В 1889 году под Веной, в Атцгерсдорфе, закрылась маленькая фабрика. Делали там вещь, которую сегодня мало кто держал в руках: тонкий хлопковый колпачок, пропитанный солями редких металлов. Надетый на газовую горелку, он должен был светить ярко и ровно, куда лучше обычного газового рожка.
Он и светил. Только свет выходил с зеленоватым оттенком, неприятным для глаза, а сам колпачок после прокаливания превращался в хрупкую золу и выдерживал немного. Покупатели не впечатлились. Фирма, открытая в 1887 году, продержалась два года.
Хозяину фабрики было около тридцати. Он был доктором химии, учеником знаменитого Бунзена, человеком, который за четыре года до этого разделил на две части то, что вся химия считала одним элементом. И вот его первое большое изобретение тихо легло на полку.
Звали его Карл Ауэр фон Вельсбах. Через несколько лет его колпачки будут освещать улицы Берлина. Сплав, который он придумает из отходов собственного производства, до сих пор высекает искру в обычных зажигалках с колёсиком. А металл из его электрической лампы даст первые две буквы слову OSRAM.
Но в 1889 году ничего этого ещё не было. Была закрытая фабрика и зелёный свет, который никому не понравился.
Младший сын директора типографии
Карл Ауэр родился 1 сентября 1858 года в Вене. Он был младшим из четырёх детей: кроме него, в семье росли Леопольдина, Алоис и Амалия.
Отец, Алоис Ауэр, начинал простым наборщиком, а дослужился до директора императорской придворной и государственной типографии в Вене. Человек он был изобретательный. Придумал, например, способ печатать изображения прямо с натуры: растение или кружево вдавливали в мягкую свинцовую пластину, и с получившегося оттиска делали печатную форму. Отпечаток выходил со всеми прожилками листа.
В 1860 году отца возвели в дворянство, и к фамилии добавилось «фон Вельсбах». Карлу тогда было два года.
Отца он потерял рано. Алоис Ауэр умер 10 июля 1869 года, мальчику было десять. Семья осталась обеспеченной, и это потом сыграет свою роль: Карл сможет годами заниматься наукой, не думая о жалованье.
С 1873 по 1877 год он учился в реальном училище в венском районе Йозефштадт. Аттестат получил 16 июля 1877 года. Осенью того же года пошёл добровольцем на годичную военную службу и в декабре 1878-го получил патент лейтенанта.
А потом выбрал химию.
Гейдельберг и горелка Бунзена
В 1878 году Ауэр начал учиться в Вене, а в 1880-м уехал в Гейдельберг. Там работал Роберт Бунзен, один из самых известных химиков своего времени.
Имя Бунзена сегодня знает любой школьник, даже если не помнит, кто это. Горелка Бунзена стоит в каждом кабинете химии: металлическая трубка, газ, подсос воздуха и ровное, почти бесцветное пламя. Именно над таким пламенем через несколько лет и засветятся колпачки Ауэра.
У Бунзена молодой венец занялся спектральным анализом и редкоземельными металлами. Это была тёмная и неблагодарная область химии. Редкие земли похожи друг на друга почти как близнецы, разделить их крайне трудно, и многие «элементы» той эпохи потом оказывались смесями.
Бунзену приписывают фразу: «Химик, который не физик, вообще ничто». Ауэр, похоже, усвоил её всерьёз. Спектроскоп стал для него главным инструментом.
В 1882 году он защитил докторскую диссертацию и вернулся в Вену.
Близнецы в одной банке
Дома его взял к себе Адольф Либен, профессор Венского университета. Взял ассистентом без жалованья. Для Ауэра это не было бедой: деньги у семьи имелись, а лаборатория у Либена была хорошая.
Он взялся за дидим.
Дидим открыли ещё в 1840-х годах, и почти полвека химики считали его отдельным элементом. Само название по-гречески означает «близнец», потому что вещество всё время держалось рядом с лантаном. Были подозрения, что дидим неоднороден, но доказать это никто не мог.
Ауэр начал делить его кристаллизацией. Растворял соль, давал ей выкристаллизоваться, отделял первую порцию кристаллов от остатка, растворял снова. И так раз за разом, месяц за месяцем. Англоязычные биографы называют число в 167 перекристаллизаций.
Каждую фракцию он проверял спектроскопом. И постепенно увидел, что линии в спектре расходятся по двум разным группам.
18 июня 1885 года он доложил Венской академии наук: дидим состоит из двух элементов. Одному он дал имя празеодим, «зелёный близнец», потому что его соли зеленоватые. Второй назвал неодидимом, «новым близнецом». Позже название сократилось до привычного сегодня неодима.
Ему было двадцать шесть лет.
Бунзен работу одобрил. Многие другие химики отнеслись к ней с большим сомнением. Сегодня из неодима делают самые сильные постоянные магниты, те, что стоят в смартфонах, наушниках и электромоторах.
Чулок над пламенем
Работая с редкими землями, Ауэр постоянно грел их окислы в пламени горелки. И заметил, что некоторые из них в огне начинают светиться, причём куда ярче, чем можно было ожидать от раскалённого порошка.
Мысль пришла простая. Газовое освещение в те годы давало открытое пламя: тусклое, коптящее, жёлтое. Газ горел прямо из рожка, и свет шёл от раскалённых частичек сажи. А что если поставить в бесцветное пламя горелки Бунзена что-то, что будет светиться само?
Порошок в пламени не удержишь. Нужен был каркас.
Ауэр стал пропитывать хлопковые нити растворами солей редких земель, сушить их и поджигать. Хлопок сгорал за секунды, а от него оставался тонкий скелет из окислов, повторявший форму ткани. Этот скелет и светился в огне.
Австрийская энциклопедия Austria-Forum пишет, что первые хлопковые чулочки для опытов ему вязала мать. Вязаную трубочку пропитывали раствором, надевали на горелку, хлопок выгорал, и на огне оставался светящийся колпачок из окислов.
Заявку на патент Ауэр подал 23 сентября 1885 года, через три месяца после доклада о дидиме. Ему только что исполнилось двадцать семь. Своё изобретение он назвал «ауэровским светом». В русском языке закрепились два названия: газокалильная сетка и, попроще, ауэровский колпачок.
Тогда казалось, что дело сделано.
Зелёный свет
Первые колпачки делали из смеси трёх окислов: шестьдесят процентов магния, по двадцать процентов лантана и иттрия. Состав получил собственное имя, «актинофор».
В 1887 году Ауэр получил на него американский патент. В том же году первая его фирма открыла фабрику в Атцгерсдорфе под Веной. По сведениям австрийских авторов, там работало сорок-пятьдесят человек.
И тут выяснилось, что лабораторный опыт и товар в магазине это две разные вещи.
Свет у актинофора выходил с зеленоватым оттенком. Для химика, который годами смотрит в спектроскоп, это был просто интересный спектр. Для хозяйки, которая хочет читать вечером или шить, это был мертвенный свет, в котором лица кажутся больными.
Хуже было другое. Колпачок после первого прокаливания становился хрупким, как пепел от сгоревшей бумаги. Он рассыпался от толчка, от сквозняка, от неосторожного движения. Австрийские источники пишут, что первые сетки выдерживали лишь немного зажиганий, а потом осыпались в порошок. Свет к тому же менялся от колпачка к колпачку.
Продавали такие сетки, кстати, ещё не прокалёнными. В виде золы их было не довезти до покупателя, поэтому хлопок выжигали уже дома, на собственной горелке. Если сетка ломалась, покупатель шёл за новой. Или не шёл.
Шли, как выяснилось, неохотно. В 1889 году фирма закрылась.
Один процент
Ауэр не бросил дело. Он продолжал перебирать окислы, менять пропорции, пробовать то, что лежало в его лаборатории после многих лет работы с редкими землями.
Помогал ему Людвиг Хайтингер, химик, с которым они проработали вместе много лет.
Ещё 5 марта 1889 года, в тот самый год, когда закрылась фабрика, Ауэр получил американский патент, где впервые упоминался торий. Это был металл из той же компании редких и тяжёлых элементов.
Окончательную формулу нашли к началу 1890-х. Девяносто девять процентов окиси тория и ровно один процент окиси церия.
Сама по себе окись тория светилась в пламени довольно слабо. Но стоило добавить к ней крошечную долю церия, и колпачок вспыхивал ровным, почти белым светом. Не зеленоватым, не жёлтым, а белым. И сама сетка выходила заметно прочнее.
Австрийские авторы пишут, что смесь подобрали после множества опытов. Никакой красивой истории про случайно опрокинутую колбу источники не рассказывают. Был долгий перебор вариантов, а в конце был один процент, который всё решил.
В 1891 году под новую сетку создали новую компанию. Партнёром стал Игнац Крейдль, который помогал Ауэру ещё с первыми опытами. С 1892 года ториевые колпачки пошли в продажу.
И на этот раз их покупали.
Отсрочка для газа
Чтобы понять, почему ториевая сетка так выстрелила, надо вспомнить, что творилось с освещением в те годы.
В 1880-х в города пришло электричество. Лампа накаливания с угольной нитью светила чисто, без копоти и запаха, и казалось, что газовым компаниям пришёл конец. Трубы под улицами, газовые заводы, тысячи фонарей и рожков в квартирах обещали превратиться в груду старого железа.
Колпачок Ауэра дал газу вторую жизнь. Надетый на горелку, он давал яркий белый свет и при этом сжигал меньше газа. Немецкое общество электротехников VDE в своей исторической справке пишет об экономии газа до шестидесяти процентов.
Трубы, проложенные под улицами, можно было не выкапывать. Достаточно было поменять горелки и надеть на них сетки.
В 1892 году в Берлине появилось Немецкое акционерное общество газокалильного света. Деньги дал банкирский дом Koppel & Co., принадлежавший банкиру Леопольду Копелю, а сам Ауэр в деле участвовал напрямую. В Германии компанию быстро стали называть просто Auer-Gesellschaft, «обществом Ауэра».
В 1895 году берлинские городские власти одобрили его колпачки для уличного освещения. Ториевые сетки быстро разошлись по Европе и добрались до Америки. Сырьём для них служил монацитовый песок, который везли из-за океана.
Газовое освещение продержалось на улицах ещё долго, до тех пор, пока в начале XX века электричество не стало по-настоящему дешёвым и привычным.
Человек, чья первая фабрика закрылась в 1889 году, через несколько лет стал очень богатым.
Вилла певицы и замок на склоне
Часть денег Ауэр вложил в землю. В 1893 году он купил в Каринтии, на юге Австрии, усадьбу в местечке Мёльблинг. Прежней хозяйкой была Мари Гайстингер, знаменитая опереточная певица и актриса, и усадьба тогда называлась вилла «Мариенхоф».
Каринтия стала его вторым домом, а потом и первым. Рядом с виллой, на южном склоне горы Осселиценберг, в 1898–1900 годах по проекту архитекторов Антона и Йозефа Бирбаумов вырос замок Вельсбах. При замке Ауэр устроил собственную лабораторию.
Неподалёку, в Трайбахе, стоял заброшенный металлургический завод. Последнюю доменную печь там погасили в 1886 году. Ауэр выкупил территорию, и на месте старого железоделательного производства выросли его химические заводы. Предприятие существует до сих пор и называется Treibacher Industrie AG.
В последний день 1898 года, 31 декабря, Ауэр женился. Невесту звали Мари Анна Нимпфер, она была на одиннадцать лет моложе. Венчались они на Гельголанде, маленьком острове в Северном море.
В 1900 году родился первый сын, Карл. 16 сентября 1902 года появились близнецы, Герберт и Герман. В 1903-м родилась дочь Хильдегард.
Для человека, который начинал с «близнецов» в дидиме, двойня в семье выглядит почти шуткой судьбы.
Нить из осмия
Пока газовые колпачки расходились по миру, Ауэр взялся за конкурента. За электрическую лампу.
У ламп того времени было слабое место: угольная нить. Она светила желтовато, потребляла много энергии и со временем темнела, покрывая колбу изнутри налётом. Нужна была нить из металла, который выдержит огромную температуру и не расплавится.
Ауэр начал с платины, а потом перешёл на осмий. Осмий плавится при температуре около трёх тысяч градусов, по тем временам он считался самым тугоплавким из известных металлов. Беда в том, что он хрупкий, и вытянуть из него проволоку, как из меди, нельзя.
Ауэр придумал обходной путь. Порошок осмия или его окиси смешивали с сахарным сиропом или каучуком в густую пасту. Пасту продавливали через тонкую фильеру, как тесто через насадку, получалась нитка. Нить прокаливали, связка выгорала, а частицы осмия спекались между собой.
Рабочую технологию он получил в 1898 году и основал под неё производство. С 1902 года лампы с осмиевой нитью продавались под названием Auer-Oslicht, «ауэровский осмиевый свет».
Осмий был редким и дорогим, так что эпоха осмиевых ламп получилась короткой. Скоро на смену ему пришёл вольфрам, ещё более тугоплавкий.
Весной 1906 года берлинское общество Ауэра зарегистрировало в имперском патентном ведомстве новое слово для электрических ламп накаливания и дуговых ламп. Слово составили из двух металлов: ОСмий и вольфРАМ, по-немецки Wolfram. Получилось OSRAM.
В 1919 году общество Ауэра вместе с концернами AEG и Siemens & Halske объединило свои ламповые производства в одну компанию. Выбирать имя для неё пришлось из нескольких марок. У Siemens была своя марка, Wotan, у AEG своя. Выбрали OSRAM.
Лампы с этим словом на упаковке продаются уже больше века.
Искра из отходов
Третье изобретение выросло буквально из мусора.
Чтобы делать ториевые сетки, нужно было выделять торий из монацитового песка. А в монаците много церия, куда больше, чем требовалось для того самого одного процента. Церий копился в отходах производства, и девать его было некуда.
Ауэр стал искать ему применение. И нашёл, что сплав церия с железом при трении о шершавую поверхность отбрасывает горячие искры. Маленькие частички сплава, отлетая, вспыхивают прямо в воздухе.
В 1903 году он запатентовал этот сплав. Лучшей пропорцией оказалось семьдесят процентов церия и тридцать процентов железа. Сплав называли цериевым железом, ферроцерием, а в торговле «ауэрметаллом».
Из него сделали кремни для зажигалок. Колёсико с насечкой чиркает по маленькому серому цилиндрику, сыплются искры, загорается фитиль или газ. С 1907 года в Трайбахе начали делать кремни, тогда же в продаже появились и зажигалки с ними.
Если у кого-то в ящике стола лежит обычная зажигалка с колёсиком, в ней, скорее всего, стоит потомок того самого сплава. Кремни под маркой Auermetall выпускают до сих пор.
Выходит забавная цепочка. Первая сетка провалилась. Вторая, ториевая, сделала его богатым. Отходы второй превратились в искру для курильщиков, а работа над электрической лампой, конкурентом его же газовых сеток, дала миру слово OSRAM.
Больше света
В 1901 году император Франц Иосиф возвёл Карла Ауэра в баронское достоинство. Он стал Карлом бароном Ауэром фон Вельсбахом.
Для герба нужен был девиз. Ауэр выбрал два латинских слова: «Plus lucis». В переводе «больше света». Немецкие авторы добавляют, что эти слова можно понимать и шире, как «больше знания, больше ясности». Для человека, который всю жизнь занимался и светом, и наукой, оба смысла подходили.
Награды шли одна за другой. В 1900 году американский Институт Франклина вручил ему медаль Эллиота Крессона. В 1920-м он получил кольцо Вернера фон Сименса, одну из главных немецких наград для инженеров. В 1921-м медаль Вильгельма Экснера.
При всём этом редкие земли он не бросал. В начале XX века Ауэр снова взялся за элемент, который считали однородным, иттербий, и снова нашёл, что это смесь двух элементов. Одному из них он дал название кассиопей, в честь созвездия Кассиопеи.
Только на этот раз он был не один. Француз Жорж Урбен независимо пришёл к тому же результату и назвал элемент лютецием, от латинского имени Парижа. Начался долгий спор о первенстве. Международная комиссия в итоге отдала его Урбену, и в таблицу Менделеева элемент вошёл как лютеций. Австрийские авторы называют это решение для Ауэра унижением.
Радий, розы и яблони
Ауэр всю жизнь работал с веществами, о которых тогда знали мало. Торий радиоактивен, а со временем Ауэр взялся и за радий. Австрийские авторы пишут, что добывали его из многих тонн остатков урановой руды.
В 1910 году одна из его компаний получила, по данным англоязычных биографов, три-четыре грамма хлорида радия. Для Европы того времени это было первое производство такого масштаба. Среди покупателей, по их же словам, были супруги Кюри.
С 1907 по 1918 год Ауэр занимался в основном актинием и торием. Работал он в своей лаборатории при замке Вельсбах.
Была у него и совсем мирная страсть. Англоязычные биографы пишут, что он был увлечённым садоводом и выводил сорта роз и яблонь. Австрийские добавляют фотографию и звукозапись.
В Каринтии его запомнили и как соседа. Один из очерков на портале Austria-Forum рассказывает, что на шестидесятилетие барона в замок привезли сто тридцать детей из Клагенфурта: была музыка, танцы, угощение и игры, и этот день дети потом долго вспоминали.
Plus lucis
Карл Ауэр фон Вельсбах умер 4 августа 1929 года в своём замке в Мёльблинге, после короткой болезни. Ему было семьдесят лет.
Похоронили его в Вене, в семейной могиле на кладбище Хитцинг. Жена, Мари Анна, пережила его на двадцать один год и умерла в 1950-м.
Почти всё, что он начал, пережило и его самого. Завод в Трайбахе работает и сейчас. Марку OSRAM знает весь мир. Кремни из его сплава лежат в карманах у миллионов людей, которые никогда не слышали его фамилии. Неодим, который он когда-то выделил из «близнеца», работает в магнитах электромоторов и наушников.
Газовые сетки сегодня можно увидеть разве что в туристических лампах-фонарях. Да и там торий всё чаще заменяют иттрием, чтобы не возиться с радиоактивностью.
В Австрии его не забыли. Его портрет печатали на почтовых марках 1936, 1954 и 2012 годов и на банкноте в двадцать шиллингов. В 2008 году выпустили монету в двадцать пять евро «Очарование света». В городке Альтхофен, рядом с Трайбахом, работает музей его имени. А в 2011 году его включили в Национальный зал славы изобретателей США.
Но если вспоминать его жизнь, то, пожалуй, главное было в самом начале. В маленькой фабрике в Атцгерсдорфе, которая закрылась в 1889 году. В зелёном свете, который никому не понравился. И в одном проценте церия, который Ауэр всё-таки нашёл, хотя мог бы, как многие, просто бросить и вернуться к тихой лабораторной химии.
Он не бросил. И девиз на его баронском гербе подходит ко всей этой истории как нельзя лучше: больше света.
