Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Сэм Кин

В последующие десятилетия весь регион вокруг Находки Ханнана – вскоре городок был переименован в Калгурли – стал крупнейшим поставщиком золота в мире. Эти места называли Золотой милей, жители Калгурли хвастались, что местные инженеры лучше, чем кто бы то ни было, умеют доставать золото из земли. Пожалуй, потомки усвоили их уроки – ни в коем случае не выбрасывать даже камни.

Цинк Мидаса и теллур из Калгурли – два примера того, как природа случайно вводит нас в заблуждение. Два этих безобидных эпизода в истории денег разделены долгими веками целенаправленной подделки монет. Спустя век после правления Мидаса в Лидии в Малой Азии появились первые настоящие деньги – монеты из естественного сплава золота с серебром, называемого электрум. Вскоре после этого еще один сказочно богатый античный правитель, лидийский царь Крез, догадался, как разлагать электрум на серебро и золото, создав, таким образом, первую в мире действующую валютную систему. А всего через несколько лет после этого, в 540 году до н. э., царь Поликрат, правивший на греческом острове Самос, начал откупаться от своих врагов-спартанцев свинцовыми слитками, покрытыми тонким слоем золота. С тех пор фальшивомонетчики активно разбавляли золото свинцом, медью, оловом и железом примерно так, как в дешевом баре разбавляют пиво водой, – чтобы накопить настоящих денег.

Сегодня подделка денег считается серьезным преступлением, но на протяжении большей части человеческой истории запасы драгоценного металла в королевстве так сильно определяли его экономические позиции, что подделка денег приравнивалась к тяжелейшему преступлению – измене. Фальшивомонетчиков ждала виселица, а то и более мучительная смерть. Подделка денег всегда привлекала людей, которые не понимают, что такое «издержки упущенной выгоды». Закон издержек упущенной выгоды, один из столпов экономики, свидетельствует, что честным трудом вы заработаете гораздо больше, чем тратя сотни часов в погоне за «легкой» наживой. Тем не менее, чтобы справиться с фальшивомонетчиками и создать практически безукоризненную валюту, потребовались усилия многих замечательных мыслителей.

Например, Исаак Ньютон, спустя много лет после того, как изобрел дифференциальное исчисление и сформулировал свою монументальную теорию тяготения, работал управляющим английского королевского монетного двора – этот пост он занимал в последние годы XVII века. Ньютон, которому было слегка за пятьдесят, просто хотел приобрести высокопоставленную, хорошо оплачиваемую государственную должность, но, следует признать, не относился к этой работе как к синекуре. Деятельность фальшивомонетчиков – особенно обрезка монет путем стачивания их краев с последующим изготовлением самодельных денег из этих опилок – была неистребимой бедой в лондонских трущобах. Великому Ньютону пришлось ввязаться в борьбу со шпионами, маргиналами, пьянчугами и ворами – и он просто упивался этой борьбой. Ньютон, будучи ревностным христианином, преследовал всех преступников, которых ему удавалось разоблачить. Он делал это с гневом ветхозаветного Бога, отвергая все мольбы о пощаде. Ньютон даже жестоко расправился с одним печально известным, но изворотливым фальшивомонетчиком по имени Уильям Чалонер. Чалонер годами пытался скомпрометировать Ньютона, строча на него доносы о мошенничестве, и Ньютон добился, чтобы этого человека повесили и публично выпотрошили.

Весь срок пребывания Ньютона на должности смотрителя монетного двора прошел под знаком борьбы с фальшивомонетчиками, но вскоре после того, как великий ученый ушел в отставку, мировая финансовая система столкнулась уже с новыми угрозами, на этот раз связанными с подделкой бумажных денег. Монгольский хан Хубилай, в XIII веке правивший в Китае, ввел в обращение ассигнации. Сначала эта новинка быстро распространилась в Азии – не в последнюю очередь потому, что Хубилай приказал казнить всякого, кто откажется пользоваться такими деньгами, – но в Европе бумажные деньги еще долго оставались редкостью. Тем не менее к 1694 году, когда Банк Англии начал выпускать казначейские билеты, преимущества бумажной валюты стали очевидны для всех. Руды для изготовления монет были дорогими, сами монеты – неудобными, а основанные на звонкой монете капиталы слишком сильно зависели от неравномерно распределенных минеральных ресурсов. Кроме того, подделывать монеты было в целом проще, чем бумажные деньги, поскольку практические познания в области обработки металлов за прошедшие века распространились довольно широко. В настоящее время ситуация стала иной. Любой, у кого есть лазерный принтер, может отпечатать отличную двадцатидолларовую банкноту. Но знаете ли вы хоть одного человека, способного отчеканить достоверно выглядящий пятицентовик, даже если бы это было выгодным?

Если основанная на многообразии сплавов химия металлических монет в свое время привлекала мошенников, то в наш век бумажных денег уникальные химические свойства некоторых металлов, например европия, облегчают государствам борьбу с фальшивомонетчиками. Все дело в химии европия, особенно – в движении электронов внутри атомов этого металла.

До сих пор мы с вами говорили лишь об электронных связях, то есть о движении электронов между атомами. Но электроны постоянно вращаются и вокруг ядра своего родного атома, это движение часто сравнивают с вращением планет вокруг Солнца. Это довольно хорошая аналогия, но если воспринимать ее буквально, то в ней обнаруживается серьезный недостаток. Теоретически Земля могла оказаться на одной из многих орбит, расположенных вокруг Солнца. Электроны же не могут двигаться вокруг ядра по любому пути. Они находятся на электронных оболочках, имеющих различные энергетические уровни. Поскольку не существует промежуточных энергетических уровней – например, между первым и вторым или вторым и третьим, – орбиты электронов строго детерминированы. Они вращаются вокруг своего «Солнца» лишь на определенных расстояниях, их орбиты имеют вытянутые формы и расположены под странными углами. Кроме того, электрон, в отличие от планеты, может переходить с нижней низкоэнергетической орбиты на более верхнюю и высокоэнергетическую, если она свободна и если сам электрон находится в возбужденном состоянии (в которое он переходит под действием тепла или света). Электрон не может оставаться в высокоэнергетическом состоянии достаточно долго, поэтому вскоре он «падает» обратно вниз. Но это не простое движение «вперед-назад», так как электрон, опускающийся на более низкий энергетический уровень, излучает лишнюю энергию в виде света.

Цвет испускаемого света зависит от относительной высоты начального и конечного энергетических уровней, между которыми перемещается электрон. Переход между двумя близко расположенными уровнями (например, вторым и первым) дает низкоэнергетический красноватый свет, а более существенное падение – например, с пятого на второй уровень – сопровождается импульсом высокоэнергетического фиолетового света. Поскольку набор вариантов такого перехода у электрона ограничен целочисленными энергетическими уровнями, излучаемый при этом свет также не слишком разнообразен. Свет, испускаемый электронами в атомах, не похож, например, на свет электрической лампочки. Электроны дают свет очень чистых и четких цветов. Электронные оболочки в атомах химических элементов расположены на разных высотах, поэтому атом каждого элемента испускает свой характерный набор световых полос. Именно эти полосы Роберт Бунзен наблюдал через спектроскоп в пламени своей горелки. Позже, когда было установлено, что электроны могут перемещаться в атоме лишь на целое количество энергетических уровней и никогда не оказываются на «дробных» уровнях, этот факт стал основополагающим озарением в истории квантовой механики. Все странные выводы из области квантовой механики, о которых вам когда-либо доводилось слышать, прямо или косвенно следуют из этих дискретных переходов.