Лейпциг, 1874 год. На философский факультет университета приходит диссертация с длинным старомодным названием «К теории и практике стекольного производства». Автору двадцать два года. Он сын стекольщика из вестфальского городка Виттен, и о стекле знает, кажется, всё, что можно узнать, если вырасти возле заводской печи.
Опыты для этой работы он ставил не у профессора химии. Лаборатория ординарного профессора Германа Кольбе была забита студентами, места чужаку не нашлось. Приютил его другой человек, экстраординарный профессор агрохимии Вильгельм Кноп. Стекло было не его специальностью, но он разрешил молодому химику плавить свои образцы прямо у себя. Остальные плавки автор доделывал дома, на оконном заводе своей родни в соседнем Аннене.
Работа получилась крепкой. Первая её часть искала замену дорогой соде: автор предлагал класть в шихту гипс и сернокислый натрий вместе с углём, а заодно получать при плавке серу. На этот способ он даже получил патент. Вторая разбирала, что происходит в печи, когда сырьё превращается в стекло, какие газы выходят и куда девается сера. Третья была посвящена кристаллам, которые портят обычное стекло. Автор разложил по полочкам все виды этих пороков, мутных зёрен и кристалликов, и описал, из чего каждый состоит.
Профессор Кольбе прочитал диссертацию и написал отзыв. Биограф Отто Шотта Юрген Штайнер приводит из него такую фразу: «Кандидату, как я теперь ясно вижу, несомненно недостаёт общей образованности, необходимой для получения докторской степени, и я предлагаю окончательно отклонить его работу».
Работу отклонили.
Историки потом объяснят это по-разному. Йенские химики Юрген Хендрих и Петер Хальпап пишут, что придирались не к содержанию, а к «неудачным формулировкам». Штайнер говорит прямее: дело было в личной неприязни между профессорами, а качество диссертации тут ни при чём. Работа просто попала между ними, как стекло между молотом и наковальней.
Кноп сам посоветовал юноше не сдаваться и отвезти работу в Йену.
13 января 1875 года бумаги легли на стол Йенского университета. Отзыв писал химик Антон Гейтер, и отзыв вышел положительным. 6 февраля кандидат сдал экзамен: химию принимал Гейтер, физику Карл Снелль, минералогию Эрнст Шмид. В протоколе факультета записано, что после «во всех отношениях благоприятного исхода экзамена» степень решено присудить, а результат кандидату объявили тут же.
Так Отто Шотт стал доктором философии. Через полвека его назовут основателем современной стекольной техники, а колбы из стекла по его рецептам разойдутся по химическим лабораториям всего мира. Но до этого было ещё далеко, и первая дорога из Йены вела совсем не к стеклу.
Сын оконщика из Виттена
Стеклом в этой семье занимались давно. Род Шоттов тянулся из лотарингской деревни, где стекло варили ещё в начале XVIII века. Дед был стекольщиком. Отец, Симон Шотт, родился в 1809 году в Харреберге, в Вогезах, и по ремеслу был мастером оконного стекла. В 1832 году он перебрался в Виттен, в Вестфалию, и нашёл надёжное место на стекольном заводе Мюлленсифена в Кренгельданце.
Там он проработал больше двадцати лет. Там же и женился: в 1836 году взял в жёны Каролину Хане, сестру двух своих товарищей по цеху. Детей родилось семеро. Отто был шестым, он появился на свет 17 декабря 1851 года.
Когда мальчику не исполнилось и трёх лет, отец из мастера сам стал хозяином. Вместе с шурином Карлом Хане и виттенскими предпринимателями Хаарманами он открыл завод листового стекла «Хаарман, Шотт и Хане». Листовое стекло тогда означало оконное: гладкие прозрачные листы, которые потом нарезали и вставляли в рамы по всей округе.
Так что связь Отто со стеклом началась, можно сказать, ещё в колыбели. Он рос там, где с утра до ночи гудели печи, где мастера выдували огромные стеклянные цилиндры, разрезали их вдоль и раскатывали в листы. Брак на таком производстве шёл постоянно: листы с пузырями, со свилями, с мутными пятнами. Мальчик из семьи стекольщиков видел его с детства, и позже именно эти мутные пятна станут темой его диссертации.
Учился он сначала в Виттене, а потом поступил в провинциальное ремесленное училище в соседнем Хагене, где хорошо ставили естественные науки. В 1869 году, в семнадцать лет, сдал выпускные экзамены, по химии с отличием.
Дальше молодой выпускник отправился в путешествие по промышленным районам северной Франции. Смотрел стекольные заводы, шахты, химические фабрики, металлургические цеха. Вернувшись, пошёл добровольцем-практикантом на химическую фабрику «Наследники Харкорта» в Хаспе. Там делали серную кислоту, глауберову соль и соду, и директор Луи Эльберс научил юношу точному химическому анализу.
Осенью 1870 года Отто поступил на химию в Политехническую школу в Ахене. Химию там читал Ганс Ландольт, ученик знаменитого Бунзена. Ландольт потом долго следил за успехами бывшего студента и в 1881 году назовёт его в письме «авторитетом в стекольной технике».
В Вюрцбурге, куда он перешёл позже, молодого человека ждало разочарование. Известный химик-технолог Рудольф фон Вагнер оказался, по словам самого Шотта, «скорее пишущим, чем практикующим техником». Отто хотелось плавить, а не читать. Поэтому он поехал в Лейпциг. А в Лейпциге его ждал профессор Кольбе.
Подвал родительского дома
Свежий доктор философии работы по стеклу не нашёл. Несколько лет он служил химиком на фабриках: снова в Хаспе под Хагеном, потом в Испании, в Овьедо и Рейносе. Набирался заводского опыта и деловой хватки. В свободное время писал статьи о том, как остывает и закаляется стекло и как оно вообще устроено изнутри.
В 1874 году умер отец. Отто было двадцать два.
А в 1879-м сын вернулся в Виттен и устроил в подвале родительского дома маленькую лабораторию. Никакой кафедры над ним не было, и жалованья за эти опыты никто не платил.
Хозяйство там было скромное. Коксовая печка. Россыпь крошечных тиглей объёмом двадцать-тридцать кубических сантиметров, каждый меньше рюмки. В этих тиглях он сплавлял самые разные вещества и смотрел, что получится: станет масса стеклом или застынет кристаллами, помутнеет или останется прозрачной. Перебирал химические элементы один за другим и пробовал, годится ли каждый для стекла.
Задача, за которую он взялся, была старой и упрямой. Состав стекла тогда знали всего двух видов. Было известково-натриевое стекло, крон, из него делали окна, бутылки и стаканы. И было свинцовое, флинт, тяжёлое и блестящее. Рецепты передавались в стекольных семьях от отца к сыну, как семейные секреты, а главным учебником всё ещё оставалась книга алхимика Иоганна Кункеля «Опытное стеклодельное искусство» 1689 года.
Шотт хотел другого. Он хотел знать, почему стекло получается именно таким, и менять его свойства по заказу, а не по наитию.
Он не знал, что километрах в трёхстах от Виттена, в тюрингском городке Йена, другой человек мучается тем же вопросом, только с другого конца.
Йена ждёт стекла
В Йене с 1846 года работала оптическая мастерская Карла Цейса. Цейс делал микроскопы, а с 1866-го его компаньоном стал профессор физики Эрнст Аббе. Аббе построил теорию оптического изображения и рассчитал объективы, которые на бумаге выходили почти идеальными. В металле же расчёт упирался в стекло.
Хорошее оптическое стекло умели делать всего два завода в мире: Фейль в Париже и «Чанс Бразерс» в Бирмингеме. И стекло у них было только тех же двух сортов, крон и флинт. Свили, пузыри, неоднородность давали в объективах цветную кайму и размытость, и никакая математика не могла их победить.
В 1876 году на международной выставке в Лондоне Аббе сказал об этом прямо: дальнейшее улучшение микроскопа зависит в первую очередь от успехов стекловарения. Нужны стёкла, в которых преломление и рассеяние света связаны друг с другом иначе, чем в нынешних. Кто бы их ни сварил.
27 мая 1879 года из Виттена в Йену ушла посылка. В ней лежал кусочек стекла и письмо от незнакомого химика.
«Многоуважаемый господин профессор, — писал Шотт. — Недавно я получил стекло, в которое ввёл значительное количество лития. Предполагаю, что такое стекло будет обладать превосходными оптическими свойствами, и потому хотел спросить, не согласились бы вы или кто-то из ваших коллег его проверить».
Историки фирмы потом будут вести её родословную именно от этого дня.
Литиевое стекло, правда, оказалось пустышкой. Первые образцы в Йене даже не смогли толком измерить: они были все в свилях, тонких полосках, как в плохо размешанном сиропе. Шотт прислал ещё. И 3 августа 1879 года Аббе ответил ему письмом.
«Считаю успехом уже то, что вам удалось получить пробные плавки в маленьких тиглях такого качества, что продукт можно полностью исследовать оптически, — написал Аббе. — Поэтому, на мой взгляд, несмотря на отрицательный результат, эти опыты ценнее, чем если бы счастливый случай подарил вам ценный новый сорт стекла».
Проще говоря, профессору понравилось не стекло. Ему понравился метод.
Черенки от голландских трубок
Так началась переписка, которая длилась больше двух лет и потом вышла отдельной книгой. Шотт плавил в Виттене, отправлял образцы в Йену. Аббе измерял, считал и отвечал, чего не хватает. Цейс проверял лучшие стёкла в настоящих приборах.
Главной бедой оставались свили. Стекло в тигле нужно размешивать, пока оно жидкое, иначе слои разного состава так и застывают полосами. Шотт придумал новый способ мешать расплав, и первыми мешалками у него стали черенки голландских глиняных курительных трубок. Длинные и тонкие, из обожжённой глины, они не боялись жара и как раз помещались в маленький тигель. Свили почти исчезли.
Потом он научился остужать стекло медленно и ровно, чтобы в нём не оставалось внутренних напряжений. Такое стекло не трескается само по себе, и луч света проходит через него без искажений.
Он перебирал добавки, заменял часть кремнезёма борной и фосфорной кислотой, пробовал фтор вместо кислорода. В сентябре 1881 года у него получилось боратное стекло: кремнезёма в нём не было вовсе, а борной кислоты было тридцать процентов и больше. Объективы из такого стекла почти избавлялись от прежних цветных искажений.
7 октября 1881 года Аббе написал ему: «Считаю задачу полной ахроматизации объектива телескопа действительно решённой».
Дело пошло так хорошо, что в начале 1882 года, по просьбе Аббе, Шотт переехал из Виттена в Йену.
«Шотт и товарищи»
В Йене опыты продолжились уже с прицелом на дело. Шотт всё отчётливее понимал главное: если правильно подобрать состав, можно получить стекло с заранее заданными свойствами. Не угадать, не выпросить у случая, а заказать, как заказывают у портного костюм по меркам. На этом потом и встанет вся наука о специальных стёклах.
Уже в 1882 году заговорили о том, чтобы превратить лабораторные плавки в предприятие. 1 января 1884 года Отто Шотт, Эрнст Аббе, Карл Цейс и его сын Родерих основали в Йене стеклотехническую опытную станцию. Вскоре она получила имя, под которым её узнал мир: «Стеклотехническая лаборатория Шотт и товарищи». По-немецки «Шотт унд Геноссен», а в документах просто «Шотт и Ген.». В некоторых источниках годом основания называют 1883-й, но сама фирма считает от 1884-го.
Начинали одиннадцать человек. 1 сентября 1884 года впервые разожгли плавильную печь, а 18 сентября провели первую оптическую плавку. Запись о ней в первой «книге плавок» сохранилась.
Печь была уже не коксовая. Шотт взял регенеративную газовую печь Фридриха Сименса: она давала куда более высокий жар и возвращала часть тепла обратно в топку. Вместо тиглей меньше рюмки теперь стояли глиняные горшки ёмкостью до четырёхсот литров. Вместо черенков от трубок расплав мешали большими керамическими мешалками. Каждую плавку записывали до мелочей, чтобы удачный состав можно было повторить в любой день.
Готовое стекло добывали способом, который сегодня кажется варварским. Остывшую массу разбивали специальным молотком на куски. Куски раскладывали по шамотным формам и снова грели в печи, пока они не оседали и не заполняли форму. Получались прямоугольные плитки, которые потом покупали оптические мастерские. Годных плиток выходило всего пятнадцать-двадцать процентов от плавки. Остальное снова шло в бой.
В 1885 году Шотт женился. Невесту звали Катарина Пильке, по-домашнему Кете, и была она на десять с лишним лет моложе жениха. Свадьбу сыграли в Дессау. Их письма времён помолвки много лет спустя изданы книгой под названием «Счастье и стекло». Название взято из старой немецкой поговорки: счастье и стекло, как же легко они бьются. У пары родились трое сыновей, Рольф, Эрих и Герхарт, и две дочери, Ева и Даниэла.
В июле 1886 года, через два с половиной года после основания, лаборатория выпустила свой первый каталог с ценами. В нём значились сорок четыре сорта оптического стекла. Девятнадцать из них до этого не существовали нигде в мире. Впервые у каждого стекла были указаны точные цифры: показатель преломления и рассеяние. Оптик мог открыть прейскурант и выбрать стекло под свой расчёт, как выбирают в аптеке лекарство по рецепту.
В том же году мастерская Цейса выпустила апохроматические объективы, такие чёткие, каких до тех пор не видел никто. Стекло для них сварил Шотт.
Термометр, который врал
Оптика сделала фирме имя. Но кормить её начали совсем другие вещи.
В те годы учёных и химиков изводила странная беда с термометрами. Стеклянный термометр при нагреве расширялся, а остыв, не возвращался точно к прежнему объёму. Нулевая отметка понемногу уползала. Термометр, выверенный в мастерской, через какое-то время начинал врать, и никто не мог сказать, на сколько.
Термометрическим стеклом в Йене занялись с первых месяцев. И Шотт нашёл виновника. Беда возникала, когда в стекле одновременно сидели две щёлочи, натрий и калий. Стекло только с одной из них вело себя гораздо послушнее. Уже осенью 1884 года сварили «йенское нормальное стекло» под номером плавки 16III, с двумя процентами борной кислоты. Нуль на нём уползал заметно меньше.
С 1887 года Шотт начал новую серию опытов, теперь уже с техническим стеклом, и вёл её в согласии с берлинским Физико-техническим институтом, где проверяли измерительные приборы. Борной кислоты он клал всё больше. В 1889 году получилось стекло 59III, в котором борной кислоты было двенадцать процентов. В 1891-м его пустили в продажу как термометрическое. Нуль на таком термометре почти не двигался, а мерить им можно было до пятисот градусов, чего раньше не умел ни один стеклянный термометр. В Берлине его назвали «идеальным термометрическим стеклом».
Так Шотт изобрёл третий большой класс стекла, кроме крона и флинта. Боросиликатное стекло. Оно почти не боялось жара, резких перепадов температуры и едких веществ.
С 1893 года из него стали делать лабораторную посуду: колбы, стаканы, чашки для выпаривания. В Берлине колбы испытали горячей водой, щёлочью, содой и серной кислотой и сравнили с богемским лабораторным стеклом фирмы «Кавалир». Йенские в воде и щёлочи потеряли в разы меньше веса.
Через несколько лет, на Всемирной выставке в Париже в 1900 году, один химик описывал витрину «Шотт и Ген.» так: «Снаружи всё выглядит точь-в-точь как посуда, с которой приходилось работать нам, старым химикам. Но эти стаканы можно налить холодной водой и поставить прямо на самое сильное пламя горелки, и они не разлетятся на куски».
Ламповое стекло, которое не боялось бури
А потом в дом пришёл новый свет.
Венский химик Карл Ауэр фон Вельсбах с 1885 года бился над газовым калильным светом, который должен был сменить керосиновую лампу. Над газовым пламенем надевался колпачок из пропитанной ткани, он раскалялся добела и светил ярче любого фитиля. В 1891 году Ауэр сделал прочный колпачок с окисью тория, и новый свет пошёл в дома.
Шотт заметил беду у себя дома. Обычные ламповые цилиндры из оконного по сути стекла с новыми горелками не справлялись. Колпачок грел намного сильнее керосинового пламени, и стекло трескалось.
С мая 1892 года он пробовал слоёное стекло, потом стекло для трубок, и ничего толком не выходило. Дело сдвинулось с марта 1893-го, когда в ход пошло новое лабораторное стекло. В ноябре 1894 года борной кислоты в ламповом стекле стало уже двадцать два-двадцать четыре процента.
Летом 1894 года директор берлинского Общества газового калильного света Крюгер докладывал коллегам-газовикам: «Вопрос о лопающихся стёклах для калильного света значительно приблизился к решению. Полтора года назад мы обратились к фирме, которая становится ведущей в стекольной технике. Результаты, полученные с так называемыми S-цилиндрами, лучше, чем можно было ожидать».
Йенские цилиндры испытывали жестоко. В отчёте о стёклах «с золотым штемпелем» написано, что они превзошли самые смелые ожидания, потому что «даже дождь и снег вместе со штормовой погодой не угрожали существованию цилиндра». Это значит, что лампы с ними горели прямо на улице.
Шотт продолжал их улучшать: придумал цилиндр с отверстиями, который давал больше света и не лопался, если колпачок рвался и пламя било в стекло. В 1895–1896 годах получил на него патенты в Англии, Бельгии, Франции и Италии. Потом появился «висячий цилиндр» для газовых горелок.
Газовый калильный свет завоевал мир только с йенскими цилиндрами. А цилиндры превратили маленькую лабораторию в настоящий завод. В 1894 году, перед самым бумом, на фирме работали пятьдесят три человека. В 1895-м уже сто пятьдесят, в 1900-м четыреста пятьдесят, к двадцатипятилетию в 1909-м около тысячи ста. В 1899 году цех ламповых стёкол выдавал тридцать тысяч штук в день. За один только 1909 год их сделали больше двадцати пяти миллионов. К 1900 году половину выручки фирме давал экспорт.
Кастрюля, которая не боится огня
После 1918 года «Шотт и Ген.» взялись за посуду для обычной кухни. Миски, формы для выпечки, колбы для кофеварок, банки, бутылочки для младенцев. Всё из того же жаростойкого стекла, которое можно ставить в горячую духовку. Продавали его под маркой «Йенское стекло», Jenaer Glas.
Подобный путь прошла и американская компания «Корнинг»: с 1915 года она выпускала под маркой «Пайрекс» кухонную посуду из боросиликатного стекла, очень похожего на шоттовское. Так что на бабушкиной полке по обе стороны океана стояли, по сути, родственники.
Формы для йенской посуды придумывали лучшие художники своего времени, среди них скульптор Герхард Маркс и выпускник Баухауса Вильгельм Вагенфельд. Его стеклянный чайник с прозрачными чашками начала 1930-х годов и сегодня считается классикой дизайна.
Сам Шотт к тому времени от дел отошёл. Ещё в 1891 году он согласился, чтобы доля его компаньонов в стекольном заводе перешла фонду Карла Цейса, который основал Аббе, и пообещал после смерти передать туда же свою. Без его согласия завод не стал бы частью фонда, и Аббе однажды назвал его «в известном смысле соучредителем» фонда. В 1919 году Шотт отдал свою долю ещё при жизни, хотя ближайшие сотрудники его отговаривали. Акций у него больше не было, но заводом руководил ещё почти восемь лет.
В конце 1926 года, в семьдесят пять, он оставил руководство. Завод, который начинался с одиннадцати человек, к тому времени насчитывал больше полутора тысяч работников. Дело продолжил его сын Эрих.
Годом раньше, в ноябре 1925-го, Немецкое стеклотехническое общество сделало его своим первым почётным членом и назвало «основателем современной стекольной техники». А в 1927 году фонд Карла Цейса учредил медаль его имени для лучших стекловедов. На ней портрет Шотта, и сначала её вырезали из горного хрусталя, а позже стали делать из оптического стекла.
Отто Шотт умер в Йене 27 августа 1935 года. Ему было восемьдесят три. Похоронили его на Северном кладбище Йены. Английский стекловед Уильям Тёрнер, первый президент Международной комиссии по стеклу, сказал в прощальной речи: «В истории стекольного дела одно имя будет сиять всегда: Отто Шотт».
Суп на стеклянной плите
Колбы из того самого боросиликатного стекла до сих пор стоят в лабораториях. Самое известное стекло этого семейства у SCHOTT, лабораторное Duran, по словам историка компании Юргена Штайнера, ведёт родословную от первого боросиликатного стекла, которое сварил основатель.
А в 1971 году фирма показала новинку, о которой Шотт и мечтать не мог: стеклокерамическую варочную панель Ceran. Серийно её начали делать в 1973-м. За первые два года продали семь тысяч панелей, к 1980-му счёт пошёл на миллион. Сейчас компания говорит больше чем о двухстах миллионах проданных плит.
Чёрная гладкая поверхность, на которой каждый вечер кипит чей-то суп, тоже родня стеклу, стеклокерамика. Раскалённая конфорка под ней и холодная капля сверху ей нипочём.
Начиналось всё куда скромнее. С мутных кристалликов в оконном стекле, о которых сын стекольщика написал диссертацию. С отзыва профессора, решившего, что кандидату «недостаёт общей образованности». С коксовой печки в подвале родительского дома в Виттене и тиглей меньше рюмки. И с письма незнакомому профессору, на которое тот ответил, что неудачный опыт иногда ценнее удачной находки.
Фото: SCHOTT AG, CC BY-SA 3.0 DE
