Оптика, которую просмотрели: линзы древности, античности и Византии. Часть 1.
Часть 1. Возникновение темы.
Поговорим о будто бы не существовавшей оптике Древней Греции и Рима, а также Византии. Проблема в том, что у этих обществ были общественные потребности в оптике, и технологически они были готовы к этому шагу, и ряд существующих технологий такую оптику адаптировал бы с удовольствием. Так был ли сделан этот шаг?
Для ответа на этот вопрос начинать придется, однако, со Средневековья. Во- первых потому, что появление оптики относят к этому времени. А во-вторых, при рассмотрении деталей зарождения оптики возникает ряд вопросов, решение которых не обойдется без акцентированного внимания к достижениям предшественников, к тем их технологиям, которые для создания оптики нужны.
Средневековые оптические устройства. Начнем с общих фактов: очки были будто бы изобретены лишь в конце XIII века. Телескоп был изобретен Галилеем в 1609. Микроскоп изобрели не то отец и сын Янссены в 1595, не то Галилей в 1609. Дальнейшие существенные усовершенствования микроскопа были сделаны Гюйгенсом в конце 17 века и Левенгуком в 18 веке. Все. В античности будто бы не знали оптических приборов и не пользовались ими. Про Византию тоже не вспоминали до поры до времени.
Изобретения очков и оптических приборов требовали, однако, использования линз. Линзы не обязательно были стеклянными, а могли быть обработанным горным хрусталем. Одну интересную, немалого размера и хорошо обработанную раннюю линзу из горного хрусталя можно видеть на примере религиозной реликвии (рис. 1), хранящийся ныне в музее Метрополитен:
Рис. 1 Застежка одеяния священнослужителя высокого ранга, с изображением святого Франциска Ассизского, у которого возникают стигматы (то есть Христовы раны). Сиена, середина 14 века. Размеры общие: 12.9 x 12.9 x 4 cm), центра - линзы горного хрусталя 6.9 x 1 cm. Линза уже в данном случае используется, как увеличительное стекло, позволяя рассмотреть миниатюру.
Музей Метрополитен, Нью Йорк.
Линзы в Скандинавии. Конечно, горный хрусталь, кварц, обычно беспримесно чистая кристаллическая двуокись кремния, твердость которого довольно велика (равна 7 по шкале Мооса), начали обрабатывать не в Средневековье, а в древности, причем, вначале научившись резать и полировать более мягкие материалы (я писал об эволюции глиптики и возникновении граверов, делавших штампы для монет[i]).
Для раннего Средневековья Западной Европы, однако, обработка хрусталя не была такой уж типичной: дело это сложное, требует развитого инструментария, типа обсидиановых или алмазных резцов, полировка изделий тоже сложна и трудоемка. Потом, лучше всего для работы иметь станочки типа токарного и шлифовального.
И наконец, возникает простой вопрос, а зачем до появления оптических приборов были нужны в средние века линзы?
Ответ более или менее понятный - как увеличительные стекла (рис.1), как инструмент того же гравера или офтальмолога, да и как зажигательные лупы они тоже могли быть полезны.
И где такие линзы использовали? Где делали? Конечно, в развитых странах Западной Европы?
Оказалось, нет. Довольно неожиданно, по контрасту с подобными предположениями, линзы из горного хрусталя нашли уже в поселении викингов Висби на Готланде, причем по оценкам они оказались там уже в 10-11 вв. Линзы вызвали большой интерес исследователей.
Правда, поначалу выглядело так, что мастер, у которого оказались эти линзы, просто делал из них украшения, потому что часть их была заправлена в серебро, а часть еще нет (рис. 2).
.
Рис.2 Кварцевые линзы из Висби. На бумаге записаны диаметры линз - от 50 до 16 мм. Время изготовления серебряных частей подвесок оценивают примерно 10-11 вв. Однако линзы могли быть изготовлены и раньше, и не обязательно в Скандинавии. Линзы хранятся в историческом музее Висби Gotlands Fornsal.
Но качество нескольких линз их Висби было таково, что заинтересовало современных оптиков из Германии[ii]. Они провели их исследование. К их сожалению, оказалось, что самая большая линза оказалась утерянной, но от нее осталось хотя бы качественное фото.
Рис 3. Большая линза из Висби, ныне, по всей видимости, утерянная. Хранилась в
German Museum, Мюнхен
Выводы исследователей были весьма содержательны:
1. Качество обработки больших линз было высоким, линзы такого уровня используют, к примеру, в современных проекторах. Качество изображения получалось высоким, и эти линзы могли использоваться, к примеру, при чтении. Крупнейшие линзы будто бы сделаны одним мастером.
2. Нет особых сомнений, что обточка линз проводилась на станке. Без труда изготовитель мог сделать сферическую линзу, но то, что он делал эллиптическую, говорит о его намерении сделать именно такую.
3. Знания, которые нужны при производстве асфрерических линз, возникли примерно 500 годами позже, имея в виду Декарта, и потому авторы считают, что тут реализован не расчет, но практический опыт ремесленников.
4. Некоторые линзы были переточены. Почему, неясно. Часть дефектов, заметных больше на малых линзах, связаны, вероятно, с этой переточкой, с закреплением линз в станке (уплощение полюсов) и неравномерной шлифовкой (провалы). Впрочем, для таких линз это не имело значения, потому что мог использоваться эффект игры дна оправы, что известно на других примерах.
5. Происхождение линз связано скорей с путем из варяг в греки, а именно с Византией (как вариант, с путем по Волге и Персией)
Потом были найдены линзы в Фройеле на том же Готланде. Качество их, кажется, было пониже (рис 4.). Но сам автор находок, археолог Дан Карлссон предполагал, что образец для линз был скорей византийский.
Рис. 4 Линзы из Фроеля.
Надо сказать, что линзы из Висби вызвали волну энтузиазма и у людей, с оптикой прямо не связанныхю Так BBC в одной своей программе заявило, что скандинавы могли б с такими линзами иметь и телескоп
Ну, с этим они несколько перестарались. Но телескоп мог бы иметь тот, кто начал точить линзы такого высокого качества.
[i] От обработки камней к штемпелям для монет. Часть 1, 2.
http://aldanov.livejournal.com/213205.html
http://aldanov.livejournal.com/213306.html
[ii] Schmidt O, Wilms KH, Lingelbach B. The Visby lenses. Optom Vis Sci. 1999 Sep;76(9):624-30