Множество прекрасных, подчас уникальных свойств отличает кварц. И пожалуй, ни одно из них не осталось неиспользованным, начиная с самого внешнего — гармоничной, торжественной формы кристаллов. У жителей острова Мадагаскара, где кристаллы кварца с незапамятных времен собирали в руслах рек и на поверхности гранитного массива, с глубокой древности существовал обычай водружать на могилах предков крупные кристаллы кварца. При посещении могилы родственники как поминальный дар приносили кристаллики и куски хрусталя. Не обходились без хрусталя и ритуальные празднества в честь Луны. Хрусталь был посвящен Луне, и, так как именно отсюда, с Мадагаскара, он вывозился в страны Азии и Средиземноморья, на карте Птолемея Мадагаскар назывался островом Луны.

Но не только население Мадагаскара верило в магические свойства хрусталя. Известно, какую большую роль играл культ умерших в Египте. Особенно важным считалось сделать точное изображение покойника, чтобы его душа могла поселиться в этом пристанище после гибели тела. И вот глаза погребальных статуэток и масок нередко инкрустировались аметистом и хрусталем. Из хрусталя вытачивалась радужная оболочка, покрывавшаяся изнутри смолой.

Ритуальные магические предметы выполнялись из хрусталя и у американских индейцев. А. Е. Ферсман упоминает об очень древнем изображении черепа из горного хрусталя, найденного в Мексике и окруженного религиозным почитанием местных жителей. Но особенно подробно и интересно Александр Евгеньевич пишет о таинственных хрустальных шарах. Эти «читающие» шары известны в Греции и Риме. Они использовались как увеличительные линзы и… как зажигательные стекла — огонь жертвенников, курильницы с фимиамом (священными благовониями) возжигались при помощи хрустальных шаров. Среди античных текстов имеется, например, такой (перевод И. И. Шафрановского):

Хрустальные шары так красивы и приятны в руках, что постепенно из чисто религиозных, культовых предметов они перешли в быт: римские патрицианки и японские вышивальщицы шелком любили охлаждать ладони хрустальными шарами «ввиду их освежающей прохлады». Изготовление таких шаров — дело нелегкое и кропотливое, раньше на него тратились годы. В XIX в. мода на эти шары сохранялась. Ведь как справедливо утверждает Гёте, «в мире минералов самым прекрасным является самое простое». Так как для таких шаров нужен идеальный прозрачный кварц, шары диаметром 15 см и больше были баснословно дороги. Самый крупный хрустальный шар находится в Национальном музее США в Вашингтоне. Его диаметр 33 см, а масса 48,5 кг. Стоит такой шар не меньше четверти миллиона долларов!

Возжигание огня на жертвеннике с помощью хрустального шара

Предметом роскоши, незаменимым материалом для изготовления ваз, кубков, небольших скульптур, изображающих животных и людей, горный хрусталь стал еще в античные времена. Некоторые из этих предметов дошли до наших времен и украшают музеи мира. В 60-х годах уникальнейшие находки были сделаны археологами в окрестностях Микен. Одна из гробниц, Омикрон, даже получила название «Хрустальная гробница». Здесь была погребена девушка, среди ее украшений — серег, диадем, браслетов — имелись булавки с хрустальными головками. Но самой великолепной вещью была плоская чаша из горного хрусталя, сделанная в форме птицы, тело которой образует основную емкость чаши, хвост — слив, а изящно повернутая головка и шейка — ручку сосуда. Ученые датируют возраст находки XVI в. до н. э.

Хрусталь веками оставался незаменимым материалом для сверкающих сосудов и светильников. В конце XVIII и начале XIX в. особенно модны были хрустальные подвески на подсвечниках и люстрах, рассыпавшие цветные искры в дворцовых и бальных залах, великолепных торжественных кабинетах. Увлечение этими нарядными и пышными изделиями не кончилось и по сей день, Но начиная с XIX в. хрусталь в этих изделиях вытеснило высококачественное стекло. И слово «хрусталь» без эпитета «горный» стало означать именно такое стекло. Не уступая по красоте природному хрусталю, чешский «богемский хрусталь» во много раз дешевле.

Однако чистый прозрачный кварц нашел сегодня применение в технике, здесь открылись его самые ценные качества.

Современная техника использует глубоко спрятанные свойства кварца: оказывается, этот минерал прозрачен не только в видимой, но и в инфракрасной и ультрафиолетовой области спектра. Он находит применение во многих оптических приборах в качестве призм, линз, спектральных окон.

Физические параметры кварца почти не зависят от внешних условий: он имеет малые коэффициенты линейного и объемного теплового расширения, мало изменяющиеся константы упругости. Эти качества, а также высокая однородность и химическая стойкость кварца, пьезоэлектрические свойства сделали кварц незаменимым при создании стабильных кварцевых генераторов. Такие генераторы по своему назначению аналогичны обычным, используемым в радиотехнике. Основа генератора — колебательный контур. В кварцевом генераторе колебательный контур состоит не из катушки и емкости, а из кварцевой пластинки. При деформации пластинки на ее поверхности появляются заряды, и, наоборот, подведение электрических зарядов к поверхности кристалла вызывает механическую деформацию. Механические колебания сопровождаются колебаниями величины электрического заряда на поверхности пластинки, так же как на пластинах конденсатора в обычном колебательном контуре. Особенность контура, использующего кварцевую пластинку, в том, что он настроен на строго определенную частоту, зависящую от размеров пластинки. Вот тут особенно важно, что физические параметры кварца очень стабильны: кварцевые генераторы обладают высокой стабильностью частоты.

Легко представить, как нужны такие генераторы в радиотехнике, радиолокации, радионавигации… и для измерения времени. Вспомним, что основа часов — маятник, который совершает колебательное движение. В кварцевых часах использовано колебание электрических зарядов. Еще недавно, примерно 20 лет назад, такие часы обладали наибольшей точностью хода. Они позволили обнаружить неравномерность суточного вращения Земли, влияние притяжения Луны на ход эталонных маятниковых часов. Хотя сейчас наиболее точными эталонами времени являются квантовые стандарты частоты с пучками атомов цезия, кварцевые часы являются по-прежнему важнейшим элементом службы времени: их ход, сверенный с квантовыми часами, отмечает точное время.

Идеальный блок природного горного хрусталя, прозрачный, без пузырьков и трещинок, да к тому же достаточного для использования в радиотехнике или оптике размера, — большая редкость и ценность. С ним давно и успешно конкурируют кристаллы кварца, выращенные из обычного кварца в автоклаве на природных затравках.

Есть и другие важные области применения кварца. Во многих отраслях техники используется специальное кварцевое стекло (плавленый кремнезем). Такое стекло получается при расплавлении чистых разновидностей кварца, таких, в которых сумма посторонних примесей не должна превышать тысячные доли процента. Это может быть горный хрусталь — жильный зернистый кварц, искусственно выращенные кристаллы кварца.