Если коротко: римский кубок Ликурга из Британского музея при свете спереди выглядит мутно-зелёным, а если поставить лампу за ним — рубиново-красным. Само стекло при этом цвет не меняет. В нём рассеяны частицы сплава серебра и золота размером около 70 нанометров, и каждая такая частица делит белый свет на две части: зелёную долю она забирает себе и частично отбрасывает назад, а остальное, красное, пропускает насквозь. Спереди вы видите отброшенное, на просвет — прошедшее. Металла в стекле ничтожно мало, около 40 граммов золота на тонну, поэтому повторить рецепт специально было почти невозможно. В октябре 2026 года это наконец удалось стеклоделам из Шеффилда.
На связи канал «Обо всём». Поводом стала заметка Ars Technica о том, что в Шеффилдском университете воссоздали стекло кубка Ликурга и даже выдули из него новую скульптуру. Сам рецепт — история технологическая, но гораздо интереснее, почему это стекло ведёт себя так странно и почему на разгадку ушло больше ста лет. Разберём по порядку: что это за вещь, что увидели в электронный микроскоп и откуда берутся два цвета у одного предмета.
Что это за кубок и почему его считали чудом
Кубок Ликурга — римский сосуд IV века высотой 16,5 сантиметра. Он относится к редкому типу «клеточных» чаш, по-латыни diatreta: мастер брал толстостенную стеклянную заготовку и неделями срезал и сошлифовывал её так, что от внешнего слоя оставался ажурный рельеф, державшийся на тонких перемычках над стенкой. Почти все такие чаши украшены геометрическим узором. На этой же — сюжет из мифа: фракийский царь Ликург нападает на нимфу Амбросию, спутницу Диониса, она превращается в виноградную лозу, и лоза оплетает и душит царя.
Работа такая тонкая, что до середины XX века специалисты не были до конца уверены, стекло это или полудрагоценный камень. Кубок долго принадлежал семье Ротшильдов, а в 1958 году Виктор Ротшильд продал его Британскому музею. Других целых римских сосудов из такого стекла не сохранилось: известно лишь несколько фрагментов, и цвета у них заметно отличаются друг от друга.
Отметим важную деталь: цвет зависит не столько от того, под каким углом вы смотрите, сколько от того, где стоит лампа. Свет с вашей стороны — зелёный, свет из-за кубка — красный. Это не переливы, как у перламутра или мыльного пузыря, а совсем другой механизм.
Что показал электронный микроскоп
Под обычным оптическим микроскопом стекло кубка выглядит однородным: никаких включений, просто цветная масса. Ответ дали британские исследователи Дэвид Барбер и Иан Фристоун. В 1990 году они изучили крошечный осколок кубка под просвечивающим электронным микроскопом и увидели россыпь металлических частиц размером в десятки нанометров. Такие частицы в 6–10 раз меньше длины волны видимого света, поэтому никакая оптика их не различает.
В обзоре 2007 года Фристоун с коллегами из Британского музея свели данные воедино. В стекле около 330 миллионных долей (ppm) серебра и около 40 ppm золота. Частицы в основном 50–100 нанометров и состоят не из чистого металла, а из сплава: примерно семь частей серебра на три части золота плюс около 10% меди. Само стекло — обычное римское, натриево-известковое, такое же, как в бутылках и мисках той эпохи. Весь секрет — в этой щепотке металла.
Чтобы почувствовать масштаб: 40 ppm по массе — это 40 граммов золота на тонну стекла Серебра в восемь раз больше, и всё равно металл составляет меньше 0,04% массы.
Механизм: почему кусочек металла размером с вирус красит стекло
В металле часть электронов не привязана к своим атомам и свободно гуляет по всему куску. В слитке золота они ведут себя как море, и мы видим жёлтый металлический блеск. В частице диаметром 70 нанометров этого моря совсем немного, и оно заперто в маленьком шарике.
Свет — это переменное электрическое поле, которое сотни триллионов раз в секунду толкает электроны то в одну, то в другую сторону. В шарике электронное облако под этим толчком смещается к одному краю, а оставшиеся положительные ионы тянут его обратно. Получается пружина, а у любой пружины есть собственная частота колебаний. Когда частота света совпадает с этой собственной частотой, облако раскачивается особенно сильно. Физики называют это поверхностным плазмонным резонансом, а по сути это обычный резонанс, как у качелей, которые раскачивают в такт.
У золотых наночастиц в стекле резонанс приходится на зелёную часть спектра, около 520 нанометров. У серебряных — на фиолетово-синюю, около 400. У сплава резонанс где-то между ними, и он смещается в зависимости от состава. Энергия света на резонансной частоте уходит в раскачку электронов, и дальше у неё два пути.
Путь первый: поглощение
Часть энергии превращается в тепло: электроны «трутся» о кристаллическую решётку. Этот свет просто пропадает. Из белого луча, проходящего сквозь стекло, вычитается зелёная и сине-фиолетовая часть, и наружу выходит остаток — красный. Так работает любое «золотое рубиновое» стекло. Ещё в 1857 году Майкл Фарадей в Бейкеровской лекции об отношении золота к свету показал, что рубиновый цвет его растворов дают мельчайшие частицы металлического золота, а не какое-то соединение.
Путь второй: рассеяние
Раскачанное электронное облако само работает как крошечная антенна и переизлучает свет во все стороны, в том числе назад, к источнику. Для мелких частиц, в единицы нанометров, этот вклад незаметен, и они только поглощают. Но рассеяние очень круто растёт с размером, и у частиц в десятки нанометров оно становится заметным. Переизлучают они как раз те цвета, на которые настроены, то есть зеленовато-жёлтые.
Отсюда главный «ага» всей истории. Красный на просвет и зелёный в отражении — это не два свойства стекла, а две половины одного и того же света. Зелёное, которого не хватает в прошедшем луче, частично и есть то зелёное, что частицы отбросили обратно к вам. Когда лампа стоит спереди, вы видите отброшенную часть, когда сзади — прошедшую. Теория рассеяния света на металлических шариках, которой пользуются до сих пор, была опубликована Густавом Ми в 1908 году — как раз для коллоидных растворов металлов.
Похоже, но не то же самое объясняет и голубое небо: там свет рассеивают молекулы воздуха, гораздо меньшие длины волны, и никакого резонанса нет. Синий рассеивается сильнее просто потому, что волна короче.
Миф о римских нанотехнологах
Про кубок Ликурга любят писать, что римляне «владели нанотехнологиями». Это красивый заголовок, но вводящий в заблуждение. Мастер IV века не знал ни об электронах, ни о резонансе и вряд ли вообще понимал, что дело в золоте.
Фристоун и коллеги обращают внимание на простую арифметику: отмерить вручную 40 миллионных долей золота на порцию стекла для одного сосуда нельзя. Вероятнее, металл добавили в большую порцию расплава в куда более высокой концентрации, а потом эту порцию много раз разбавляли обычным стеклом. Есть и другая версия: золото пришло как примесь в серебре, ведь римское серебро почти всегда содержит немного золота, а мастер намеренно сыпал только серебро. Или металл попал в шихту случайно — с инструментов, обрезков фольги, пыли мастерской.
Самый сильный аргумент против «технологии» — сами фрагменты. Немногочисленные известные кусочки римского дихроичного стекла сильно отличаются оттенками. Если бы у мастерских был управляемый рецепт, результат повторялся бы. А он, похоже, получался как удачный случай, который изредка удавалось поймать и превратить в роскошную вещь. Точнее сказать «римляне нашли эффект», чем «римляне его изобрели».
Почему повторить так трудно
Если механизм понятен с начала XX века, почему воспроизводимый рецепт появился только сейчас? Потому что цвет определяется не тем, сколько металла в стекле, а тем, какого размера выросли частицы и из чего они состоят. А этим в печи управлять очень тяжело.
Когда стекло плавят, золото и серебро растворяются в нём в виде ионов и цвета не дают. Частицы появляются, когда стекло остывает или его повторно прогревают: атомы металла восстанавливаются, находят друг друга и слипаются в зародыши, а зародыши растут. Слишком мелкие частицы дадут обычное жёлтое или розовое стекло без зелёного блеска. Слишком крупные или слипшиеся в комки — мутное и грязное. Нужное окно в несколько десятков нанометров зависит от температуры, времени, количества кислорода в печи и от того, что ещё есть в шихте и может отнимать или отдавать кислород.
Насколько тонкая это настройка, хорошо видно по работе нидерландских химиков из Вагенингенского университета. В 2020 году они воспроизвели эффект Ликурга в пластике для 3D-печати, но и у них всё решали секунды: серебро восстанавливали и сразу «замораживали» рост частиц полимером. Если затянуть больше чем на минуту, частицы вырастали в мелкие жёлтые, и двойного цвета уже не было. Красно-зелёный эффект как у кубка появился, только когда к серебряным частицам добавили золотые. Это был пластик и лабораторный раствор, а не стекло из печи, так что задача стеклоделов оставалась открытой.
Что сделали в Шеффилде
Рецепт подобрали технолог стекла Лиза Холландс и специалист по римскому стеклу Кэролайн Джексон из Шеффилдского университета. По рассказу Ars Technica, они перепробовали разные печи, разные исходные материалы и разное содержание кислорода в атмосфере плавки, а на одном из этапов даже добавляли в шихту сахар. Зачем именно сахар, авторы подробно не объясняют. Логика химии стекла подсказывает: органика при нагреве связывает кислород, а значит, помогает металлу перейти из растворённых ионов в атомы, из которых растут частицы. Но это наше пояснение, а не их опубликованный протокол.
Холландс работает со стеклом больше 25 лет и честно признаётся, что задача оказалась совсем не в том, чтобы «просто добавить наночастицы в стекло». В итоге она получила стекло, которое зеленеет в отражённом свете и краснеет на просвет. Первый образец показали на выставке британского научного проекта Molecular Photonic Breadboards, который занимается материалами для управления светом. Затем из нового стекла британский стеклодув Эллиот Уокер, победитель второго сезона шоу Netflix Blown Away, сделал скульптуру: сюжет Ликурга соединён с мотивом «Атланта Фарнезе», только вместо небесного глобуса фигура держит выдувную чашу.
Увидеть её можно будет на шеффилдском Festival of the Mind с 6 по 15 ноября 2026 года — проект называется Ancient Secrets, Modern Light: The Lycurgus Project. После фестиваля скульптура переедет в постоянную экспозицию университетского Музея стекла Тёрнера.
Оговорка: на момент выхода новостей рецепт не опубликован как научная статья с составом и режимами. Поэтому «воспроизводимый» пока означает «у мастерской получилось повторить», а не «любая лаборатория сделает по описанию».
Где тот же эффект прячется рядом с нами
Металлические наночастицы красят вещи вокруг нас давно, просто без такого двойного фокуса. Клюквенное и рубиновое стекло с золотом — тот же механизм поглощения, но частицы в нём мелкие, и оно остаётся просто красным с любой стороны. Окраска многих дагерротипов XIX века тоже объясняется рассеянием на частицах серебра и золота на поверхности пластинки.
Самый массовый пример лежит в аптечке. Красная полоска в экспресс-тестах на беременность и на многие инфекции окрашена коллоидным золотом: частицы прикреплены к антителам, а когда их собирается много в одной линии, проявляется тот же резонансный цвет, что и у римского стекла. Сейчас на этом же принципе разрабатывают датчики, фильтры и материалы, которые управляют светом, — именно поэтому шеффилдской работой занимался проект по фотонным материалам, а не только музейщики.
Коротко
— Кубок Ликурга не меняет цвет: частицы сплава серебра и золота размером около 70 нм делят белый свет на прошедший (красный) и рассеянный назад (зеленоватый).
— Цвет зависит от того, где стоит лампа, а не от угла взгляда, как у переливчатых плёнок.
— Металла в стекле меньше 0,04%: около 330 ppm серебра и 40 ppm золота. Частицы нашли под электронным микроскопом только в 1990 году.
— Римляне, скорее всего, поймали эффект случайно и разбавляли «удачный» расплав. Нанотехнологией в нашем смысле это не было.
— Главная трудность повторения — размер частиц, который зависит от печи, кислорода и добавок. В 2026 году в Шеффилде получили такое стекло в мастерской; скульптуру из него покажут в ноябре.
Пока нет комментариев