Письмо
До изобретения письменности знания хранились в головах живущих и распространялись только устно. Но устная традиция вмещает лишь небольшой объем данных, и со смертью людей многие идеи могут исчезнуть навсегда. Если же мысли записываются на физическом носителе, они могут надежно храниться; к ним можно возвращаться через годы, накапливать знания и пр. Цивилизация, которая изобрела письменность, способна собрать гораздо больший объем знаний, чем когда-либо сможет удержать коллективная память населения.
Письменность — одна из важнейших технологий прогресса, это концептуальный скачок, трансформация звучащей речи в последовательность графических символов: либо произвольных знаков-букв, передающих звуки языка (фонемы английского, например), либо иероглифов, изображающих предметы и идеи (как в китайском). На первичном уровне это дает возможность навечно зафиксировать оговоренные условия сделки, границы земельных участков и своды законов. Но именно накопление знаний дает человечеству возможность прогрессировать в науке, культуре и технике.
Мы привыкли, что в современном мире такие орудия цивилизации, как бумага и перо, всегда под рукой. Насколько они важны, мы понимаем, лишь когда не находим старого конверта, чтобы накорябать на обороте список покупок, или когда горестно недоумеваем, куда исчезла ручка, две минуты назад положенная на стол. Хотя бумаги после гибели нашей цивилизации, должно быть, останется море, материал этот весьма тленный: бумага погибает в огне пожаров, которые заполыхают в обезлюдевших городах, она плесневеет от воды и сырости. Можно ли наладить массовое производство бумаги, пропустив исторические предшествующие этапы и не тратя времени на освоение материалов типа папируса и пергамента?
Бумагу изобрели в Китае около 100 г. н. э., но до Европы она добиралась более 1000 лет.
Вместе с тем бумага из древесной пульпы — это удивительно недавнее усовершенствование. До конца XIX в. бумагу делали в основном из льняной ветоши. Лен — это ткань, выделанная из волокон одноименного растения (см. главу 4), и, в сущности, бумагу можно сделать из любого волокнистого растения — конопли, крапивы, тростника или иной грубой травы. Но с ростом спроса, который, как мы увидим, стимулируется изобилием книг и газет, извергаемых печатным станком, человек все старательнее искал другие подходящие волокна. Дерево — замечательный источник добротного бумажного волокна, но как превратить плотный и твердый древесный ствол в жидкую кашицу из коротких мягких волокон и при этом не надорваться?
Волокна, благодаря которым бумага так легка, но притом прочна, — это целлюлоза. С точки зрения химии это длинная сложная цепь, которая у всех растений служит главной строительной молекулой, связывающей воедино клетки организма, особенно в стволе и ветках, — именно жилистые волокна целлюлозы застревают в зубах, когда вы жуете сельдерей. В прочных древесных стволах, однако, волокна целлюлозы усилены другим структурным компонентом — молекулой лигнина, которая, скрепляя целлюлозные пучки, образует древесину. Лигнин обеспечивает дерево идеальным материалом для строительства крепкой несущей центральной «колонны» и широко расходящихся сучьев и ветвей, на которых листья «вывешиваются» на солнце, но из-за него волокно целлюлозы остается досадно недоступным для человека.
Традиционно для получения растительного волокна стебли разминали, замачивали на несколько недель в стоячей воде, чтобы микроорганизмы принялись разрушать структуру материала, а затем интенсивно толкли, высвобождая целлюлозу грубой силой. Но не все так плохо: можно сберечь много времени и сил и перейти сразу к более эффективной схеме.
Связи, удерживающие вместе в ткани дерева целлюлозу и лигнин, легко разрушает химический процесс под названием гидролиз. При нем происходят те же самые молекулярные превращения, что и при сапонификации мыльного сырья, и добиваемся мы этого ровно теми же мерами: призываем на помощь щелочь. Лучшая для наших целей часть дерева или иного растения — ствол или стебель и ветви, поскольку корни и листья не богаты целлюлозным волокном. Растительную ткань крошат на мелкие кусочки, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, контактирующей с агентом, и опускают на несколько часов в чан с кипящим щелочным раствором. Это разрушает химические связи, скрепляющие молекулы полимеров, так что растительная ткань размягчается и распадается. Щелочной раствор действует и на лигнин, и на целлюлозу, но гидролиз лигнина происходит быстрее, так что у нас остается возможность, пока лигнин разрушается и растворяется, собрать драгоценные бумажные целлюлозные волокна. Мягкие белые волокна всплывут на поверхность мутно-бурого окрашенного лигнином варева.
Подходит любая из щелочей, которые мы описали в главе 5, — поташ, едкий натр, известь, — но исторически чаще всего применялась гашеная известь (гидроксид кальция), поскольку ее легко получать в больших объемах, обжигая известняк, тогда как поташ производится вымачиванием древесной золы, что весьма трудозатратно. Однако, если вы наладили искусственный синтез едкого натра (об этом пойдет речь в главе 11), он подойдет для варки целлюлозы гораздо лучше любого другого агента, способствуя интенсивному гидролизу. И вы получаете его прямо в варочном чане, смешивая гашеную известь и соду.
Собрав на сите отделившиеся волокна целлюлозы, их несколько раз промывают, пока не отмоют от грязноватого лигнинового налета. Затем, если нужно, чтобы готовая бумага вышла чисто-белой, пульпу замачивают в отбеливателе. Хорошими отбеливателями служат хлорная известь и хлорноватистый натр: их получают, соединяя газообразный хлор (добываемый путем электролиза соленой воды) с гашеной известью или едким натром соответственно. Химическая природа такого отбеливания — окисление: распадаются молекулярные связи в окрашенных веществах, и молекулы распадаются или преображаются, так что вещество утрачивает цвет. Отбеливание необходимо не только при производстве бумаги, но и в текстильной промышленности, так что в дни перезагрузки потребность в нем, вероятно, станет главным стимулом развития химической индустрии.
Вылейте добрую порцию этого густого целлюлозного супа на частое сито или полотняный экран с деревянной рамой-бортиком, чтобы, когда вода стечет, волокна улеглись в виде как попало сплетенного коврика. Отпрессуйте его, чтобы выжать оставшуюся воду и получить ровные гладкие листы, и оставьте сушить.
Небольшое бумажное производство будет значительно легче организовать, если вам удастся кое-что найти в руинах погибшей цивилизации. Щеподробилка или даже большой кухонный блендер, подключенный к генератору, облегчит «разжевывание» растительной массы в густой целлюлозный суп; но можно применить ветряк или водяное колесо, которые создадут усилие, необходимое для подъема свайных молотов, измельчающих массу.
Впрочем, получение чистой гладкой бумаги — только половина дороги к организации письменной коммуникации и постоянных запасов знания. Когда высохнут или затеряются все оставшиеся от доапокалиптических времен авторучки, понадобится изготовить яркие и долговечные чернила, которыми можно писать по бумаге.
В принципе, в качестве чернил на первый случай можно использовать все, что оставляет досадные пятна, если капнет вам на рубашку. Можно взять, к примеру, горсть спелых ягод насыщенного цвета, растолочь, чтобы дали сок, процедить его и растворить в нем немного соли для консервации. Но с растительными экстрактами чаще всего связана проблема недолговечности. Чтобы сохранить собственную речь и заново собранный возрождающимся человечеством запас знаний навсегда, нужны чернила, которые плохо смываются со страницы и не выцветают на солнце. Средневековая Европа пришла к такому решению, как железистые (железо-галловые) чернила. Можно сказать, что ими написана сама история западной цивилизации. Ими делал записи Леонардо да Винчи. Записывал свои концерты и сюиты Бах. Делали наброски Ван Гог и Рембрандт. Не без участия железистых чернил дошла до потомков Конституция Соединенных Штатов. Состав, весьма похожий на оригинальные железистые чернила, поныне широко употребляется в Великобритании: канцелярские чернила, которыми должны заполняться такие документы, как свидетельства о рождении, смерти и браке, готовят по той же средневековой формуле.
Как явствует из названия, главных компонентов у этих чернил два: соединение железа и экстракт галла — чернильного орешка. Галлы образуются на листьях и ветках деревьев, например дубов, когда оса-паразит откладывает яйца в почки и, раздражая дерево, заставляет его образовать вокруг кладки нарост. Эти орешки богаты галловой и дубильной кислотами, они обе реагируют с сульфатом железа, полученным растворением железа в серной кислоте. Железистые чернила в чистом виде практически бесцветны, и трудно видеть, что ты ими выводишь, если не добавить в смесь еще какой-то растительный краситель. Но на воздухе железная составляющая чернил окисляется, и линия приобретает густую и устойчивую черную окраску.
Простейшее перо также можно изготовить по освященному веками патенту. Подержите птичье перо (использовались в основном гусиные и утиные) в горячей воде и удалите материал, заполняющий его стержень. Обрежьте кончик стержня, подрезав с двух сторон, чтобы получилось острое жало, а затем придайте острию плавный округлый изгиб, классическую форму стального пера. Если острие надсечь вдоль посередине, перо будет удерживать в себе небольшой запас чернил, и макать его в чернильницу придется не так часто.
