Делийская колонна

Многочисленные туристы из разных стран, приезжая в индийскую столицу, непременно посетят руины некогда величественного комплекса мечети Кувват-уль-Ислам в городе-крепости Лал-Кот, расположенного примерно в 20 километрах южнее Старого Дели.

Строительство этого комплекса было начато в 1193 году на месте каких-то других, не менее важных сооружений. Руины этой мечети и сейчас впечатляют своей строгой красотой. Но внимание приезжающих сюда людей привлекает, прежде всего, стоящая посреди площади знаменитая железная «Кутубова колонна» высотой 7,2 метров.

Неизвестно, кто и как её установил, а также секрет её производства. Надпись на санскрите указывает, что колонна была воздвигнута в 415 году в честь царя Чандрагупты II, скончавшегося в 413 году, императора династии Гуптов, правивших большей частью северной Индии из Бихара. Первоначально она находилась на востоке страны в храмовом комплексе Вишну в городе Матхура. В 1050 году царь Ананг Пола перевёз её в Дели. По другим источникам — храмовый комплекс был разрушен в XIII веке по приказу первого делийского султана. Тогда же колонна была перенесена в Дели. Колонну, на 98 % состоящую из чистого железа и практически не поддавшейся коррозии, раньше венчала статуя индийского бога-птицы Гаруды.

Упоминание о колонне встречается у Бируни из Хорезма в 1048 году: «… арабами был найден железный столб высотой в 70 локтей. Хишам ибн-Амир приказал откопать его до основания, и при этом было обнаружено, что столб был вкопан ещё на 30 локтей в землю. Тогда он стал расспрашивать о нём, и ему сообщили, что один Тубба из Йемена вступил в их страну вместе с персами, и когда они овладели Индией, то йеменцы отлили из своих мечей этот столб и сказали: „Мы не хотим идти отсюда дальше в другую страну“, — и завладели Синдом.» Наличие такого большого железного изделия в V веке символизировало высокое богатство государства. Даже спустя 600 лет, описывая (с чужих слов) колонну, Бируни считает это всего лишь легендой.

Аналогичная колонна ещё больших размеров, изготовленная в III веке, возвышается в индийском городе Дхар.

Легенды пpиписывают делийскому столбy мистические свойства исполнять любые желания, для этого надо только на минyтy пpижаться к немy спиной и соединить при этом пальцы обеих рук (сейчас колонну окружает изгородь).

Феномен же этого сооpyжения заключается в том, что оно было изготовлено из чистого железа 1600 лет назад и пpи этом ничyть не постpадало от коppозии. Как сумели древние мастера создать химически чистое железо, которое трудно получить даже в современных электролитических печах? Как удалось в IV веке отлить металлическую колонну высотой в 7 метров и толщиной в обхват? Объяснения этому чуду наука пока не знает.

Версии о том, что железная колонна в Дели была якобы отлита или откована из одного цельного куска железа, в настоящее время подвергаются сомнениям. Скорее всего, колонна изготовлена ковкой отдельных криц железа массой до 36 кг. В качестве доказательства приводятся отчётливо видимые следы ударов и линии сварки, а также малое содержание серы (благодаря древесному углю, использованному для плавки руды) и большое количество неметаллических включений (недостаточная проковка).

Палеоyфологи считают Делийский столб специальным знаком, оставленным инопланетянами, посетившими когда-то Землю. Химики же считают, что отсyтствие коppозии вовсе не инопланетных pyк дело, а следствие особых климатических yсловий в pайоне Дели, когда на металле обpазyется тонкая плёнка не дающая пpоpастать pжавчине внyтpь. Hо истинная пpиpода и пpоисхождение Делийского столба окончательно пока не yстановлены.

Чтобы рассчитать вес этой колонны, учёные-металлурги из города Пуне (Индия) использовали компьютерное моделирование. Согласно их расчётам — её общая масса составляет 6 тонн 511 килограммов, в том числе вес верхней декоративной части колонны — 646 килограммов.

Как отметил сотрудник Технологического института Вишвакармы, на создание компьютерной модели колонны им потребовалось 20 дней. По его словам, труднее всего было смоделировать верхнюю часть колонны. «Впервые в Индии этот улучшенный метод оценки веса был использован для археологического исследования», — сказал он.

Это факты. Прочие сведения исторической науки об этой колонне — уже миф. Откуда же пошёл миф?

Первый вклад внёс сэр Александер Каннингэм. Он утверждал, что высота колонны не менее 60 футов (18 м), а вес 17 тонн. Эти сведения продержались недолго: сэр Александер очень уж преувеличил, а именно почти в три раза. Будучи генералом, Каннингхэм мог бы иметь глазомер и получше (а ещё надёжнее было бы послать офицера, чтобы поточнее измерить колонну). Во всяком случае публиковать подобные данные в качестве научных, мягко говоря, дурной тон. А ещё генерал объявил колонну цельной. Правда, некто Томас утверждал в частных беседах, что ещё в 1858 году заметил, что колонна сварная. К сожалению, найти какие-либо публикации, сделанные мистером Томасом по этому поводу, не удалось. Впрочем, Каннингэм внушал больше доверия, поскольку он был сэром и генералом, а Томас — только мистером без воинского звания.

Наконец, Каннингэм отщипнул один кусочек от колонны и отправил его на исследование. Результат был таков: «Материал представляет собой чистое ковкое железо с удельным весом 7,66 г/см». О химическом анализе — ни звука. Кстати говоря, если анализ и был, то ценность его близка к нулю: такое крупное изделие, как колонна, по химическому составу скорее всего неоднородно. (Так оно и оказалось: позднейшие исследования показали, что содержание отдельных элементов в металле колеблется в пределах целого порядка). Однако оценивать чистоту металла по удельному весу, определённому с точностью до второго знака после запятой, — это и для середины девятнадцатого века уже неприлично.

Чтобы получить материал идентичный по чистоте материалу колонны необходима или очень чистая руда или очень хорошая технология очистки. В природе существуют месторождения очень чистой руды которые могли бы обеспечить такую чистоту.

Теперь коснёмся технологий применяемых для получения в земных условиях железа. Придумать можно разные технологии, некоторые можно реализовать только в лабораторных условиях, но основные миллионы тонн руды уже не одну сотню лет восстанавливаются используя восстановительные свойства углерода и его соединений.

Ныне технология получения железа, грубо говоря, делится на два этапа. Первый из них — это доменный процесс, на основе которого, все детали и рассмотрим. Домна это огромное сооружение. Руда с топливом коксом и добавками грузится сверху, опускается вниз, при этом происходит масса всяких реакций, расплавленное — и металл, и шлак выливается снизу. Поддув нынче выполняется нагретым до 1200 градусов воздухом с добавкой кислорода и паров воды. В зоне горения происходит образование СО и водорода, которые в верхней части восстанавливают железо до металла. При этом восстановление происходит в порах и в твёрдом состоянии, что бы расплавы не закрыли поры, что понизит выход металла.

На этой стадии, если руда была очень чистая, не происходит какого либо легирования железа примесями. Однако ниже температура существенно возрастает и начинают происходить процессы плавления и как только это произошло, происходит насыщение чистого железа примесями. Таковыми являются другие элементы, также восстанавливающиеся наравне с железом и присутствующие в исходной шихте, но основной вклад вносит углерод, растворяясь в железе до нескольких процессов с образованием сплава, именуемого чугуном. Этот сплав с углеродом и другими примесями плавится при более низкой температуре, чем чистое железо и он-то и является продуктом доменного процесса.

В отличии от железа, свойства у него существенно отличаются и это отнюдь не тот материал, из которого сделана интересующая нас колонна.

Чтобы получить материал с примерно соответствующими для колонны свойствами, в современных условиях требуется производить очистку сплава железа, полученного в доменном процессе. Это нынче вторая стадия, реализуемая в виде нескольких технологий. Это может быть просто выжигание углерода путём продувания расплава кислородом в конвертерном процессе, или мартеновский процесс, при котором можно более тонко избавляться от углерода и примесей и одновременно получать новые сплавы. А также более изощрённые технологии с использованием электропечей и вакуума и т.д.

Если мы теперь видим все особенности технологии, посмотрим в какой ситуации оказываются исследователи делийской колонны.

С одной стороны оказывается, что металл соответствует примерно той степени чистоты, с помощью которого получали железо на самой ранней стадии освоения железа. Это та стадия, когда руда восстанавливалась не плавясь и не давая сплава с углеродом. Она определялась тем, что не было возможности достичь более высоких температур при которых наступает реакция с углеродом. Но если не могли достичь таких температур, то естественно не могли достичь и более высоких темпратур необходимых для плавления чистого железа. Обработка столь чистого железа в то время велась исключительно проковкой. Как и с технологией строительства пирамид, легко можно допустить, что всё племя в течении 100 лет только тем и занималось, что истребляло окружающий лес на древесный уголь и ковало, ковало, ковало. Но признаков ковки в колонне не присутствует.

В таком случае должна была быть возможность получать более высокие температуры, хотя для этого нужны уже устройства, почти похожие на современную доменную печь. Но в таком случае с таким восстановителем автоматом попадаем на чугун, со всеми вытекающими последующими процессами.

Это значит, что необходимо наблюдать руины древних металлургических заводов, коих нет. И что вся эта высокая, относительно, технология, которую не разработать у костра, была сделана лишь для производства одной колонны.

На этих противоречиях и остановились все исследователи колонны. Оказалось проще закрыть глаза на возможные реальные версии, а отдали это на откуп случайных толкователей и туриндустрии.

Учёные из Технологического института Канпур обнаружили, что колонна содержит неожиданно много фосфора, который, реагируя с железом, водой и кислородом, создал своего рода защитный антикоррозийный поверхностный слой. Учёные считают, что древние кузнецы не обладали уникальными знаниями химии сплавов, а подбирали состав железа опытным путём. Пытливые учёные провели ряд исследований железных колонн в Дар и Дели. Так, например, английскими учёными были взяты в качестве образцов мелкие кусочки металла колонн для проведения в Лондоне физико-химического анализа. По приезде в Лондон выяснилось, что — образцы покрылись ржавчиной.

Вера в чистое нержавеющее железо была подорвана, но оставались вопросы. Почему, например, колонна не ржавеет выше от фундаментной заделки, а также чем объяснить её целительные способности?

Предположительно, причиной появления ржавчины на колонне в районе заделки её в фундамент, является водная плёнка от дождя и росы, образующаяся на горизонтальной поверхности фундамента.

Через эту водную плёнку происходит процесс окисления железа, являющийся «ахиллесовой пятой» колонны. Сама колонна снизу до верха покрыта сине-чёрной окисной плёнкой. Вода на её поверхности не задерживается.

Ряд гипотез предполагает, что древние металлурги, вольно или невольно создали специальную защитную плёнку. В частности, предполагают, что при изготовлении колонны она была обработана перегретым паром, и таким образом произведено воронение стали.

Есть теория о том, что железную колонну в Дели защищает плёнка из шлака, образовавшегося при её изготовлении. В нескольких километрах от места установки колонны найдены каменные матрицы для отливки. Особенность этой гористой местности — повышенный уровень радиации. Возможно, что колонна после отливки пролежала несколько десятков лет и под воздействием радиации верхний слой превратился в аморфное железо, которое стойко к корозии. Химический состав с высоким содержанием фосфора и аморфная структура железа верхнего слоя создают антикоррозионную оболочку. Все разговоры о «химически идеально чистом» или хотя бы о «почти чистом» железе лишены смысла. Древние металлурги и не помышляли о чистоте, они делали такой металл, какой умели.

Теперь по поводу коррозионной стойкости. Действительно, на внешней части колонны не видно следов знакомой всем ржавчины. Впрочем, первые метр-полтора от земли не в счёт — тут металл отполирован руками многочисленных паломников. Повыше у колонны чёрный цвет, переходящий по мере приближения к верхушке в синеватый и далее в коричневый — от покрывающей её окисной плёнки. Хорошо, металл окисляется, но ржавчины-то нет! Однако и на образце обычной углеродистой стали, помещённой в этом же районе, нарастала точно такая же плёнка, причём примерно с той же скоростью.

Это ещё не всё. Шведский металловед И. Вранглен исследовал и подземную часть колонны, на которую не обращали внимание историки. И оказалось, что она покрыта слоем тривиальной ржавчины толщиною в сантиметр; более того, встречаются даже коррозионные язвы глубиною до 10 сантиметров. Вот вам и «нержавейка»!

Тот же Вранглен отрезал от колонны небольшие образцы металла и оставил их «на вольном воздухе», причём в двух местах — на морском побережье Индии и в промышленном районе Швеции (морская и промышленная атмосфера наиболее опасны для стали). На сей раз ржавчины долго ждать не пришлось: образцы добросовестно корродировали.

И всё же, надо заметить, надземная часть колонны достаточно стойка к коррозии. Но не по тем причинам, которые приводят историки. Для окисления железа вовсе не нужен катализатор (хотя примеси часто и ускоряют коррозию). Окисная плёнка может защитить металл, но железо она, как известно, защищает неважно. Истинные причины иные. Главная из них — сухая атмосфера близ Дели, к тому же (до недавнего времени) слегка аммиачная из-за скопления людей и животных. У массивной колонны большая теплоёмкость, металл запасает тепло, и дождевая вода быстро испаряется с нагретой колонны. Наконец, некоторую роль могут сыграть примеси серы и фосфора, но это уже сомнительно. Коррозионную стойкость колонны заметили, видимо, ещё раньше, и сейчас уже трудно определить, кто же первым высказал своё изумление вслух.