к жиле и даже в пределах одной жилы, и потому подобная проблема традиционно волнует минералогов. Причём она имеет не только академический интерес. Так, другой выпускник кафедры минералогии, Н.З.Евзикова, развила целое направление в геологической практике: «поисковую кристалломорфологию». Она, в частности, показала, что по форме кристаллов касситерита – основной руды на олово, – взятых на выходе жилы на поверхность, можно сказать, уходит ли данная жила на глубину или нет, то есть, стоит ли тратить время и деньги на её разведку. Изменчивость облика кристаллов интересует и тех, кто занимается их промышленным выращиванием. Поэтому работа Т.Г.Петрова имела принципиальное значение.

В 1957 г., после окончания аспирантуры, он остался в качестве младшего научного сотрудника в НИИ земной коры и все силы посвятил организации полноценной кристаллизационной лаборатории. В 1958 г. Томас Георгиевич заключил свой первый хоздоговор, взял на него сотрудников, начал покупать оборудование, химическую посуду, материалы и реактивы, создавать собственную механическую мастерскую, даже завёл стеклодувку. И сам показал себя мастером на все руки: токарить, слесарить – всё, что угодно. Затем последовали новые хоздоговора, все они выполнялись Петровым на энтузиазме, дополнительную зарплату за ведение хоздоговоров штатные научные работники тогда не получали. Лаборатория, договора, ученики – в результате Томас Георгиевич защитил кандидатскую диссертацию только в 1962 г.

Вспоминается его, вместе с В.П.Николаевой, интересное достижение тех лет – синтез прекрасных кристаллов бифталата калия размером до 10 см. Серии этих кристаллов выращивались для ленинградского СКБ рентгеновской аппаратуры, поскольку они обладают ценнейшим свойством: они являются монохроматором рентгеновского излучения, то есть способны пропускать рентгеновские лучи в очень узком диапазоне их волн.

Опыт работы Т.Г.Петров с соавторами обобщил в книге «Выращивание кристаллов из растворов», вышедшей в 1967 г. В 1969 г. она была переведена в США, где встретила благожелательные печатные отклики. В предисловии к американскому изданию её авторы рассказали, что книга вчерне была написана в палатке за городом у лесного озера в течение недели. Один известный американский кристаллограф-ростовик написал в своей рецензии: «Джентльмены, одолжите вашу палатку!».

В природе чрезвычайно широко распространены явления замещения одних минералов другими. Таким путём образуются целые массивы горных пород, с которыми связаны ценнейшие полезные ископаемые. Эти явления широко изучались и изучаются, до сих пор в них много непонятного. Т.Г.Петров решил воспроизвести подобный процесс в лаборатории при комнатных температуре и давлении. Придумал схему эксперимента, подобрал пару подходящих для этой цели водорастворимых солей. По его плану, такой эксперимент – пионерный в этой области, провели в 1961 г. Е.Б.Трейвус и студентка Г.А.Рожнова. В дальнейшем такие исследования вылились в целое направление, которое развивает в лаборатории А.Э.Гликин, венцом трудов явилась его книга.

При росте кристалл неизбежно захватывает атомы примесей. Они вызывают в кристалле механические напряжения, которые проявляются внешне самым разнообразным образом: это – трещины в кристаллах, их расщепление, образование радиально-лучистых агрегатов, аномальные оптические свойства и прочее. Исследование указанных дефектов важно как в связи с требованием получения качественных кристаллов для техники, так и для понимания того, как образуются и растут кристаллы минералов в природе. Под влиянием Т.Г.Петрова в его лаборатории этой темой занялся Ю.О.Пунин. В результате многолетних исследований и обобщения громадного массива разнородных фактов, накопленных до него, он создал учение об «автодеформационных дефектах» в кристаллах, а все сведения об «уродствах» кристаллов составили содержание стройного раздела в науке о кристаллах: «патология кристаллов».

Томаса Георгиевича отличает то, что он дает полную научную свободу своим сотрудникам и никогда не проявляет поползновений «паразитировать» на них. Приходилось слышать, что в некоторых лабораториях университета сотрудник практически не мог опубликовать статью, если в качестве соавтора нет его заведующего.

Накопив обширный опыт в понимании того, как образуется и растёт кристалл, Т.Г.Петров в 1990-е годы вернулся к своим «истокам», используя этот опыт для осмысления процессов кристаллизации в природе. В результате совместно с минералогом Н.И.Красновой он в двух изданиях (1997 и 1999 гг.) опубликовал книгу: «Генезис минеральных индивидов и агрегатов».

Если человек по-настоящему талантлив, то он талантлив во многом. В юности Томас Георгиевич окончил музыкальную школу по классу виолончели. Где-то в семидесятые годы он увлёкся живописью.

С.В.Мошкин: С Томасом Георгиевичем я познакомился в 1969 году. Я тогда только поступил в университет, на отделение геофизики. «На картошке» руководителем нашего отряда был А.Э.Гликин, он запоем рассказывал нам о своем учителе, о том, как интересно с ним работать, о его нестандартных идеях. После возвращения в город он привел меня к Петрову. Томас Георгиевич мгновенно убедил меня в том, что только на кафедре кристаллографии (и только в лаборатории кристаллогенезиса) можно заниматься одновременно физикой и геологией (а я мечтал именно об этом). С этого и началась моя 35-летняя учеба у Томаса Георгиевича, учеба, продолжающаяся и сейчас.

Наверное, наиболее яркой из работ Томаса Георгиевича, в которых мне довелось ему помогать, была разработка технологии синтеза малахита. У Петрова были куда более глубокие и значимые для науки идеи, и в кристаллогенезисе, и в петрохимии. Но синтетический малахит мне всегда казался примером того, как наука может «отдавать долги» – малахит ведь вещь всем понятная и красивая. Впервые я услышал о проблеме синтеза малахита от Томаса Георгиевича на лекции по кристаллогенезису, на 3 курсе (в 1973 г.). Петров рассказал нам, что малахит остается практически единственным ювелирным камнем, который еще не удалось получить в лаборатории, хотя попытки ведутся с начала XIX века. И предложил желающим поучаствовать в этом безнадежном деле. Я оказался желающим. К этому времени Томас Георгиевич с А.Э.Гликиным уже решили главную проблему – выбор растворителя, обеспечивавшего достаточно высокую растворимость малахита. Однако растворить малахит удавалось, а вот получить плотный кристаллический осадок из раствора не получалось. Как потом выяснилось, проблема заключалась в том, что температурный интервал кристаллизации малахита из найденных растворов весьма узок, и в этом интервале зависимость растворимости от температуры обратная. В том, что нам тогда почти сразу удалось решить эту проблему, главную роль сыграл подход Томаса Георгиевича к обучению студентов. Он не стал предлагать мне готовую схему эксперимента, а предложил придумать ее самому. Так как знал я тогда очень мало (даже не знал, как должна зависеть растворимость от температуры), я просто поставил одновременно десяток опытов, покрывающих сразу широкий диапазон температур и направлений температурного градиента. В одном из опытов в пробирке выросла тоненькая пленочка малахита. Потом выяснилось, что нам еще и повезло, мы могли и не попасть в узкий (несколько градусов) интервал температур. После того как стали известны физико-химические условия кристаллизации малахита, нужно было научиться синтезировать малахит ювелирного качества и в достаточных объемах. На этом этапе проявилась удивительная техническая фантазия Томаса Георгиевича. В течение полугода мы перепробовали десяток изобретенных им конструкций установок и пришли к схеме рециркуляционного кристаллизатора, используемой для промышленного синтеза малахита до сих пор. В 1975 были получены первые образцы ювелирного качества (из них уже можно было изготовить небольшие кабошоны), в 1977 было получено авторское свидетельство на метод синтеза малахита, а несколько позже начались работы по промышленному внедрению этой технологии. Появилось финансирование, и Томас Георгиевич создал исследовательскую группу, включив в нее меня и Т.Я.Иванову, а впоследствии подключил к работам А.В.Нардова и В.Ю.Жоголеву. В начале 80-х годов в Березовском (под Свердловском) был открыт цех, производивший до 3 тонн синтетического малахита в год. В 1984 г. нам удалось реализовать еще одну идею Томаса Георгиевича – синтезировать ювелирный материал на основе аурихальцита – цинксодержащего аналога малахита. С 1985 г. завод в Березовском выпускал небольшие партии этого материала. К сожалению, цех в Березовском закрылся в начале 90-х годов, когда рухнула советская промышленность. Но история малахита на этом не закончилась, технология оказалась привлекательной для отечественных предпринимателей. С 1992 года работал цех в Новодвинске, а с конца 90-х малахит в значительном объеме производит питерская фирма «Эталон-Женави».

Запуск и оптимизация всех этих производств осуществлялись при участии Томаса Георгиевича. За эти годы, в основном его усилиями, технология синтеза малахита была существенно усовершенствована. Получаемый теперь малахит практически не уступает уральскому (которого, увы, в природе уже не осталось) и превосходит заирский.

Н.И.Краснова: Из нашей большой и дружной студенческой компании (выпускников далекого 1963 г.) кто-то был знаком с Томасом Георгиевичем еще со времен посещения Клуба юных геологов при Дворце пионеров. Там он не только руководил кружком по «живой» кристаллографии, где школьники учились выращивать кристаллы и изучать их доступными для них методами, но и ездил с ребятами в геологические экскурсии в разные уголки нашей родины. Другие сокурсники познакомились с Томасом Георгиевичем на наших встречах у кого-то дома, где мы слушали грампластинки из его большой коллекции с редкими записями классической музыки. Потом мы не раз ездили с ним на отвалы старой петергофской гранильной фабрики собирать обрезки различных поделочных камней.

Малахит фирмы «Эталон-Женави» (Музей фирмы). Фото С.К. Филатова. Цветные фотографии можно увидеть на сайте www.spbumag.nw.ru Малахитовая плитка (мозаика) Дубовый лист, обросший малахитом Изделия из выращенного малахита

Настоящая научная работа в содружестве с Томасом Георгиевичем у меня началась после окончания университета, когда моя руководительница Ольга Михайловна Римская-Корсакова привлекла его к расшифровке природы удивительных рисунков – лучевых фигур и точечных сгустков на плоскостях спайности слюды-флогопита из только что открытого на Кольском полуострове, в Ковдоре, крупнейшего месторождения этого минерала. Проблема заключалась в том, что наша слюда сначала была забракована экспертами из-за низкой электрической прочности пластин, что не позволяло использовать ее в качестве электроизоляционного материала. Мы с Томасом Георгиевичем бились более полугода над этой загадкой, стараясь использовать самые разные микроскопы и наибольшие увеличения для исследования протравленных в плавиковой кислоте пластин слюды. Разгадка была найдена случайно, когда мы, просмотрев несколько пластин при слабом увеличении – под бинокуляром, увидели сквозные фигуры травления в центре шестилучевых фигур. «Эврика!» – не на шутку обрадовались мы, получив столь убедительные доказательства связи всей рисунчатости нашей слюды с линейными дефектами кристаллической структуры – дислокациями, о чем уже догадывались. Они оказались декорированными мелкими газовыми включениями, вследствие чего и стали видимыми невооруженным глазом. Вскоре, в 1970 г., нами для фабрик была разработана инструкция по обработке ковдорского флогопита, в которой было указано, что нужно удалять точечные дефекты и таким образом повышать качество слюды. Покажется удивительным, но до сих пор изоляционную оболочку для электрических кабелей изготовляют с применением ковдорского флогопита, который обрабатывают по принятой с тех пор методике на колпинской, петрозаводской и других слюдяных фабриках.

Длительное сотрудничество с Томасом Георгиевичем у нас было связано с работой по написанию совместной монографии «Генезис минеральных индивидов и агрегатов». Тогда я начала читать аналогичный курс для минералогов; пополнялась и систематизировалась коллекция по генетической минералогии, которая ранее создавалась А.Г.Булахом. Книга писалась трудно, долго – почти 10 лет, не раз мы спорили, порой даже были готовы отказаться от идеи ее завершения, но все же преобладали удачи, в особенности когда мы оба находили простые и понятные объяснения каким-либо процессам минералообразования. Наконец, в 1995 г. книга была опубликована, она с успехом используется в качестве учебника в СПбГУ, СПбГИ, МГУ, в Львовском, Новосибирском, Томском и других университетах.

Новый этап нашего сотрудничества, активно продолжающийся и в настоящее время, связан с разработанным Томасом Георгиевичем еще в начале 70-х гг. прошлого века информационным языком-методом RHA, предназначенным для описания, упорядочивания и классификации составов любых объектов. Помнится, в начале его пути в этом направлении я принесла ему иностранную ссылку из реферативного журнала, где рассказывалось об одном эксперименте: в 12 петрографических организаций мира были переданы одинаковые подборки – образцы 20 разных горных пород с результатами их химического анализа и шлифами. Судя по тому, что такой опыт вообще было решено провести, его авторы не удивились, когда в результате только две породы были идентифицированы однозначно всеми петрографами, остальные же получили разные названия. Это потрясло Томаса Георгиевича и утвердило его в желании навести порядок, в первую очередь, в систематизации составов горных пород.

Томас Георгиевич начал составлять базу данных по составам горных пород и обрабатывать анализы по своему методу с помощью А.А.Книзеля и еще очень громоздких ЭВМ, но уже в то время его картотека достигала 15 тысяч наименований. С.В.Мошкин создал новый программный комплекс PETROS-2 для обработки и анализа петрогеохимической информации по методу RHA. Это обеспечило возможность работы с большими выборками анализов.

Используя метод RHA, мы с Томасом Георгиевичем систематизировали имевшиеся в нашем распоряжении составы пород, слагающих интрузивные комплексы на Кольском полуострове (и связанные с ними интереснейшие месторождения), разработали их классификацию и предложили рациональную номенклатуру (http://www.geology.pu.ru/niizk/RHA_1.html).

В чем же заключаются преимущества использования метода RHA для описания, систематизации и упорядочения результатов химических анализов разных объектов, по сравнению с традиционно принятыми в минералогии и петрографии? Очевидно, что очень трудно визуально сравнивать результаты анализов, приведенных в виде таблиц. На графиках или треугольных диаграммах отражение составов возможно лишь по ограниченному числу компонентов, да и то часто является неоднозначным, зависящим от метода пересчета анализа. При использовании всех статистических методов, в частности, корреляционного или кластерного анализов, теряется индивидуальность данных о каждом конкретном объекте.

По методу RHA химический состав любого объекта представляется в виде ранговой формулы (R) – последовательности символов химических элементов по падению содержаний их атомных долей (%). Так например, для состава Солнца R такова: HHeOCNNeMgSiArAl, для конкретного образца мрамора: OCCaAlMgH SiNaFeTi, а гранита: OSiAlNaKHCaFeMgTi. Далее, легко получить иерархическую классификацию ранговых формул (то есть анализов), если их расположить по вертикали и принять R за слова, символы химических элементов – за буквы этих слов, таблицу Менделеева – за алфавит этих букв и лингвистически упорядочить R – как слова в словаре. Это лишь первая, может быть, самая важная составная часть метода RHA, описание которого с характеристикой большого числа возможностей его использования приведено в опубликованном Т.Г.Петровым в соавторстве с О.И.Фарафоновой в 2005 г. методическом пособии «Информационно–компонентный анализ. Метод RHA».

Ю.О.Пунин: Первоначально лаборатория кристаллогенезиса, возрожденная Т.Г.Петровым, держалась исключительно на энтузиазме Петрова и немногочисленных договорных сотрудниках, аспирантах и студентах. Последних, впрочем, было порядочно – Томас Георгиевич всегда умел привлечь и собрать вокруг себя молодежь, которую он заражал своей энергией и неиссякающими идеями. Будучи чрезвычайно энергичным и контактным человеком, Петров умудрялся добывать хоздоговора с самыми различными предприятиями и организациями – ГОИ, Физтехом, ГИПХом, ВНИИ галургии, ЛенНИИГИПРОХИМом и другими. Именно на договорные средства удавалось содержать штат сотрудников, иногда доходивший до 20 человек, и оборудовать лабораторию расходными материалами. Где-то (через ИЗК?) добывались станки, приборы (микроскопы, термостаты). В подавляющем большинстве приборы и устройства, необходимые для выращивания кристаллов и исследования их роста, делались руками самого Петрова, к этому он приучал и своих коллег. Даже самые безрукие (например, некий Ю.Пунин) умудрялись под его руководством сооружать необходимые установки – страшно неуклюжие на вид, но вполне работоспособные.

Петров принадлежит к категории естествоиспытателей или натурфилософов, которых описывали в своих романах Даниил Гранин и Митчел Уилсон – он выдвигает идеи, придумывает методики их реализации, изготавливает соответствующие приборы и устройства, проводит на них исследования и экспериментально подтверждает свои идеи. Поражает разнообразие тем, которыми занимался и занимал своих учеников на протяжении полувека Петров: строение воды и водных растворов, клатратные соединения, влияние магнитных полей и света на рост кристаллов, низкотемпературный синтез алмазов, гравитационное расслоение растворов, дислокационный рост кристаллов, и так далее и тому подобное. В сущности, из разнообразия его интересов и выросло все разнообразие современных научных направлений лаборатории кристаллогенезиса.  

С.К.Филатов, Н.И.КрасновА, С.В.Мошкин, Ю.О.Пунин, Е.Б.Трейвус

© Журнал «Санкт-Петербургский университет», 1995-2005 Дизайн и сопровождение: Сергей Ушаков