Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества - Пол Стейнхардт

что для этого узора можно построить бесконечное расширение, используя своего рода дефляцию – правило разделения, которое было намного сложнее аналогичного правила для плиток Пенроуза.

К сожалению, нет никаких сведений о том, как мастера Дарб-и-Имама создали этот сложный узор. Об этом можно лишь гадать, основываясь на фрагментах, сохранившихся по сей день в святыне. Хотя дизайн предполагает некоторое понимание правила дефляции, которое выявили мы с Питером, не нашлось никаких признаков того, что мастера применяли какие-либо правила соответствия. На сегодня не известно другой исламской мозаики с таким количеством сохранившихся плиток, которая была бы столь безупречно квазипериодической.

Проект с исламской мозаикой стал увлекательным отступлением в область искусства и археологии, но я не был готов отказаться от своих поисков природного квазикристалла. Я все еще надеялся, что кто-то откликнется на нашу с Питером статью, в которой описывался наш поиск по каталогу ICDD.

В заключительном абзаце той статьи мы предложили поделиться оставшимся списком потенциальных кандидатов, которые мы не смогли изучить, с любым желающим присоединиться к поиску: “Заинтересованным предлагается связаться с П. Дж. Л. и П. Дж. С. [Питером и Полом]”.

Мы надеялись, что это приглашение послужит своего рода научным приводным маяком. Но никто не отвечал на наш призыв о помощи… никто… целых шесть долгих лет. А затем…

Глава 8

Лука

Принстон, Бостон и Флоренция, Италия, 2007 год

31 мая 2007 года мы с Питером Лу получили электронное письмо от итальянского минералога Лу́ки Бинди. Мы были застигнуты врасплох. Никто из нас не слышал раньше о Луке. Однако он о нас, очевидно, знал.

Лука занимался изучением особого класса минералов, известных как несоразмерные кристаллы. Их атомы расположены квазипериодически, подобно квазикристаллам, но таким образом, что соблюдаются давно установленные правила Гаюи и Браве, нарушаемые в квазикристаллах.

Изучая эту тему, Лука наткнулся на нашу статью, описывающую методичные поиски природных квазикристаллов. Он обратил внимание, что мы приглашали потенциальных коллег связаться с нами, и решил воспользоваться этим предложением.

Лука представился как руководитель отдела минералогии в Музее естественной истории Флорентийского университета. Он вызвался изучать любые потенциально квазикристаллические минералы, которые найдутся во вверенной ему музейной коллекции.

Другими словами, подумал я, этот итальянский ученый, о котором я ничего не слышал, готов стать волонтером в сумасбродной затее пары американских ученых, с которыми он никогда не встречался и чьи поиски природных квазикристаллов не дали осязаемых результатов за последние восемь лет. Кто же он такой? Я был заинтригован.

К тому времени Питер стал перспективным аспирантом в Гарварде и работал над проектами, не связанными с квазикристаллами. Он сомневался, следует ли нам работать с этим незнакомым ученым. А я подумал: почему нет?

Лука, как и я, почти сразу стал одержим поисками природных квазикристаллов. Хотя он был спортивным и любил проводить время на свежем воздухе, ему хватало терпения на то, чтобы бесчисленные часы в одиночестве работать в лаборатории, даже если шансы на успех были мизерными.

Мы с Питером начали с отправки Луке нашего списка основных кандидатов в квазикристаллы по данным каталога ICDD. Лука занялся поиском образцов из нашего списка в коллекции своего музея и тщательным их анализом. Однако ничего интересного из этого не вышло. На протяжении следующих нескольких месяцев он регулярно высылал мне негативные результаты. Неудача за неудачей.

В какой-то момент я высказал Луке предположение, что по сравнению с земными минералами “метеориты кажутся более перспективными, поскольку включают разнообразные чистые металлические сплавы, и мне хотелось бы вместе поработать над ними”. Как позднее выяснилось, это была пророческая идея. Однако Лука не поддержал тогда мое предложение, возможно, потому, что он был минералогом и метеориты находились вне поля его профессиональной деятельности.

Именно в тот период постоянный обмен сообщениями между мной и Лукой начал перерастать в глубокую дружбу, проверенную с самого начала непрекращающимися разочарованиями, которые он испытывал в лаборатории. Наше взаимоуважение основывалось на науке и подпитывалось ежедневными электронными письмами и чатами в “Скайпе”.

Флоренция и Генуя, Италия, 3 ноября 2008 года

После более чем года разочаровывающих результатов Лука внезапно и по собственной инициативе сделал то, что и должен был сделать любой толковый ученый. Он отказался от неудачной стратегии и переключился на новую.

Хотя файл с данными ICDD, который мы с Питером использовали для первоначального анализа, содержал дифракционные картины для тысяч минералов, имелись некоторые редкие и недавно обнаруженные природные минералы, которые еще не были в него включены. Лука решил нацелиться именно на эти минералы. Он еще сильнее сузил круг поиска, сосредоточившись на тех из них, что содержали металлические алюминий и медь – сочетание элементов, которые в то время были комбинацией, используемой при создании многих синтетических квазикристаллов.

В начале ноября 2008 года я поехал в Италию на ежегодный фестиваль науки в Генуе. Меня пригласили рассказать о научно-популярной книге “Бесконечная Вселенная”. Мы с физиком Нилом Туроком написали ее, чтобы познакомить широкую публику с разработанной нами циклической теорией Вселенной. Циклическая теория – ведущая альтернатива инфляционной модели, в разработке которой я также принимал участие несколькими десятилетиями ранее, но которую больше не считаю жизнеспособной.

Я уже некоторое время не получал от Луки никаких вестей. Поэтому и не потрудился сообщить ему, что на неделе буду в Италии. Прогуливаясь по площади Сан-Лоренцо перед отелем в поисках хорошего итальянского кофе, я почувствовал вибрацию моего BlackBerry. Это был Лука. Открывая сообщение, я ожидал извещения об очередной неудаче. Но вместо этого электронное письмо начиналось так:

Я изучил музейный образец (из минералогической коллекции музея), помеченный как “хатыркит” (CuAl2). При предварительном исследовании с помощью SEM [сканирующего электронного микроскопа] я понял, что этот образец на самом деле состоит из четырех различных фаз, а именно купалита (CuAl), хатыркита (CuAl2), неизвестной фазы состава CuFeAl и, наконец, фазы со стехиометрическим составом Al65Cu20Fe15 (в нормировке на 100 атомов).

Остаток сообщения был посвящен последней упомянутой фазе – минералу, который Лука описал химической формулой Al65Cu20Fe15, означающей 65 % алюминия, 20 % меди и 15 % железа.

Образец, о котором он упоминал, представлен на следующей странице. На фото слева он находится в оригинальной пластиковой коробке, а рядом для масштаба положена монета достоинством в пять евроцентов. Бо́льшая часть того, что вы видите внутри коробки, – это комок замазки, удерживающий камень на месте, чтобы он не ударился и не разбился при перемещении. Сам образец поперечником всего около трех миллиметров (показан в увеличенном масштабе справа) был закреплен кусочком замазки за свой краешек.

На этом снимке с монетой в пять евроцентов я впервые увидел крошечное зернышко, с которого предстояло начаться грандиозному приключению.

Надпись на коробке с образцом гласила: Khatyrkite (хатыркит). Это кристаллический минерал, состоящий из CuAl2 (один атом меди на каждые два атома алюминия). Хатыркит был внесен в