СОДЕРЖАНИЕ
1. История развития кристаллографии…………………………………………..3
1.1 Атомистические идеи в кристаллографии…………………………………..3
1.2.
Вклад российских ученных в развитие кристаллографии…………………6
2.
Кристаллы и рентгеновские лучи……………………………………………..7
3. Качества и
свойства…………………………………………………………….8
4. Сущность и
явление…………………………………………………………..10
5. Современное представление об объекте исследования
кристаллографии..12
5.1. Кристаллическое состояние………………………………………………..12
5.2. Образование кристаллов……………………………………………………12
5.3. Структура кристалла………………………………………………………..13
5.4. Морфология кристаллов……………………………………………………13
6. Методы исследования в
кристаллографии…………………………………..17
6.1. Оптическая кристаллография………………………………………………17
6.2.
Свечение минералов………………………………………………………...19
6.3.
Современные методы исследования и визуализации кристаллов (СМИ и
ВК)………………………………………………………………………………..22
7. Применение
кристаллов………………………………………………………26
8. Взаимосвязь
кристаллографии и других наук………………………………28
8.1.
Кристаллография и теория поиска полезных ископаемых……………….28
8.2.
Междисциплинарные исследования кристаллографии в МГУ………….32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….37
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………...38
1. История
развития кристаллографии.
Кристаллом (от
греч. krystallos – «прозрачный лед») вначале называли прозрачный кварц (горный
хрусталь), встречавшийся в Альпах. Горный хрусталь принимали за лед,
затвердевший от холода до такой степени, что он уже не плавится. Первоначально
главную особенность кристалла видели в его прозрачности, и это слово
употребляли в применении ко всем прозрачным природным твердым телам. Позднее
стали изготавливать стекло, не уступавшее в блеске и прозрачности природным
веществам. Предметы из такого стекла тоже называли «кристальными». Еще и
сегодня стекло особой прозрачности называется хрустальным, «магический» шар
гадалок – хрустальным шаром.
Удивительной особенностью горного хрусталя и многих
других прозрачных минералов являются их гладкие плоские грани. В конце 17 в.
было подмечено, что имеется определенная симметрия в их расположении. Было
установлено также, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную
правильную огранку и что форма огранки характерна для того или иного минерала.
Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. В конце
концов кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие природную
плоскую огранку.
1.1.
Атомистические идеи в кристаллографии.
Общеизвестно,
что авторами атомистических идей были греки Левкип и Демокрит (IV в. д.н.э.),
однако не сохранились письменные документы, позволяющие понять, что лежало в
основе этих идей.
В эпоху
возрождения появление атомистических идей независимо у многих авторов
непосредственно связано с наблюдениями над кристаллами минералов. Одним из
первых эти идеи были опубликованы Иоганном Кеплером (более известен как
астроном, открыватель законов движения планет) в опусе 1611г. "Трактат о
новогоднем снеге" Кеплер обратил внимание, что снежинки (кристаллы снега)
всегда имеют 3, 6 или 12 лучей, но никогда 4,5,7,8 и т.д. Он объяснил это тем,
что кристаллы состоят из мельчайших сферических частиц, плотная упаковка
которых приводит к тому, что каждая такая частица оказывается окруженной шестью
другими, расположенными по вершинам правильного шестиугольника. Таким образом,
Кеплер также сделал вывод о росте кристаллов "снаружи" путем укладки
новых частиц (около ста лет позже другой, известный натуралист Карл Линней все
еще считал, что кристаллы, как и деревья, растут изнутри).
Приведем
изображения снежинок полученных современными микроскопами и хранящимися на
сайте Show Crystal.com.
Идея буквально лежала на поверхности - независимо друг
от друга ее высказали многие известные ученые, в том числе и Михаил Ломоносов,
опубликовавший в 1741г. в своей диссертации о природе селитры практически
аналогичные соображения. Известный физик Х.Гюйгенс, наблюдая эффекты
преломления света кальцитом, а также его ромбоэдрическую спайность предложил
эллипсоидальную форму атомов вместо шарообразной. Уже были известны, сделанные
Н.Стеноном и Роме де Лиллем наблюдения о равенстве углов между сходными гранями
разных кристаллов одного минерала, когда французский кристаллограф аббат
Р.Ж.Гаюи занялся изучением свойства спайности. По преданию, он уронил кристалл
кальцита и, увидев, как тот рассыпался на правильные ромбоэдры, воскликнул
"все найдено". Он стал раскалывать все попадавшие ему кристаллы,
заслужив у знакомых прозвище кристаллокласта - дробителя минералов. Фигуры, на
которые раскалывались кристаллы (куб, ромбоэдр, октаэдр, тетраэдр,
ромбододекаэдр) позволили ему предположить "многогранную" форму
атомов и вывести в 1783 году закон, позволивший теоретически рассчитать
возможные грани кристаллов. Гаюи уже был весьма близок к расшифровке некоторых
простых структур.
Дальнейшим шагом развития атомистической идеи было
предложение У.Волластона (около 1813) абстрагироваться от конкретной формы
атомов и заменить их математическими точками. Таким образом, появилось
представление о кристаллических решетках. Математиком О.Браве были выведены 14
возможных для кристаллов типов решеток, а также точечные группы симметрии вывод
которых был полностью завершен в 1833 году И.Гесселем. Е.С. Федоровым в 1891
и, независимо, Шенфлисом был сделан полный вывод 230 пространственных групп
симметрии, т.е. 230 возможных законов расположения атомов в кристаллических
решетках. При этом само существование как атомов, так и кристаллических решеток
доказано еще не было. Более того, среди химиков появились очень сильные
сомнения в их реальном существовании. Например, известный химик В.Оствальд
читал в университете г. Вильно в 1912г. лекцию "О крахе
материализма", в которой доказывал необходимость отказаться от понятия
атом, как абстракции, полезной в свое время, но уже тормозящей развитие науки.
В этом же году М.Лауэ пропустил рентгеновские лучи через кристалл сфалерита и
получил дифракционную картину, доказав разом реальность атомов и
кристаллических решеток и волновую природу рентгеновских лучей. С этого момента
началась массовая расшифровка кристаллических структур минералов и
синтетических веществ, теоретический аппарат, для которой был уже полностью
готов.
Интересно сравнить, как проходило развитие
атомистической идеи в химии, где путь к новой науке кристаллохимии был
совсем не столь прям как в минералогии и где каждая новая парадигма, с трудом
укрепляясь, являлась в свою очередь тормозом новой. Отцом химической атомистики
по праву считается Дальтон, который перевел понятие атом из категории обихода
философского в научную категорию. Дальтон первоначально занимался наблюдениями
над атмосферными явлениями и ряд наблюдений убедили его в том, что атмосферные
газы имеют атомарное строение. Он первым занялся измерением относительного веса
атомов сначала газов, а потом и других элементов, взяв за исходную единицу вес
атома водорода. Он обнаружил, что относительные веса атомов являются кратными
величинами, за что первоначально яростно критиковался исследователями,
считавшими его результаты следствием высокой погрешности измерений или
фальсификацией. Наибольшая проблема возникла в связи с неизвестностью в это
время химических формул многих соединений. Так следуя принципу наибольшей
простоты (ошибка аналогичная ошибке Гаюи) он предположил формулу воды HO, в
результате чего ошибся вдвое при измерении веса кислорода. Такие ошибки имели
не очень существенное значение.
Более серьезная проблема заключалась в другом. Так
установление Гей-Люссаком закона взаимодействий газов было сначала принято
Дальтоном на "ура" т.к. подтверждало принцип кратности. Однако
выяснилось, например, что, реагируя друг с другом, один объем кислорода и один
объем азота образуют 2 объема NO, а не один, что противоречило идее о
неделимости атомов, которую Дальтон считал основополагающей. Дальтон, по
примеру своих же критиков, обвинил Гей-Люссака в неточностях измерений.
Проблема же была в двухатомном строении молекул газов. Именно молекулы,
разделяясь на 2 атома и давали 2 объема. Уяснение наличия двух типов:
атомарного и молекулярного строения вещества заняло в химии довольно много
времени. Основные работы Дальтона относятся к первым годам 19 столетия, а лишь
в 1861 г. на съезде химиков в Карлсруэ понятие молекулы было официально
утверждено. В дальнейшем представления о молекулярном строении веществ, как и
огромные успехи органической химии в то время, имевшей дело с молекулярными
веществами, сильно помешали развитию учения о низкомолекулярных -
кристаллических веществах в химии.
1.2. Вклад российских ученных в развитие
кристаллографии.
В 1897 году Вернадский защищает докторскую диссертацию по теме "Явления скольжения кристаллического вещества". Вскоре он становится профессором Московского университета. К началу нашего века относятся первые публикации статей Владимира Ивановича по философии и истории науки. В 1906 году Вернадского избирают членом Государственного Совета от Московского университета. Два года спустя он становится экстраординарным академиком. С 1906 по 1918 год выходят в свет отдельные части его фундаментального труда "Опыт описательной минералогии", во многом не устаревшего до сих пор. С этой поры начинается расцвет его творчества. В 1911 году он переезжает в Петербург. Реорганизует Минералогический музей Академии наук. Продолжает радиогеологические исследования и экспедиции, утверждая, что радиоактивность имеет огромное значение в жизни земной коры, в судьбе многих минералов и в будущем человечества. Изучает закономерности газового дыхания Земли. По инициативе и под председательством Владимира Ивановича в 1915 году создается Комиссия по изучению естественных производительных сил России при Академии наук (КЕПС). Эта уникальная научная организация объединила многих видных русских ученых. Комиссия проводила огромную научно-исследовательскую работу, выпускала монографии и справочники, организовала целый ряд комплексных экспедиций. От нее впоследствии отделились многочисленные научные институты: Почвенный, Географический, Радиевый, Керамический, Оптический и т. д. В. И. Вернадский, избранный в 1916 году председателем ученого совета при министерстве земледелия, продолжал научные исследования, публикуя статьи по минералогии, геохимии, полезным ископаемым, по истории естествознания, организации науки, метеоритике. В 1917 году здоровье Вернадского ухудшилось. У него обнаружили туберкулез. Летом он уехал на Украину. Бурные события гражданской войны застали его в Киеве. Здесь он активно участвует в создании Украинской академии наук и избирается ее президентом. Это была первая национальная Академия наук СССР. Организация ее была очень трудным делом: всегда тяжело первому проводить столь сложное мероприятие, да еще в такое необычайно трудное время. Создание Украинской академии наук стало ярким проявлением организационного таланта Вернадского. Позже Вернадский был инициатором создания ряда академических учреждений нашей страны. Со времен Ломоносова никто так много не сделал для организации отечественной науки. Но главной для Вернадского оставалась научно-теоретическая работа. В годы пребывания в Киеве, Полтаве, Старосепье (на биологической станции), Харькове, затем в Ростове, Новороссийске, Ялте, Симферополе он разрабатывал основы учения о геохимической деятельности живого вещества. Ему предлагали эмигрировать в Англию. Он остался на родине. В конце 1921 года Вернадский основал в Москве Радиевый институт и был назначен его директором. Продолжая изучение геохимии радиоактивных элементов, он занимался общими проблемами геохимии, а также продолжал разрабатывать учение о геологической роли живого вещества. Его приглашают прочесть курс лекций в Сорбоннском университете (Париж). 1923-1926 годы он проводит за границей, преимущественно во Франции, ведя большую научно-исследовательскую и преподавательскую работу. Выходят в свет его лекции по геохимии (на французском языке), статьи по минералогии, кристаллографии, геохимии, биогеохимии, химии моря, эволюции жизни, а также о геохимической деятельности и будущем человечества.
В 1913-1914 гг. английские ученные У.Г. и У.Л. Брэгги
и российский ученный Юрий Викторович Вульф, просвечивая кристаллы лучами
Рентгена (по способам предложенным Лауэ и Дебаем), доказали, что гипотеза
кристаллических решеток является правильной, и положили начало
рентгеноструктурному анализу. Все эти эксперименты, по мнению широко известного
специалиста в области рентгеновской
дифракции профессора Массачусетского технологического
института М. Бюргера, стали поворотным пунктом не только в кристаллографии,
но и во всей современной науке.
2. Кристаллы и
рентгеновские лучи.
Основоположник российской школы рентгеноструктурного анализа кристаллов
академик Н.В. Белов считал, что положение структурной кристаллографии среди
других наук можно охарактеризовать центром треугольника, в вершинах которого
находятся физика, химия и минералогия. Именно в кристаллографии в полной мере проявляется синтез достижений,
отмечаемых во всех трех дисциплинах. Современный рентгеноструктурный анализ
стал мощным инструментом изучения структуры веществ, открывающим много интересных фактов и
позволяющим по-новому взглянуть на многие природные явления. Общее число
расшифрованных к середине 90-х годов структур превысило 150 тысяч.
Благодаря усовершенствованным методам,
автоматизированной аппаратуре и вычислительным средствам стало возможным
определять структуры самых сложных кристаллов вплоть до белковых, содержащих
сотни атомных группировок. На основе структурных данных удается
интерпретировать разную температуру отдельных частей белковых молекул. Были
разработаны специальные рентгеновские камеры,
в которых достигаются давления, в миллионы раз превосходящие атмосферное.
Это позволяет моделировать и изучать состояние
вещества в глубинных оболочках Земли. Иллюстрацией изменения многих свойств
различных кристаллов при таких высоких физико-химических параметрах может
служить зафиксированный переход молекулярной структуры серы с ковалентной связью
между атомами в структуру, характеризующуюся металлическим типом межатомных
взаимодействий.
Структурные данные существенно расширяют научные
представления о симметрии кристаллов.
3. Качества и свойства.
Мир многообразен. Он предстает перед человеком не
скоплением одинаковых предметов, а как множество предметов, явлений, процессов,
наделенных различными свойствами. Каждый предмет обладает не каким-то одним, а
целым рядом свойств и потому имеет не одну, а множество разнообразных характеристик.
Свойства бывают существенные и несущественные. Скажем,
с деловой точки зрения существенные не цвет глаз, рост человека, стиль его
одежды; важно, какой он специалист, высок или низок уровень его
профессионализма. Предметы, по тем или иным причинам утратившие существенные
свойства, не просто переходят в новое состояние, но становятся другими
предметами.
Различают также специфические и неспецифические
свойства. Определенное значение атомного веса специфично для данного
химического элемента, вес же вообще — общая характеристика любых материальных
тел, находящихся в поле тяготения. Специфические свойства, присущие данному
явлению, характерные для него, часто называют признаками или симптомами. Они
позволяют обнаруживать тот или иной предмет среди многих других, не обладающих
такими признаками (отпечатки пальцев в ситуации преступления, характерная для
данного заболевания сыпь и др.). Некоторые свойства предмета могут
видоизменяться, их можно приобретать и утрачивать. Однако есть также
неотъемлемые свойства. В философии их называют атрибутами. Так, предметы
немыслимы без характеристик пространства, времени, движения. Для человеческой
личности атрибутивным свойством является, в частности, память. Человек,
утративший память, теряет вместе с нею человеческий облик. Различаются также
актуальные и потенциальные свойства. Первые уже реализованы и наблюдаются в
данное время. Вторые (их называют диспозиционными) носят как бы скрытый
характер и развертываются, выявляются постепенно при различных взаимодействиях
данного предмета с другими. Такие свойства, как электропроводность,
растворимость, человеческая отзывчивость и др., проявляются именно таким
образом.
Предметы — это не механический набор или простая сумма
свойств, но их взаимосвязь, единство. Вот почему познание предметов требует
усилия мысли — синтеза их многообразных проявлений. Устойчивая совокупность
свойств предмета выражается в философии понятием качество. А множественность
различных предметов характеризуется как качественное многообразие. Свойства
обнаруживаются как проявления тех или иных черт, сторон предметов в их
отношениях с другими предметами.
Каждый предмет многогранен. Он может поворачиваться к
другим предметам и к людям разными сторонами, входить в различные связи с
другими предметами, по-разному использоваться в человеческой практике.
Сходства и различия свойств определяют существование
качественно однотипных и разнотипных групп предметов, явлений, процессов. Под
качеством понимают целостную, интегральную характеристику предмета (единства
его свойств) в системе его связей и отношений с другими предметами. При
размышлении о качестве и свойствах предметов возникает философский вопрос:
носят ли они объективный характер или же зависят от точки зрения, практических
целей, особенностей восприятия человека. Этот вопрос (один из многочисленных
вариантов основного вопроса философии) встал перед философами давно. Вспомните
характерный для XVII-XVIII веков спор о «первичных» (плотность, протяженность,
движение, вес) и «вторичных» (звук, цвет, вкус, запах) «качествах» вещей.
Мыслители того времени были склонны относить к объективным лишь первую группу
свойств, вторые же рассматривались как субъективные, возникающие в результате
воздействия предметов на человеческие органы чувств. Это соответствовало
механистическому взгляду на материю как совокупность протяженных тел, частиц,
движущихся в пространстве и в разных сочетаниях — по законам притяжения и
отталкивания — образующих всевозможные вещественные предметы.
Дальнейшие размышления о реальности или иллюзорности
качественного многообразия мира пришли к выводу, что и «первичные» качества
воспринимаются людьми посредством органов чувств (с добавлением к ним все более
совершенных приборов). И в этом смысле тяжесть, скорость перемещения,
шероховатость или гладкость поверхности и все другие свойства, учитываемые в
механике, в случае их чувственного восприятия людьми не менее субъективны, чем
восприятие звуков, цветов и других «вторичных» свойств. Иначе говоря, люди
телесно (а не только мысленно, духовно) включены в сложные взаимодействия
предметов, участвуют в них. Они имеют возможность судить о свойствах, качествах
вещей по тому, как они представлены в их опыте. Кант называл это «явлениями» —
в отличие от характеристик «вещей самих по себе». Приходится признать, что все
свойства вещей познаются нами в форме «субъективных образов объективного мира».
Но человеческий опыт заключает в себе реальные возможности нарастания
объективных знаний о мире, о различных свойствах и качественном многообразии
предметов. Такая возможность обеспечивается многократными контактами с
предметами, притом каждый раз в иных условиях, на другой основе. Делу помогают
также различные процедуры перекрестных практических проверок получаемых знаний,
их историческое накопление, суммирование усилий множества людей.
Понятие качества выражает специфику, своеобразие
больших и малых групп предметов. Оно помогает уяснению качественных границ
между природой и обществом, живой и неживой природой, твердыми телами,
жидкостями и газами, растительным и животным миром и т. д. Установление качественных
границ лежит в основе классификаций минералов, растений, животных, технических
устройств, профессий, наций и народностей. Вместе с тем качественное
многообразие мира не является застывшим, раз навсегда данным. Оно весьма
подвижно. Чем же определяются качественные характеристики предметов, явлений,
процессов? Для ответа на этот вопрос необходимо понятие качества соотнести с
противоположным ему понятием количества.
4. Сущность и явление.
Развитие
познания есть движение мысли от поверхностного ко все более глубокому, скрытому
- к сущности. Сущность же обладает подлинной действительностью только вследствие
определенных форм своего существования (листья, цветы выражаются во внешнем
виде сущность растения). Явление, как правило, выражает лишь некую грань сущности,
один из ее аспектов.
Сущность есть нечто сокровенное, глубинное,
пребывающее в вещах, их внутренних связях и управляющее ими, основание всех
форм их внешнего проявления. В понятии сущности заключено единство всех
глубинных, закономерно связанных элементов содержания объекта в их
противоречиях, причинно-следственных отношениях, в их зарождении, развитии и
тенденциях к будущему. И в этом случае она есть нечто внутреннее, некий
организующий принцип. Понятие сущности т. о. соотносительно с понятием содержание,
выражая однако не все содержание, а только главное, основное в нем. Сущность
соотносится и с категорией качества, кот выражает однако лишь какой-то аспект
ее. Понятие сущности связано и с понятием закона, но закон и сущность не
совпадают: мы знаем закон гравитации, не ведая ее физической сущности.
Сущность внутри себя динамична и подвержена принципу
развития. Вскрыть сущность чего-либо - значит проникнуть в глубины вещи, в ее
основные свойства, выявить причины возникновения и принципы развития. При этом
сущность обладает разной степенью глубины. Она имеет всои степени или порядки.
И познание движется от сущности одного порядка к сущн другого, более глубокого.
Порядок сущностей уходит в бесконечность. Следует подчеркнуть, что сущность всегда
конкретна, нет сущности вообще.
Сущность нерасторжима с формами своего проявления.
Явление это проявление сущности: если сущность нечто общее, то явление - единичное,
выражая какой-то момент сущности, если сущность есть нечто глубинное, то явление
- внешнее, более богатое и красочное... Явление есть то, как сущность проявляет
себя вовне: во взаимодействии со всем иным, в т.ч. и с нашими органами чувств.
Явление - это непосредственно воспринимаемые свойства
объекта, то или иное видение которое зависит от строения и действия органов
чувств, а сущность - то качественное своеобразие предмета, определяющее его
характерное лицо, которое может скрываться за его непосредственно наблюдаемыми
проявлениями (зеленый цвет травы - явление. Сущность - физического свойства
отражать свет).
И сущность и явление объективно, это атрибуты объекта.
Но явление есть функция, зависящая от объекта и его данности субъекту, а сущность
есть собственно объективное качества объекта.
Диалектика сущности и явления - процесс не однозначно
простой, т. е. в нем нет такой связи: одна сущность одно явление. Само явление
достаточно неоднозначно и не всегда скрывает за собой истинную сущность. Вполне
реальной оказывается для философской проблемы кажимости, видимости.
Мы можем видеть мираж в пустыне, однако на его месте
ничего нет, т. е. то, что мы видим лишь кажущееся. Однако с другой стороны
мираж - явление природы, а не зрительный фантом порожденный обманом органов
чувств, мы можем его сфотографировать. Следов видимость есть сущность в одном
из своих проявлений. Феномен "быть-казаться" выражает прежде всего
факт несоответствия сущности и ее внешнего проявления.
Итак, если явление обнаруживает сущность, то
видимость, как правило, закрывает ее, и задача разума заключается в том, чтобы
проникнуть сквозь покров видимости и заглянуть в истинное лицо сущности.
Движение познания есть всегда движение от внешнего к
внутреннему. Категория внешнего раскрывает свойства предмета как целого, и не
только предмета самого по себе, но и способа его взаимодействия с окружающей
средой. Кат внутреннего раскрывает строение предмета и выявляется благодаря
теоретическим процедурам познания, связанным с допущением идеализованных
объектов.
В истории познания проблема внешнего и внутреннего
подчас смыкалась с проблемой сущности и явления. Но очевидно, что полного
отождествления здесь нет. В самом деле, даже если мы познаем внутреннее
строение объекта... мы не сможем сказать, что познали его сущность. Ведь последняя
предполагает знание каких-то принципов своего функционирования и развития, она
исключает наличия в ней случайного, несущественного. Внутреннее может содержать
и случайное и несущественное. Явление, как правило, ничего не говорит нам о
связях объекта с другими, внешнее же предполагает рассмотрение объекта именно
со стороны его связей, так, что внешнее становится для объекта существенным, в
этом смысле внешнее раскрывает нам существенные связи объекта, т. е.
обнаруживает какой-то аспект сущности его.
5. Современное
представление об объекте исследования кристаллографии.
5.1. Кристаллическое
состояние.
Атомы, из которых состоят газы, жидкости и твердые
вещества, имеют разную степень упорядоченности. В газе атомы и небольшие группы
атомов, соединенные в молекулы, находятся в постоянном беспорядочном движении.
Если охлаждать газ, то достигается температура, при которой молекулы
сближаются друг с другом, насколько это возможно, и образуется жидкость. Но
атомы и молекулы жидкости все-таки могут скользить относительно друг друга. При
охлаждении некоторых жидкостей, например воды, достигается температура, при
которой молекулы застывают в относительной неподвижности кристаллического
состояния. Эта температура, разная для всех жидкостей, называется температурой
замерзания. (Вода замерзает при 0 градусов С; при этом молекулы воды упорядоченно
соединяются друг с другом, образуя правильную геометрическую фигуру.) У каждой
частицы вещества (атома или молекулы), находящегося в кристаллическом
состоянии, окружение точно такое же, как и у любой другой частицы того же типа
во всем кристалле. Другими словами, ее окружают вполне определенные частицы,
находящиеся на вполне определенных расстояниях от нее. Именно это упорядоченное
трехмерное расположение характерно для кристаллов и отличает их от других
твердых веществ.
|
|
Рис.
Структура кристаллов:
а)
галит NaCl,
б)
алмаз, в) флюорит, CaF2.
|
5.2. Образование
кристаллов.
Кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из
раствора и из паров.
5.2.1. Примером кристаллизации из расплава может
служить образование льда из воды, так как вода, в сущности, не что иное, как
расплавленный лед. К кристаллизации из расплава относится и процесс образования
вулканических пород. Магма, проникающая в трещины земной коры или вытесняемая в
виде лавы на ее поверхность, содержит многие элементы в разупорядоченном состоянии.
При охлаждении магмы или лавы атомы и ионы разных элементов притягиваются друг
к другу, образуя кристаллы различных минералов. В таких условиях возникает
много зародышей кристаллов. Увеличиваясь в размере, они мешают друг другу
расти, а поэтому гладкие наружные грани у них образуются редко.
5.2.2. Кристаллы в природе образуются также из
растворов, примером чему могут служить сотни миллионов тонн соли, выпавшей из
морской воды. Такой процесс можно продемонстрировать в лаборатории с водным
раствором хлорида натрия. Если дать воде возможность медленно испаряться, то в
конце концов раствор станет насыщенным и дальнейшее испарение приведет к
выделению соли.
5.2.3. Кристаллы образуются также непосредственно из
пара или газа. При охлаждении газа электрические силы притяжения объединяют
атомы или молекулы в кристаллическое твердое вещество. Так образуются снежинки;
воздух, содержащий влагу, охлаждается, и прямо из него вырастают снежинки той
или иной формы.
5.3. Структура
кристалла.
Кристалл
представляет собой правильную трехмерную решетку, составленную из атомов или
молекул. Структура кристалла – это пространственное расположение его атомов
(или молекул). Геометрия такого расположения подобна рисунку на обоях, в
которых основной элемент рисунка повторяется многократно. Одинаковые точки
можно расположить на плоскости пятью разными способами, допускающими
бесконечное повторение. Для пространства же имеется 14 способов расположения
одинаковых точек, удовлетворяющих требованию, чтобы у каждой из них было одно и
то же окружение.
5.4. Морфология кристаллов.
Кристаллы имеют некую внутреннюю симметрию, которая не
обнаруживается в бесформенной крупинке. Симметрия кристаллов получает наружное
выражение только тогда, когда они имеют возможность свободно расти, без
каких-либо помех. Но даже хорошо организованные кристаллы редко имеют
совершенную форму, и нет двух кристаллов, которые были бы совершенно одинаковы.
Форма
кристалла зависит от многих факторов, один из которых – форма элементарной
ячейки. Если такой «кирпичик» повторить одинаковое число раз параллельно каждой
из его сторон, то получится кристалл, форма и относительные размеры которого
точно такие же, как у элементарной ячейки. Близкая к этому картина характерна
для многих кристаллических веществ. Но на форму оказывают влияние и такие
факторы, как температура, давление, чистота, концентрация и направление
движения раствора. Поэтому кристаллы одного и того же вещества могут
обнаруживать большое разнообразие форм.
Элементы симметрии. Понятие "симметрия"
(греч. symmetria - соразмерность), по словам одного из крупнейших
математиков ХХ в. Германа Вейля (1885 - 1955), "является той идеей,
посредством которой человек на протяжении веков пытался постичь и создать
порядок, красоту и совершенство". Обычно под словом "симметрия"
понимается гармония пропорций - нечто уравновешенное, не ограниченное
пространственными объектами (например, в музыке, поэзии и т.п.). С другой
стороны, это понятие имеет и чисто геометрический смысл, заключающийся в
закономерной повторяемости в пространстве равных фигур или их частей. Как писал
Е.С.Федоров (1901), "симметрия есть свойство геометрических фигур
повторять свои части, или, выражаясь точнее, свойство их в различных положениях
приходить в совмещение с первоначальным положением".
Однако, говоря
о симметричных фигурах, следует различать два вида равенства: конгруэнтное (греч.
congruens - совмещающийся) и энантиоморфное - зеркально равное (греч. enantios
- противоположный, morphe - форма). В первом случае подразумеваются фигуры или
их части, равенство которых можно выявить простым совмещением - наложением друг
на друга, т.е. "собственным" движением, переводящим левую (Л) фигуру
(например, левый винт, руку) в левую, правую (П) - в правую, при котором все
точки одной фигуры совпадают с соответствующими точками другой. Во втором
случае - равенство выявляется с помощью отражения - движения, переводящего
объект в его зеркальное изображение (левое - в правое и наоборот). При этом все
точки пространственной фигуры становятся попарно симметричными относительно
плоскости. В результате таких преобразований (движений) объект совмещается сам
с собой, т.е. преобразуется в себя. Иными словами, он инвариантен по отношению
к этому преобразованию, а следовательно, симметричен. Само преобразование,
выявляющее симметричность объекта, называемое преобразованием
симметрии, сохраняет неизменными метрические свойства частей объекта, а
значит, и расстояния между любой парой их точек. Таким образом, объекты можно
считать симметрично равными, если все точки одного из них переводятся в
соответствующие точки другого по единому правилу.
Задолго до того, как 32 типа симметричных расположений
точечных групп были определены рентгеновскими методами, они были выявлены путем
исследования морфологии, т.е. формы и структуры кристаллов. На основании вида и
расположения граней, а также углов между ними кристаллы приписывались одному из
32 кристаллографических классов. Поэтому пространственные группы и
кристаллографические классы – это как бы синонимы, и существуют три основных элемента
симметрии: плоскость, ось и центр (см. рисунок ниже),
а) плоскость симметрии с осью симметрии 2-го порядка;
б) центр симметрии; в-д) оси симметрии 3-го, 4-го, 6-го порядков.
Плоскость симметрии. Многие хорошо
известные нам предметы обладают симметрией относительно плоскости. Например,
стул или стол можно представить себе разделенными на две одинаковые части.
Точно так же плоскость симметрии делит кристалл на две части, каждая из которых
является зеркальным отображением другой. (Плоскость симметрии иногда называют
плоскостью зеркального отображения.)
Ось симметрии. Ось симметрии –
это воображаемая прямая, поворотом вокруг которой на часть полного оборота
можно привести объект к совпадению с самим собой. В кристаллах возможны только
пять видов осевой симметрии: 1-го порядка (эквивалентная отсутствию вращения),
2-го порядка (повторение через 180 градусов), 3-го порядка (повторение через
120 градусов), 4-го порядка (повторение через 90 градусов) и 6-го порядка
(повторение через 60 градусов).
Центр симметрии. Кристалл имеет
центр симметрии, если любая прямая, мысленно проведенная через него, на
противоположных сторонах поверхности кристалла проходит через одинаковые точки.
Таким образом, на противоположных сторонах кристалла находятся одинаковые
грани, ребра и углы.
Имеются 32 возможные комбинации плоскостей, осей и
центров симметрии в кристаллах; каждой такой комбинацией определяется
кристаллографический класс. Один класс не имеет симметрии; говорят, что он
имеет одну ось вращения 1-го порядка.
|
|
Кристаллы
соли – NaCl.
|
|
|
Кристаллическая
решетка алмаза.
|
|
|
Кристаллическая
решетка графита.
|
Аллотропия, существование химических элементов в двух или более
молекулярных либо кристаллических формах. Например, аллотропами являются
обычный кислород O2 и озон O3; в этом случае аллотропия
обусловлена образованием молекул с разным числом атомов. Чаще всего аллотропия
связана с образованием кристаллов различных модификаций. Углерод существует в
двух четко различающихся кристаллических аллотропных формах: в виде алмаза и
графита. Раньше полагали, что т.н. аморфные формы углерода, древесный уголь и
сажа, – тоже его аллотропные модификации, но оказалось, что они имеют такое же
кристаллическое строение, что и графит. Сера встречается в двух кристаллических
модификациях: ромбической (a-S) и моноклинной (b-S); известны по крайней мере
три ее некристаллические формы: l-S, m-S и фиолетовая. Для фосфора хорошо
изучены белая и красная модификации, описан также черный фосфор; при
температуре ниже –77° С существует еще одна разновидность белого фосфора.
Обнаружены аллотропные модификации As, Sn, Sb, Se, а при высоких температурах –
железа и многих других элементов.
Энантиотропные и
монотропные формы. Кристаллические модификации химического элемента могут
переходить одна в другую по-разному, что можно проиллюстрировать на примерах
серы и фосфора. При обычной температуре стабильной является ромбическая
модификация серы, которая при нагревании до 95,6° С и давлении 1 атм переходит
в моноклинную форму. Последняя при охлаждении ниже 95,6° С вновь переходит в
ромбическую форму. Таким образом, переход одной формы серы в другую происходит
при одной и той же температуре, и сами формы называются энантиотропными. Другая
картина наблюдается для фосфора. Белая его форма может превращаться в красную
почти при любой температуре. При температурах ниже 200° С процесс протекает
очень медленно, но его можно ускорить с помощью катализатора, например иода.
Обратный же переход красного фосфора в белый невозможен без образования
промежуточной газовой фазы. Красная форма стабильна во всем диапазоне
температур, где она находится в твердом состоянии, тогда как белая нестабильна
при любой температуре (метастабильна). Переход из нестабильной формы в
стабильную в принципе возможен при любой температуре, а обратный – нет, т.е.
определенная точка перехода отсутствует. Здесь мы имеем дело с монотропными
модификациями элемента. Две известные модификации олова энантиотропны.
Модификации углерода – графит и алмаз – монотропны, причем стабильной является
форма графита. Красная и белая формы фосфора монотропны, а две белые его
модификации энантиотропны, температура перехода равна –77° С при давлении 1
атм.
6. Методы исследования в кристаллографии.
Закономерности в кристаллографии устанавливаются
путем использования огромного арсенала современных методов исследования —
электронно-микроскопических, рентгеновских, электронно-графических и
нейтронографических, электронно-парамагнитного, ферро- и антиферромагнитного
резонансов, оптических и других методов. Анализ полученных закономерностей
производится с привлечением достижений в области фундаментальных наук.
Рассмотрим только некоторые из них.
6.1. Оптическая кристаллография.
Важное значение в описании и идентификации кристаллов
имеют их оптические свойства. Когда свет падает на прозрачный кристалл, он
частично отражается, а частично проходит внутрь кристалла. Свет, отражающийся
от кристалла, придает ему блеск и цвет, а свет, проходящий внутрь кристалла,
создает эффекты, которые определяются его оптическими свойствами.
Показатель преломления. При переходе
наклонного луча света из воздуха в кристалл его скорость распространения
уменьшается; падающий луч отклоняется, или преломляется. Чем больше плотность
кристалла и чем больше угол падения луча (i), тем больше угол преломления (r).
Отношение sin i к sin r есть величина постоянная. Это обычно записывают в виде
равенства sin i/sin r = n; константа n называется показателем преломления. Это
самая важная из оптических характеристик кристалла, и ее можно очень точно
измерить.
С позиций оптики все прозрачные вещества можно
разделить на две группы: изотропные и анизотропные. К изотропным
относятся кристаллы кубической системы и некристаллические вещества, например
стекло. В изотропных веществах свет распространяется во всех направлениях с
одинаковой скоростью, и поэтому такие вещества характеризуются одним
показателем преломления. Группу анизотропных веществ составляют кристаллы всех
других кристаллографических систем. В веществах этой группы скорость света, а
следовательно, и показатель преломления непрерывно изменяются при переходе от
одного кристаллографического направления к другому. Когда свет входит в
анизотропный кристалл, он разделяется на два луча, колеблющихся под прямым
углом друг к другу и распространяющихся с разными скоростями. Такое явление
называется двойным лучепреломлением; всякий анизотропный кристалл
характеризуется двумя показателями преломления. Для гексагональных и
тетрагональных кристаллов указывают максимальный и минимальный, т.е. «главные»
показатели преломления. Один из этих главных показателей преломления
соответствует лучу света, колеблющемуся параллельно оси c, а с другой – лучу
света, колеблющемуся под прямым углом к этой оси. В орторомбических,
моноклинных и триклинных кристаллах имеются три главных показателя преломления:
максимальный, минимальный и промежуточный, определяемые лучами света,
колеблющимися в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Поскольку показатели преломления зависят от
химического состава и строения материала, они являются характеристическими
величинами для каждого кристаллического твердого вещества, и их измерение
служит эффективным методом его идентификации. Пользуясь простым рефрактометром,
ювелир или специалист по драгоценным камням может измерить показатель
преломления драгоценного камня, не вынимая его из оправы. С помощью
поляризационного микроскопа минералог без особого труда определяет тип
минерала, измеряя его показатели преломления и другие оптические характеристики
на мелких крупинках.
Плеохроизм.
В анизотропных кристаллах свет,
колеблющийся в разных кристаллографических направлениях, может поглощаться
по-разному. Одно из возможных следствий такого явления, называемого
плеохроизмом, – изменение цвета кристалла при изменении направления колебаний.
В других кристаллах свет, колеблющийся в одном кристаллографическом
направлении, может распространяться почти без потерь интенсивности, а под
прямым углом к нему почти полностью поглощаться. На различиях в поглощении
света тонкими ориентированными кристаллами основано действие таких
поляризационных светофильтров, как поляроид.
6.2. Свечение минералов.
|
|
|
1. Оранжево-красное свечение примеси двухвалентного
марганца в кальците. Так он светится в ореолах рудных жил.
|
Если взять ультрафиолетовую лампу, и рассматривать в
ее невидимых лучах образцы различных минералов и горных пород, можно узнать
много любопытного. Некоторые минералы "откликаются" свечением
красного или синего, зеленого, желтого цвета - это люминесценция. Свечение,
которое, после того как лампа выключена, мгновенно прекращается, называют
флюоресценцией. А если идет медленное затухание - секунды, минуты или даже
часы, то это - фосфоресценция.
|
|
|
2. По голубому свечению шеелита, который неразличим
невооруженным глазом, открыты крупнейшие в мире шеелитовые месторождения вольфрама.
|
Способностью к флюоресценции обладают очень многие
органические вещества из классов циклических соединений (бензоловые смолы,
ароматические вещества и другие) и сравнительно небольшая часть неорганических
веществ. Так, например, в лучах ультрафиолетовой лампы флюоресцируют
органические красители в защитных метках, надписях, волосках на денежных
купюрах. Голубое свечение дают бумага и белые ткани, содержащие отбеливатели.
Красное - хлорофилл в листьях растений. Горные породы часто содержат рассеянные
органические примеси, дающие голубовато-белесый фон. Такие флюоресцентные
"метки" помогают в поиске нефти и битумов.
Геологов особенно интересует способность к
флюоресценции самих минералов. Она обусловлена тем, что в их кристаллической
решетке присутствуют химические элементы-люминогены. Обычно ими бывают
некоторые из металлов, имеющих недостроенные электронные оболочки. Это, прежде
всего, металлы из группы железа - хром, марганец, трехвалентное железо, группа
лантаноидов (редкоземельные элементы), а также молибден, вольфрам, уран.
|
|
|
3. Зеленое свечение урана в ультрафиолетовых лучах -
один из важнейших поисковых признаков урановых руд.
|
В рубине и шпинели содержатся ионы трехвалентного
хрома. Они дают красное свечение. Ионы трехвалентного железа в полевых шпатах
тоже светятся красным. Ионы двухвалентного марганца дают желто-оранжево-красное
свечение в апатите, кальците, во многих других минералах, в которые марганец
вошел на место кальция или магния (фото 1). Примеси лантаноидов светятся
главным образом в кальциевых минералах: например, церий - фиолетовым цветом в
апатите; европий двухвалентный - фиолетово-синим во флюорите; европий
трехвалентный - красным в шеелите из кварцевых жил. А еще красное свечение
трехвалентного европия мы видим каждый день на экранах своих цветных
телевизоров. Синее и зеленое свечение экранов связано с сульфидом цинка (аналог
сфалерита) и различными примесями в нем - алюминия, серебра, меди, кадмия и
другими. Из красного, синего и зеленого цветов формируются любые оттенки цветного
изображения.
|
|
|
4. По ярко-желтому свечению кристаллы и зерна циркона
определяются в рудах и россыпях.
|
В геологии известно несколько ярких историй, связанных
с проявлениями люминесценции. Само это явление впервые было описано итальянским
алхимиком Кашиароллой в 1602 году. Он пытался получить золото из тяжелого шпата
- барита и обратил внимание на то, что после прокаливания барит приобретает
удивительную способность "запасать" солнечные лучи, а затем
"возвращать" их в виде свечения - фосфоресценции - в течение
нескольких часов. В 1935 году советский геолог Н. А. Смольянинов впервые с
помощью люминесцентной лампы открыл рудное месторождение. Он просматривал
образцы каменного материала, привезенного из Таджикистана, из местечка
Чорух-Дайрон, и заметил в этих кусках скопления шеелита, который простым глазом
обнаружить чрезвычайно трудно (фото 2).
|
|
|
5.Примесь ионов марганца дает различный цвет свечения:
желтый - в волластоните, пурпурный - в кальците.
|
Другой случай. До второй мировой войны в США не были
известны свои месторождения вольфрама, и его привозили из Китая. Когда началась
война и торговые связи нарушились, страна стала испытывать острейший дефицит
этого металла, применяемого для производства брони. Тогда было решено наладить
выпуск полевых ламп-люминоскопов и дать широкую рекламу: "Ищите
вольфрам". Тысячи людей бросились на поиски шеелита в выработанных
штольнях и карьерах цветных металлов. (Вольфрам получают из вольфрамитовых или
шеелитовых руд.) И очень скоро в одном из отработанных месторождений сурьмы
было открыто крупнейшее месторождение шеелита - Иеллоу Пайн.
Зеленое свечение минералов урана уже более 50 лет
используется как поисковый признак этого стратегического сырья (фото 3).
Мельчайшие зерна и пылинки урановых соединений хорошо видны в темноте под
ультрафиолетовыми лучами.
|
|
|
6. Ярко-синее свечение примеси двухвалентно го европия
во флюорите, добытом из редкометалльных жил.
|
Флюоресценция урана надежно служит еще и при проверках
уровня загрязнений территорий, транспортных путей, помещений предприятий,
ведущих переработку руд урана.
Желтое свечение циркона, почти всегда присущее этому
минералу (фото 4), позволяет сразу увидеть его зерна в песках или пробах
измельченной породы. Так светится, например, циркон пляжей Австралии, где его добывают
в больших количествах.
Фиолетово-синее свечение флюорита (фото 6) характерно
для многих жил с промышленными содержаниями крупнокристаллического плавикового
шпата. Это свечение используется как сигнал при автоматическом отборе кусков
флюорита из руд.
Люминесцентные электронные сепараторы используют при
извлечении алмазов из дробленой руды. Мощные импульсы рентгеновского излучения
возбуждают в алмазах синее свечение. Этот специфический отклик драгоценного
минерала улавливают фотоэлектронные системы, и тогда механические устройства
отбирают только те куски руды, в которых есть алмаз. Такая технология,
разработанная в России, теперь применяется во всех алмазодобывающих странах.
Свечение кальцита используют при поиске геохимических
аномалий - гидротермальных жил и тел, в которых могут накапливаться редкие и
благородные металлы, минералы, кристаллы самоцветов - шпинель, рубин, берилл,
аквамарин, изумруд, турмалин.
Апатит с фиолетово-синей флюоресценцией считается
важнейшим поисковым признаком алмазоносных кимберлитовых трубок и
редкометалльных пород. Зерна такого апатита бывают рассеяны вокруг
месторождений на расстоянии до двух километров.
6.3. Современные
методы исследования и визуализации кристаллов (СМИ и ВК).
Современные инструментальные
средства исследования кристаллов на базе компьютеров включает в себя базу
данных, методики и компьютерные программы, которые реализуют
электронную библиотеку по физико-химическим методам исследований структуры
вещества с каталогом и указателем, с возможностью поиска информации по
ключевым словам и интегрированное в нее интерактивное электронное учебное
пособие по новой дисциплине "Методология подготовки научных
исследований" (МПНИ), предназначенное для того, чтобы помочь специалисту
пройти дистанцию от первого информационного взаимодействия с будущим объектом
познания, до стадии подключения к работе методов его изучения.
Одним из парадоксов современной
науки является то, что выступая с достаточно серьезными претензиями на
регулирование все более широкого
спектра отраслей современной
цивилизации, культуры и даже повседневной
жизни человека, научная деятельность по
отношению к самой себе, не имеет
надежных оснований. В большинстве
разделов современной науки отсутствуют явным образом определенные и
общепризнанные постулаты, на которых строились бы здания таких
фундаментальных наук как физика, математика, биология, проявляет себя
неразвитость связей между отдельными науками, между науками и областями
практической деятельности. Наука выдает себя за образец рациональной,
систематически организованной деятельности однако даже отдельно взятые
научные работы уже на уровне постановочной части представляют собой
процесс в большой степени стохастичный, организуемый таким образом,
когда, как правило, только близко к завершению становится понятным,
какая именно задача была разрешена в данном исследовании.
В развитии
системы Internet и программ дистантного обучения СМИ и ВК ориентирована
на решение проблемы повышения доли активного знания, поскольку с
развитием информационных систем и сетей объем пассивного знания растет
существенно быстрее, чем активного. Касается это не только той
информации, которая не востребуется с серверов, но и того что расширяющиеся
возможности новых информационных и компьютерных технологий,
усиливающиеся развертыванием программ дистантного обучения, формируют
класс вечно обучающихся людей - потребителей информации. В итоге
возрастает чрезвычайно опасный для современного этапа развития
человечества разрыв между интенсивно накопляемым объемом знания
(пассивного) и его слабой востребованностью практикой.
Подготовка
научного исследования (ПНИ) является крайне важной
областью деятельности ученого, однако,
до сих пор она рассматривается
как нечто лежащее за пределами научного
познания, а поэтому, осваивается
преимущественно психологией,
философией или смежными с ними
дисциплинами.
Проработка ПНИ
на серьезном когнитивном уровне отсутствует. В результате отдельные
научные исследования оказываются лишенными общей онтологической базы,
продолжается все большая дифференциация наук. В современной науке
достаточно слабо разработаны такие разделы как методология и методика
выбора, и формулирования проблем, постановки исследовательских задач, проектирования
и планирования многодисциплинарных научно-практических исследований.
Остается
открытым вопрос о том, что означает подготовка специалиста к научной
деятельности, является ли это только углубленным изучением избранного
научного направления, повышение уровня общенаучной и культурологической
подготовки, либо же ПНИ имеет специфическое содержание и когнитивный
инструментарий, что требует особого освоения. ПНИ строится как результат
синтеза знаний общего характера, но как когнитивный инструмент ПНИ должна
выполнять функцию синтеза специальных знаний по изучению конкретного
объекта. Следовательно, разработка программы ПНИ должна иметь фундамент,
включающий в себя, как минимум, не только разделы естествознания и
технознания, но и компоненты гуманитарных дисциплин. Универсальным же
основанием всякой ПНИ следует считать комплекс, образованный пентадой
компонентов: наука (в единстве естественных, технических и гуманитарных
дисциплин), искусство, религия, повседневность, техника. При осмысливании проекта
организации научных работ на базе такого комплекса может быть достигнуто
как наиболее рациональное применение всего объема человеческих знаний,
так и ответственное их использование в разных областях жизнедеятельности.
МПНИ предназначена
для того, чтобы помочь специалисту пройти дистанцию от первого информационного
взаимодействия с будущим объектом познания, до стадии подключения к работе
методов отдельных наук. МПНИ сформирована для решения задачи подготовки
специалистов самого разного профиля (в данном случае в области
физико-химического материаловедения) к научной деятельности.
Выражаясь
образным языком, МПНИ является интеллектуальным "разбегом",
подготавливающим совершение "прыжка", т.е. решение конкретной
исследовательской задачи. К сожалению, распространенная во всем мире
традиция подготовки научных кадров, ставит большинство начинающих ученых
в ситуацию, когда их, по аналогии со спортом, учат прыгать в длину или в высоту,
но не только не учат, но зачастую даже не объясняют, что перед прыжком следует
совершить разбег.
МПНИ выступает
инструментальной базой подготовки и сопровождения научных
исследований. В основе МПНИ лежат методы категориально-системного
мышления. Особенностью категориально-системной методологии (КСМ) является
проработка в ее структуре онтологических, метафизических,
мировоззренческих проблем, а также психологических практик,
рассматриваемых в качестве эпистемологических компонентов, образующих
подоснову всякого научного исследования. Гносеологически емкие
категориальные схемы (КС) служат фильтрами для усвоения информации и
конструкциями для ее упаковки. С помощью КС проводится также обработка
конкретного содержательного материала, что позволяет строить качественные
модели объектов. В чистом виде КС остаются объектами чистого знания и
могут развиваться в виде раздела трансцендентальной философии.
Однако, для
того, чтобы знание стало силой (по Ф.Бэкону) требуется,
как минимум, проделать следующее:
1) выработать
отношение к воспринимаемой информации как к материалу,
который необходимо обработать,
организовать и использовать в
теоретической и практической
деятельности;
2) обратиться
к поиску, развитию и освоению методов активного
преобразования знаний в том числе в виде
качественных моделей объектов.
Воспользуемся
схемой, способной инициировать процесс активизации знаний, а также
задуматься об актуальности соблюдения баланса активное/ пассивное знание,
основанную на идеях Г.И.Гурджиева, П.Д.Успенского. Существуют две
фундаментальные для человеческого существования области - это Знание и
Бытие. Всякий человек постоянно решает вопрос об установлении
соответствия между ними, что реализуется как процедура Понимания. В
принципе процесс понимания всегда связан с активизацией знания. Изучение
механизмов, методов, методик, обеспечивающих, поддерживающих процессы
Понимания как функцию перехода от Знания к Бытию, нуждается в серьезной
проработке будучи кардинальной идеологемой, определяющей равновесие и
скоррелированность теоретических и практических аспектов в развитии
процессов информатизации общества. Связь Знания с Бытием через механизмы
Понимания особенно значимо в вопросах образования и подготовки
специалистов практиков. МПНИ и образующая ее когнитивную базу КСМ позволяют
решать конкретные задачи активизации знаний и моделирования, поэтому
инструментарий КСМ может рассматриваться в качестве средств Понимания.
Настоящая работа задумана как пособие, ориентированное на достижение
ее пользователем определенного практического результата.
Поэтому
представляют интерес опыты применения МПНИ в практике проведения
физико-химических исследований, организация знаний и подготовка учебно-
методических комплексов. В основу будет положена система гипермедийного
обмена информацией WWW (World Wide Web).
В дальнейшем (в частности)
предполагается перевод и публикация в
Интернет:
1. Руководства
по пользованию SDPDD (база данных по определению структуры из данных по
порошковой дифракции, автор Armel Le Bail).
2. Размещение на
WWW-сервере бесплатных учебных версий ICSD for WWW (Inorganic Crystal Structure Database) - банка данных
кристаллических структур неорганических веществ и базы данных по порошковой
дифракции PDF-2 database (ICDD, #"#">#"#">#"www.omsu.omskreg.ru/edumat">www.omsu.omskreg.ru/edumat
4.
Симметрия природы и природа симметрии: Философские и естественно-научные
аспекты. Изд.2. Урманцев
Ю.А.
2006. 232 с.
5.Задачи
по физике твердого тела. Пер. с англ. Голдсмид Г.Дж. (Ред.) 1976. 432 с.
6.
Алмаз: Легенды и действительность. Милашев В.А. 1976. 112 с.
7.
Кристаллографическая геометрия. Изд.2. Галиулин Р.В. 2005. 136 с.
8.
Основы сканирующей зондовой микроскопии. Миронов В. Л. 2004. 144 с.
9.Задачи
по кристаллографии: Учебное пособие для вузов. Чупрунов Е.В. 2003. 208 с.
10.Кристалы:
Их роль в природе и науке: Пер. с англ. Банн Ч. 1970. 312 с.
11.
Пространственная симметрия и оптические свойства твердых тел: Пер. с англ.
Т. 1-2. Бирман Дж. 1978. 742 с.