Помоги проекту - поделись книгой:
Последним из видных ученых, кто много и плодотворно работал в области прикладной оптики накануне появления фотографии, был немец Йозеф Фраунгофер. Начал он с того, что в корне улучшил технологический процесс варки оптического стекла и разработал новые методы контроля стеклянной массы. Затем Фраунгофер усовершенствовал технологию производства больших ахроматических объектов, создал оригинальные механизмы для полировки и шлифовки линз, внедрил в практику более прогрессивные способы обработки поверхности линз и контроля за качеством этой обработки.
Основной помехой в улучшении качества оптических приборов являлась неточность в определении показателей преломления света в линзах, которая вела к неправильной оценке аберрации. И Фраунгофер задается целью найти способ более точного определения величины относительной дисперсии линз. После многочисленных экспериментов он в 1827 г. впервые применил с этой целью дифракционную решетку для изучения спектра и добился желаемого результата. Это позволило Фраунгоферу заметно улучшить качество производимых им оптических приборов с ахроматической оптикой. Некоторые из них и поныне считаются шедеврами прикладной оптики.
Как уже говорилось вначале, несмотря на явные успехи оптиков, создавших к моменту изобретения фотографии совершеннейшие оптические приборы, хороших объективов у первых фотографов не оказалось, и им пришлось довольствоваться на первых порах простыми линзами для камер-обскур, которыми обычно пользовались художники. Объясняется это тем, что в более совершенных объективах до той поры не было необходимости, а потому никто над ними не работал. Однако оптики к этому были уже готовы и теоретически, и практически и, казалось, только ждали момента, когда понадобятся их знания и умение. И действительно, едва появилась фотография, а вслед за этим возникла потребность в соответствующем объективе, как уже через год такой объектив был создан. Это был портретный объектив «Фойхтлендер» с фокусным расстоянием в 150 мм и светосилой 1: 3,7. Рассчитал и изготовил его в 1840 г. талантливый венгерский математик и физик йозеф Пецваль. Причем оптическая система Пецваля оказалась настолько совершенной, что, взятая за основу в последующих разработках, она господствовала в фотографической оптике чуть ли не целое столетие. Впрочем, и сегодня объективы, в основе которых лежит расчет Пецваля, все еще применяются в некоторых типах кинокамер, кинопроекторов, фотоаппаратов и фотоувеличителей.
Камера-обскура. Принцип действия камеры-обскуры заключается в следующем. Если в одной из стенок темного ящика сделать небольшое отверстие, то на противоположной стенке ящика (внутри его, разумеется) образуется видимое световое изображение всех освещенных предметов, находящихся перед отверстием, при этом изображение будет перевернутым. Размеры изображаемых предметов или, другими словами, масштаб увеличения зависит от расстояния между отверстием и стенкой, на которой возникает изображение. Чем больше это расстояние, тем большими будут выглядеть изображаемые предметы. При этом качество изображения находится в прямой зависимости от величины отверстия. Чем оно меньше, тем резче изображение и тем оно темнее. С увеличением отверстия резкость изображения ухудшается, зато его яркость возрастает.
Как видим, все современные фотоаппараты есть не что иное, как все та же древняя камера-обскура, только снабженная различного рода вспомогательными механизмами. Принцип действия ее остался прежним, не претерпев никаких изменений!
Этот принцип был известен ученым давно. О нем еще в середине IV в. до н. э. упоминал в одном из своих трудов великий мыслитель древности Аристотель. Правда, в то время камера-обскура в том виде, какой она стала позже, еще не была известна. Дело в том, что принцип ее действия можно наблюдать в любом темном помещении с отверстием для света, в том числе в комнате, что и делал, по всей вероятности, Аристотель.
Такая комната и называлась первоначально камерой-обскурой, что в переводе с латинского означает «темная комната». Позже по аналогии с «темной комнатой» камерой-обскурой стали называть деревянный или металлический ящик с отверстием в передней стенке, куда вставлялась простая двояковыпуклая линза в оправе, а вместо задней стенки крепилась полупрозрачная бумага или матовое стекло.
Итак, речь пойдет об изобретении и усовершенствовании камеры-обскуры - прототипа современного фотоаппарата. Камера-обскура была уже хорошо знакома Вителло и Роджеру Бэкону. Между прочим, последний предлагал пользоваться камерой-обскурой вместе с зеркалом для того, чтобы, находясь в помещении, наблюдать за проходящими мимо окон людьми. Вероятно, это была первая попытка практического использования камеры-обскуры.
В 1279 г. англичанин Джон Пенхам высказал мысль, что камеру-обскуру можно использовать для наблюдений за движением Солнца. А это уже, пожалуй, первый случай, когда камеру-обскуру предлагалось применить в качестве оптического прибора для научных опытов. Кстати, Джон Пенхам был в то время архиепископом Кен-терберийским. Это говорит о том, что были священнослужители, в том числе и высокопоставленные, которые живо интересовались наукой и не без успеха проводили научные опыты.
Первым сделал детальное описание камеры-обскуры, сопроводив его чертежами, Леонардо да Винчи. Это описание сохранилось в рукописях гениального итальянца, которые были вывезены Наполеоном Бонапартом в качестве трофея во время Итальянского похода и затем в 1797 г. изданы в Париже. Интерес к камере-обскуре возник у Леонардо да Винчи в связи с изучением природы зрения. Пытаясь понять, каким образом на сетчатке глаза образуется изображение, он обращается за помощью к камере-обскуре, находя между нею и глазом много общего. Так, он советовал провести с камерой-обскурой «опыт, показывающий, как предметы посылают свои изображения, или подобия, пересекающиеся в глазу в водянистой влаге. Это станет ясно, когда сквозь маленькое круглое отверстие изображения освещенных предметов проникнут в очень темное помещение; тогда ты уловишь такие изображения на белую бумагу, расположенную внутри указанного помещения неподалеку от этого отверстия, и увидишь все вышеуказанные предметы на этой бумаге с их собственными очертаниями и красками, но они будут меньших размеров и перевернутыми по причине упомянутого пересечения. Такие изображения, если будут исходить от места, освещенного солнцем, покажутся словно нарисованными на этой бумаге, которая должна быть тончайшей и рассматриваться с обратной стороны, а названное отверстие должно быть сделано в маленькой, очень тонкой железной пластинке».
Описание камеры-обскуры можно также найти в работе другого итальянского ученого Цезаря Цезариано, которая была издана в 1521 г. в городе Комо.
Был знаком с камерой-обскурой и голландский математик Гемма Фризиус. Он не только описал камеру-обскуру, но и первым с ее помощью наблюдал в январе 1544 г. солнечное затмение. Тогда же, в середине XVI в., делаются первые попытки ее усовершенствовать. Так, итальянский физик и математик Жером Кардано, для того чтобы улучшить в камере-обскуре изображение, предложил в 1550 г. вставлять в отверстие линзу, а для наводки на резкость советовал сделать заднюю стенку камеры передвижной. Другой итальянец, Даниелло Бар-баро, в своей книге о перспективе, изданной в 1556 г., наряду с предложением пользоваться линзой указал, что, диафрагмируя эту линзу, можно добиться улучшения качества изображения. О подобном усовершенствовании камеры-обскуры писал также еще один итальянский ученый XVI в., Джованни Батиста Бенедетти, в книге, вышедшей в 1585 г. в Турине. Большое неудобство представляло перевернутое изображение. Чтобы избавиться от этого недостатка, Игназио Данти предложил в 1573 г. крепить к камере-обскуре зеркало, которое вторично переворачивало изображение.
Тем не менее долгое время изобретателем камеры-обскуры считался итальянский физик Джованни Батиста делла Порта. Почему же так случилось? Чтобы ответить на вопрос, необходимо хотя бы вкратце познакомиться с биографией этого замечательного ученого средневековья.
Родился Порта в Неаполе (относительно года его рождения между биографами ученого нет единого мнения, называются различные даты - 1538, 1540, 1545 гг.) и получил блестящее по тем временам образование. В молодости он много и с пользой путешествовал, причем не только по Италии, но и по многим странам Европы.
Попав в какой-либо город, Порта всегда преследовал две цели: провести побольше времени в местной библиотеке и встретиться с тамошними учеными. Вскоре Порта становится одним из самых образованных людей своего времени. Взяв себе в помощники родного брата, он приступил к практическим научным опытам. Его интересуют многие вопросы физики, в том числе и оптики. Имя Порта становится известным, и многие научные общества избирают его своим членом. Из-под его пера выходит ряд книг, касающихся самых различных областей человеческих знаний.
В 1560 г. Порта издает свой главный труд - книгу в четырех томах под названием «Натуральная магия», ставшую своего рода научной энциклопедией для многих последующих поколений ученых. О необыкновенной популярности этой книги можно судить хотя бы по тому, что только при жизни автора она издавалась 20 раз и была переведена на несколько европейских языков. Один из разделов книги был посвящен камере-обскуре. Порта, между прочим, писал, что знает «секрет, который намерен хранить», того, как можно повысить качество изображения в камере-обскуре при помощи линзы, ни словом при этом не обмолвившись о том, откуда он почерпнул эти сведения. А почерпнул он их, вероятнее всего, из книги Цезаря Цезариано, которая также была хорошо известна в научных кругах того времени. Широкое распространение «Натуральной магии» и ее необыкновенная популярность сделали свое дело - еще при жизни Порта стал считаться изобретателем камеры-обскуры. В немалой степени этому способствовали и высказывания некоторых авторитетных ученых, которые были знакомы с «Натуральной магией» Порта, но не знали предшествующих изданий и рукописей, в которых говорилось о камере-обскуре. Так, например, в 1604 г. Иоганн Кеплер писал, что сведения о камере-обскуре он почерпнул из книги Порта. О том, что Порта является изобретателем камеры-обскуры, шла речь в статье «Камера-обскура» из знаменитой «Энциклопедии» Дидро и Д'Аламбера. То же самое утверждал и автор-составитель известного в XVIII в. учебника физики аббат Ж. А. Нолле. Но, пожалуй, больше всех способствовал распространению и упрочению этого ошибочного мнения известный французский физик и астроном Д. Ф. Араго. Выступая 19 августа 1839 г. в Парижской Академии наук с сообщением об изобретении дагеротипии, он назвал Порта единственным, кто был причастен к изобретению камеры-обскуры. С той поры, благодаря огромному авторитету Араго, во всех книгах по истории фотографии Порта называется изобретателем камеры-обскуры. И только значительно позже историки науки и техники исправили эту ошибку.
До XVII в. все камеры-обскуры были стационарными, так как представляли собой обыкновенные затемненные комнаты, в которых можно было вести астрономические наблюдения, как это делали Пенхам и Фризиус, проводить оптические опыты (Леонардо да Винчи и Цезариано) или обводить изображение углем или мелом на бумаге, как это советовали делать Барбаро и Порта. Кардано же предполагал использовать камеру-обскуру в качестве вспомогательного технического средства при постановке развлекательных зрелищ и показе всевозможных чудес. Тем не менее такие камеры-обскуры из-за своей неподвижности не находили должного распространения и являлись большой редкостью.
В XVII в. появляются первые переносные камеры-обскуры. Несмотря на то что они были довольно тяжелыми и громоздкими (наблюдатель все еще помещался внутри), такие камеры стали находить уже более широкое применение. Этим камера-обскура во многом обязана Кеплеру, много сделавшему для ее усовершенствования. Камера-обскура, которой пользовался Кеплер, представляла собой специальную палатку, которая вращалась, давая возможность вести круговой обзор неба или горизонта. В 1600 г. Кеплер начал применять свою камеру-обскуру для наблюдения за движением Солнца, а в 1607 г. он наблюдал с ее помощью прохождение Меркурием солнечного диска. Кеплер как конструктор камер-обскур был настолько авторитетным, что к нему за советом обращались не только ученые, но и художники. Так, в архиве АН СССР хранится письмо тирольского художника М. Штольце, в котором тот просит Кеплера высказать свое мнение о камере-обскуре, сконструированной автором письма для зарисовок с натуры.
Описание камеры-обскуры можно найти в книге Афанасия Кирхера «Великое искусство света и тени» (1671 г.). Там же дается совет, как использовать камеру-обскуру в качестве приспособления для зарисовок с натуры или «волшебного фонаря» (другими словами, проекционного аппарата). Последний совет существенно расширял ее возможности.
Между тем работы по усовершенствованию камеры-обскуры продолжались. В 1655 г. появилась первая компактная камера-обскура, которую сконструировал Роберт Бойль. В 1680 г. оригинальную конструкцию камеры-обскуры, напоминающую своим внешним видом современный артиллерийский снаряд, описал Роберт Хук. Камеру-обскуру с зеркалом, которое располагалось в верхней ее части и служило для отражения идущих от рассматриваемых предметов лучей, что позволяло получать прямое изображение, описал в 1685 г. немецкий монах из Вюрцбурга Зан. Одна из многочисленных конструкций разборных камер-обскур принадлежала уже известному нам французскому физику Ж- А. Нолле. Его камера представляла собой четырехгранную пирамиду, состоящую из четырех реек, которые соединялись вверху муфтой, а снизу крепились по углам квадратной рамы. Все это устройство обтягивалось черной светонепроницаемой материей. В муфте помещалась линза. Через нее изображение, улавливаемое подвижным зеркалом, попадало на основание пирамиды, где помещался лист белой бумаги или картона. Камеры-обскуры, подобные этой, сравнительно легкие и удобные для транспортировки, имели широкое распространение в XVIII и начале XIX в. В 1812 г. английский физик У. Волластон заменил в камере-обскуре двояковыпуклую линзу менисковой, снабженной диафрагмой. Этим он добился заметного улучшения резкости по краям изображения.
Первоначально камерой-обскурой пользовались исключительно ученые - оптики и астрономы - для научных опытов и наблюдений. Однако вскоре эта монополия была нарушена, и камера-обскура из инструмента ученых постепенно превратилась в инструмент художников - живописцев, рисовальщиков, граверов, декораторов, - найдя в этом свое истинное призвание. В свою очередь, фиксация с помощью угля или карандаша светового изображения, возникающего в камере-обскуре, натолкнула изобретателей на мысль о химической фиксации этого изображения, что привело в конце концов к изобретению фотографии. Таким образом, стремление художников «механизировать» и ускорить процесс рисования явилось тем толчком, который привел впоследствии к открытию фотографии.
С давних пор художники задумывались над тем, как упростить и облегчить свой далеко не легкий труд. С этой целью они изобретали всевозможные приспособления. Так, еще известный итальянский архитектор XV в. Леон Батиста Альберти предложил одно из таких приспособлений, состоящее из рамы с натянутой на нее прозрачной белой тканью или калькой, через которые была видна натура. Художнику лишь оставалось обвести углем на ткани или кальке контуры видимого на них изображения, после чего этот рисунок переводили на картон или полотно. Завесой - так называлось это приспособление - могла также служить рама с натянутыми нитями, которые образовывали на ней определенное количество клеток. Перед художником лежал лист бумаги (картон, полотно), расчерченный на такое же количество клеток. Глядя на натуру сквозь такую раму, художнику, даже малоопытному, не составляло особого труда сделать довольно точный рисунок с натуры.
Великий немецкий художник Альбрехт Дюрер усовершенствовал завесу Альберти. Он укрепил перед ней
на уровне глаз неподвижный визир в виде небольшого колечка, через которое художник смотрел сквозь завесу из клеток на натуру. Благодаря тому что точка, из которой художник смотрел, была постоянной и неподвижной, рисунок получался особенно точным.
В начале XVII в. был изобретен пантограф - инструмент удивительно простой и в то же время незаменимый при копировании (с увеличением или уменьшением) рисунков, позволявший делать это быстро и точно. В 1642 г. Ж. Дюбрейль в своей книге «Практический учебник перспективы», изданной в Париже, описал такую машину, которая «поможет… не прибегая ни к компасу, ни к линейке… получать правильную перспективу как зданий, так садов и пейзажей». А в книге Керубена «Совершенное видение», которая увидела свет в 1667 г., говорится об изобретенной автором машине «для рисования издалека при помощи диоптрического окуляра».
Во второй половине XVIII в. приобрели огромную популярность так называемые силуэты, представлявшие собой теневые изображения головы в профиль на светлом фоне. Иногда для большей выразительности оставлялись также белыми глаза, ноздри, уши, воротничок и манжеты рубашки. Процесс изготовления силуэтов не отличался особой сложностью. Между моделью и художником ставилась рама с натянутой на нее полупрозрачной бумагой. Модель освещалась только одним источником света таким образом, чтобы тень от нее падала на бумагу. Художнику лишь оставалось обвести контуры теневого изображения головы карандашом и затем залить его тушью. Нередко контур изображения переводили на черную бумагу, вырезали ножницами и готовый силуэт наклеивали на красивое паспарту. Простота и быстрота изготовления силуэтов служили надежным источником доходов для многих художников-ремесленников. И в наши дни можно иногда увидеть в людных местах куротных городов художников-силуэтистов, которые без каких-либо приспособлений за считанные секунды делают миниатюрные силуэтные портреты.
В конце XVIII в. появился физионотрас. Так назывался (от слов «физиономия» - лицо и «трасса» - след, черта) аппарат, изобретенный в 1784 г. французом Ж.Л. Кретьеном, музыкантом по профессии. Вначале Кретьен не придавал особого значения своему изобретению и использовал его исключительно для развлечения - ведь с помощью этого приспособления любой, даже совершенно не умеющий рисовать человек мог сделать неплохой портрет, отличающийся необыкновенным сходством с натурой.
Так продолжалось до тех пор, пока физионотрас не увидел художник-миниатюрист Э. Кенедей, сразу же сумевший оценить перспективы изобретения Кретьена. В 1788 г. Кретьен и Кенедей, ставшие компаньонами, открыли в Пале-Рояле свою «художественную студию». Уже на первых порах «производительность» студии превзошла все ожидания - только за первые четыре месяца была выполнено более 300 портретов. На то, чтобы нанести на бумагу контур головы и основные черты лица (портреты выполнялись, как правило, в профиль), уходило всего две минуты, еще около четырех минут требовалось на отделку рисунка - проработку теней и полутеней, придававших изображению объемность. К слову сказать, первые дагеротиписты затрачивали на изготовление одного портрета куда больше времени.
Техника изготовления рисунков с помощью физионотраса была такова. Клиента усаживали так, чтобы его голова была хорошо видна на черном фоне, и просили не шевелиться. Рисовальщик становился с другой стороны аппарата, который представлял собой раму в рост человека. На уровне головы портретируемого к раме было прикреплено стекло. К раме же был прикреплен большой пантограф, в верхнем плече которого вместо иглы находился визир - трубка с перекрестием из двух нитей внутри. К нижней части этого сооружения, где находилось нижнее плечо пантографа, прикалывался лист бумаги. Итак, рисовальщик на стекле обводил визиром контуры головы и ее детали, а карандаш пантографа наносил их на бумагу. Портрет вначале делался в натуральную величину. Если он нравился заказчику, рисунок, снова же при помощи пантографа, уменьшали до размеров миниатюры (круг диаметром 5 - 6 см) и отдавали граверам, которые переводили его на металл и гравировали. Спустя всего четыре дня заказчик мог уже получить свой миниатюрный портрет в виде гравюры в количестве от 12 до нескольких тысяч оттисков, которые при желании могли быть подцвечены акварелью.
Все, начиная с членов королевской семьи и кончая самым захудалым чиновником, спешили заполучить свой физионотрас. Изготовление их стало весьма прибыльным делом, особенно размножение и продажа портретов знаменитых людей того времени. И для нас физионотрасы ценны прежде всего потому, что сохранили достоверные изображения многих великих людей: Вольтера, Руссо, Мирабо, Робеспьера, Марата, Костюшко, Вашингтона, Джефферсона и многих других. Только в музеях Франции хранится более 5000 физионотрасов.
Еще один любопытный прибор для рисования изобрел в 1807 г. уже упоминавшийся выше Волластон. Назывался этот прибор «камера-люцида», т. е. «светлая камера». Основной деталью камеры-люциды была четырехгранная призма, которая с помощью наклонного штыря-держателя крепилась на необходимой высоте над центром подставки в виде доски. На подставке закреплялся лист бумаги. Прибор имел ножки или ставился на стол.
При рисовании с помощью камеры-люциды глаз рисовальщика располагался над призмой у самого ее края так, чтобы он мог видеть одновременно отражающееся в призме изображение рисуемого предмета и мнимое изображение, кажущееся расположенным на листе бумаги, которое и обводилось карандашом. Пользоваться камерой-люцидой было довольно сложно. Достаточно было сместить глаз на 1,5 - 2 мм в любую сторону от необходимого положения, и рисовальщик уже не видел изображения предмета в призме.
Чаще всего с помощью камеры-люциды снимались копии с картин и гравюр как в натуральную величину, так и с уменьшением или увеличением. Степень увеличения или уменьшения зависела от соотношения между расстоянием от глаза до оригинала и расстоянием от глаза до бумаги.
Естественно, что, стремясь любыми средствами облегчить и ускорить свой труд, художники просто не могли обойти вниманием камеру-обскуру - прибор, как будто специально созданный для этой цели. Как говорилось выше, еще Барбаро и Порта советовали пользоваться камерой-обскурой в качестве вспомогательного приспособления при рисовании. И художники не замедлили воспользоваться этим советом. Уже современник и земляк Барбаро и Порта живописец Калло с успехом применял камеру-обскуру для снятия копий с картин.
Наиболее широкое распространение камеры-обскуры наблюдается в XVIII в. Многие художники той поры не мыслят своей работы без этого простого и надежного аппарата. Одним из таких художников был разносторонне одаренный француз Л. К. Кармонтель, оставивший после себя огромное количество живописных портретов, которые поражали современников удивительным сходством с натурой. Нет сомнения, что Кармонтель пользовался камерой-обскурой, тем более что, кроме успешных занятий живописью, архитектурой и литературой, он очень серьезно увлекался еще физикой и механикой.
На весь мир прославились своими «ведутами» (городскими видами) венецианские живописцы Антонио Канале (Каналетто) и его племянник Бернардо Белот-то. С неизменной камерой-обскурой их можно было встретить на улицах и площадях родной Венеции и многих городов Европы. Картины этих художников отличаются безукоризненной перспективой, протокольной деталировкой и иллюзорной достоверностью - всеми теми качествами, которые присущи и фотографии. Стоя перед картинами Канале и Белотто, можно совершать самые настоящие экскурсии по городам того времени, причем не только любоваться ими, но и изучать их архитектуру и быт.
Наиболее полно проявилось новое качество художественного видения, позаимствованного у камеры-обскуры, - беспристрастная документальная правдивость и пристальное внимание ко всему, что находится в поле зрения - в работах Белотто. Яркое свидетельство тому - большая его серия видов Варшавы, созданная в 70-х годах XVIII в. Кстати, эти холсты оказали неоценимую услугу архитекторам и строителям при восстановлении старых кварталов разрушенной немецкими фашистами столицы Польши.
Пользовались камерой-обскурой и художники более позднего времени, как, например, работавший в России в XIX в. француз Ф. В. Перро. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на его подцвеченную акварелью литографию «Владимирская церковь», хранящуюся в Государственном Эрмитаже.
В России много трудился художник Михаил Махаев, писавший с помощью камеры-обскуры, или, как она тогда называлась, «махины для снятия першпектив», виды Санкт-Петербурга, Петергофа, Кронштадта и других городов. Камера-обскура для Махаева была изготовлена в инструментальной палате Академии наук подмастерьем «инструментального художества» Тирютиным.
К этому можно добавить, что камера-обскура находила применение и в военном деле. В 1868 - 1869 гг. во время морских стрельб в районе Кронштадта с ее помощью поручик Толузаков довольно точно определил расстояние до разрывающихся снарядов. В верхней части сконструированной поручиком камеры-обскуры находилась призма, которая поворачивалась в сторону разрывов. Через призму изображение местности, где разрывались снаряды, попадало в объектив, а через объектив проецировалось на столик, на котором лежал планшет с нанесенной на него километровой сеткой. По ней и определялось расстояние.
И в заключение - один любопытный факт. В 1907 г. на Международной фотовыставке в Турине (Италия) дипломом за серию пейзажей был награжден русский художник Е. И. Камзолкин, впоследствии автор известной эмблемы «Серп и молот». Любопытно не то, что дипломом за фотоснимки был награжден художник - многие художники были известными фотомастерами, а некоторые ради фотографии оставляли даже свою прежнюю профессию, - а то, что сняты эти снимки были самой настоящей камерой-обскурой - простым ящиком с крошечным отверстием вместо объектива, который назывался «стенопом». Оказывается, не такой уж простой этот прибор - камера-обскура.
Светочувствительные вещества. Научные опыты, проводившиеся химиками в целях изучения светочувствительных веществ и химического воздействия на них света, не были столь последовательными и целенаправленными, как это было, скажем, в оптике. Причина одна - ученые не видели конечной цели своей работы, не видели тех перспектив, которые могли открыться благодаря появлению возможности фиксирования с помощью светочувствительных веществ изображения, рисуемого светом в камере-обскуре. Они просто-напросто не помышляли об этом. Их опыты со светочувствительными веществами зачастую носили эпизодический характер, их прежде всего интересовал сам эффект фотохимических превращений в этих веществах под воздействием света и только, без каких-либо практических и далеко идущих целей. Тем не менее знания постепенно накапливались, открывались все новые светочувствительные материалы, зарождалась мечта о фиксации изображения. Все это и привело в конечном счете к изобретению фотографии.
Сущность светочувствительности заключается в свойстве некоторых химических веществ под воздействием света изменять свой цвет. О влиянии солнца на цвет отдельных материалов если не знали, то во всяком случае догадывались еще в глубокой древности. Иначе чем объяснить тот факт, что с незапамятных времен люди отбеливали ткани, расстилая их на земле под солнцем? Таким образом, еще и отдаленно не предполагая о явлении светочувствительности, они нашли ей практическое применение в своей повседневной жизни. Было также замечено, что асфальт, плававший на поверхности Мертвого моря, равно как и некоторые смолы, применявшиеся в Древнем Египте для бальзамирования мумий, также светлеет под солнечными лучами. Затем уже Аристотель за три с лишним столетия до нашей эры обратил внимание на то, что наружные части растений, освещенные солнцем, имеют зеленую окраску, а части тех же растений, которые находятся под землей и не освещаются, остаются бесцветными. Еще он заметил, что если растение подержать какое-то время в темном помещении, то его цвет заметно потускнеет.
Сравнительно не так давно ученые установили, что зеленая окраска растений обусловливается наличием в них хлорофилла, одной из составных частей которого является магний. Он-то, магний, зеленея под воздействием света, и придает хлорофиллу, а следовательно, и всему растению зеленый цвет.
Живший в I в. до н. э. знаменитый римский архитектор Витрувий уже хорошо знал, что краски под воздействием солнца выгорают. Поэтому он настоятельно советовал те помещения, в которых предполагается хранить фрески и картины, строить окнами на север.
Особо пристальное внимание чувствительным к свету веществам уделяли алхимики средневековья. Они надеялись, что с помощью подобных веществ им удастся открыть философский камень, который, в свою очередь, поможет превращать простые металлы в золото. Прежде всего их интересовали соли серебра, в частности хлорид и нитрат серебра. Описание нитрата серебра можно уже найти в работах жившего в XIII в. Альберта фон Боль-штедта, более известного под именем Альберта Великого. Он заметил, что эта соль серебра, попадая на кожу, оставляет на ней темные пятна. В 1565 г. немецкий алхимик Георг Фабрициус открыл и подробно описал существующий в природе хлорид серебра, названный им роговым серебром, который имеет свойство темнеть на свету. Затем в 1658 г. известный химик И. Р. Глаубер писал, что раствор нитрата серебра можно применять для окрашивания в черный цвет изделий из древесины, мехов, перьев. В 1660 г. знаменитый естествоиспытатель Роберт Бойль изучал изменения, происходящие с раствором золота, который, как было замечено при этом, способен окрашивать кожу в красный цвет. Однако объяснить настоящие причины происходящих с этими веществами изменений никто из названных исследователей еще не мог да, собственно, и не пытался. Считалось, что причина этих явлений кроется, вероятнее всего, в действии на вышеназванные вещества воздуха.
Правда, не все ученые придерживались такого мнения. Так, еще в 1614 г. итальянский врач Анджело Сала впервые высказал предположение, что почернение нитрата серебра находится в прямой зависимости от действия на него солнечного света. Ровно через 80 лет, в 1694 г., немецкий естествоиспытатель Вильгельм Гомберг подтвердил предположение Сала путем практического опыта - кость, которую он пропитывал раствором серебра в азотной кислоте и помещал в темную комнату, оставалась белой независимо от времени пребывания ее там. Будучи же вынесена на солнечный свет, кость сразу же начинала темнеть. Об этом опыте Гомберг сообщил в своем отчете в Парижскую Академию наук, Кстати, по профессии Гомберг был адвокатом.
А вот влияние света на соли железа первым заметил русский химик-любитель Алексей Петрович Бестужев, ставший впоследствии видным государственным деятелем. Занимаясь в свое время в Дании изучением химии, он увлекся составлением лекарств и в 1725 г. изобрел возбуждающие и укрепляющие нервную систему капли. Купленное затем русским правительством, это лекарство, известное под названием «бестужевские капли», чуть ли не столетие находилось на вооружении фармацевтов всего мира. Капли Бестужева представляли собой спиртоэфирный раствор хлорного железа, который, имея буро-коричневую окраску, обесцвечивался под влиянием света с образованием хлористого железа.
Важное значение для последующего изучения светочувствительных веществ имели опыты немецкого ученого Иоганна Генриха Шульце, которые привели к открытию в 1727 г. светочувствительности азотнокислой соли серебра (нитрата серебра).
Будучи известным хирургом, а также профессором медицины, преподавателем греческого и арабского языков в университете города Галле, Шульце, кроме того, много занимался химическими исследованиями. Как-то раз, стремясь изготовить ‹светящийся камень›, он проделал следующий опыт: растворил серебро в азотной кислоте, затем смешал полученный раствор в стеклянной посуде с мелом. Чисто случайно, работая при открытом окне в ясный солнечный день, профессор был немало удивлен, когда заметил, что мел с той стороны склянки, которая освещалась солнцем, почернел, а мел, находящийся в тени, остался белым. Заинтригованный Шульце решил продолжить опыты. И вскоре убедился, что причина этого явления кроется вовсе не в нагревании, как он склонен был думать вначале, - у нагретой до предела печки мел ничуть не темнел, - а в солнечном свете, точнее, во взаимодействии света и азотнокислого серебра. Чтобы окончательно убедиться в верности сделанного им вывода, Шульце разнообразил свои опыты. Он стал вырезать из плотной бумаги отдельные буквы и наклеивать их на склянку, составляя иногда из таких букв целые слова, а сами склянки выставлять на солнечный свет. Как и ожидал исследователь, мел в склянках, смешанный с раствором серебра в азотной кислоте, чернел под действием света на открытых местах склянки, оставаясь при этом совершенно белым под бумажными буквами. После того как снимались трафареты, на склянке были видны четкие белые буквы на темном фоне. Правда, если склянка оставалась какое-то время на свету, изображения букв начинали на глазах темнеть и вскоре сливались с фоном. Затем Шульце стал проводить опыты без мела, с одним лишь раствором серебра в азотной кислоте. Оказалось, что и сам раствор быстро темнеет под действием солнечного света. Таким образом, есть все основания утверждать, что Шульце был первым, кто открыл светочувствительность азотнокислого серебра. К тому же он в отличие от своих предшественников еще и предвидел, что его открытие сможет в будущем найти практическое применение. По этому поводу он писал: ‹Я не сомневаюсь в том, что этот опыт может указать естествоиспытателям на другое полезное применение, и поэтому я решился опубликовать эти данные для дальнейшего испытания другими учеными мужами›. Шульце оставил после себя курс лекций по химии, в которых был рассмотрен вопрос о способе получения нитрата серебра и действия его раствора на различные вещества при солнечном свете. В 1745 г., спустя год после смерти ученого, эти лекции были изданы отдельной книгой.
Некоторое время спустя и независимо от Шульце почернение азотнокислого серебра под действием света наблюдал француз Жан Гелло. Своему открытию он даже нашел своеобразное практическое применение - в 1737 г. стал изготовлять чернила для тайнописи. Состояли эти чернила из одной части азотнокислого серебра и четырех частей воды с незначительной примесью гуммиарабика. Написанный такими чернилами (в полутьме, разумеется) текст на белой бумаге, если хранить ее в темноте, мог неограниченное время оставаться невидимым. Для того чтобы текст стал видимым и его можно было прочитать, достаточно было вынести письмо на солнечный свет. Справедливости ради следует заметить, что Гелло высказал ошибочное предположение, будто почернение нитрата серебра вызывает содержащаяся в азотной кислоте сера.
Позже еще ряд исследователей неоднократно повторяли опыты, которые проводили Шульце и Гелло. Среди них можно назвать англичанина Льюиса и шведа Валлериуса, советовавших с помощью нитрата серебра окрашивать различные предметы и рисовать на слоновой кости и мраморе.
Особо следует отметить итальянского ученого, профессора физики из Турина Джованни Батиста Беккариа, много времени посвятившего изучению светочувствительности солей серебра. В ходе своих опытов он установил, что хлорид серебра также чувствителен к свету. Своему открытию Беккариа (в соавторстве с Г. Бонзиусом) посвятил исследование под названием «О способности, которой обладает свет сам по себе, изменять не только окраски, но и соединения веществ, иногда без влияния на окраску», которое было опубликовано в 1757 г. в «Трудах» Болонской Академии искусств и наук.
Еще дальше пошел в своих исследованиях по изучению светочувствительности солей серебра известный шведский химик Карл Вильгельм Шееле. В 1770 г. он провел серию опытов с солями серебра и пришел к окончательному выводу, что причиной изменения их окраски является действие на них света. Кроме того, Шееле установил, что различные лучи спектра в разной степени влияют на изменение цвета. Так, например, под фиолетовыми лучами окраска хлористого серебра меняется «быстрее, чем под другими лучами». Описание своих опытов Шееле включил в книгу «Химическое изучение воздуха и огня», которая, будучи вскоре переведена на другие языки, принесла автору заслуженную известность в широких научных кругах.
После Шееле много и плодотворно работал в этом направлении швейцарец Жан Сенебье, занимавший, кстати, должность библиотекаря в Женеве. В 1782 г. он издал в своем родном городе двухтомный труд под названием «Физико-химические мемуары о влиянии солнечного света на изменение вещества из трех царств природы», в котором подвел итог своих многочисленных опытов и исследований по изучению светочувствительности самых различных химических соединений: гваяковой смолы, мастики, сандарана, ладана, гуммиарабика, древесины различных пород, многих видов растений. Особо следует отметить открытие Сенебье светочувствительности асфальта - вещества, сыгравшего особо важную роль в истории изобретения фотографии. Некоторые историки фотографии склонны считать, что толчком к началу работы Нисефора Ньепса по изобретению гелиографии послужило именно это открытие Сенебье.
Ряд важных опытов провел Сенебье и над солями серебра, прежде всего над хлоридом серебра. Так, он доказал, что хлористое серебро, если направить на него солнечный свет через собирательную линзу, окрашивается мгновенно, «потому что оно воспринимает тогда больше света, чем от простого света солнца».
Сенебье заинтересовался опытом Шееле по действию на хлорид серебра различных лучей спектра и продолжил его. Проводя опыты в темной комнате и фиксируя при этом время, он установил, что каждый из семи цветов спектра изменяет окраску хлористого серебра в течение разного времени, а именно: фиолетовые лучи за 15 с, пурпуровые за 23 с, синие за 29 с, зеленые за 25 с, желтые за 5 мин 35 с, оранжевые за 12 мин и красные за 20 мин. При этом наиболее интенсивная окраска получалась под фиолетовыми лучами.
Еще один опыт позволил Сенебье установить, что соль серебра, накрытая одним листом бумаги, начинает окрашиваться под солнечным светом через 1 мин, накрытая двумя листами - через 3 мин, накрытая тремя листами - только через 10 мин, а четыре листа бумаги полностью предохраняют хлорид серебра от воздействия на него лучей солнца.
В свою очередь, итальянец Антонио-Мариа Вассали-Эанди, изучая действие на соли серебра лунного и искусственного света, пришел к выводу, что лунный свет, подобно солнечному и свету свечи, также способен изменять окраску солей серебра, но значительно уступает последним в силе. Свои наблюдения Вассали-Эанди изложил в статье, опубликованной в «Известиях» Королевской академии в Турине.
На рубеже XVIII - XIX вв. в результате интенсивных научных исследований были открыты многие новые химические элементы. Некоторые их соединения оказались светочувствительными. В частности, француз Л. Н. Воклен, открывший в 1797 г. хром в сибирской красной свинцовой руде, проводил опыты по исследованию чувствительности к свету хромата и нитрата серебра и других соединений. Затем окрашивание на солнце солей ртути изучали: в 1771 г. А. Ф. Фуркруа, в 1779 г. Т. О. Бергман и еще ряд ученых. Светочувствительными свойствам фосфора интересовались И. Л. Бекман, К- Л. Бер-толле и другие. В 1801 г. Риттер открыл ультрафиолетовые лучи, обнаружив при этом их свойство вызывать потемнение хлористого серебра.
Вслед за открытием в 1811 г. французом Б. Куртуа йода известный французский ученый Л. П. Гей-Люссак доложил в декабре 1813 г. Парижской Академии наук об открытии им йодистого серебра. Не может не удивлять тот факт, что в сообщении Гей-Люссака ничего не говорилось о светочувствительности этого соединения, на которую, вероятно, он не обратил внимания.
Открыл светочувствительность йодистого серебра в январе 1814 г. англичанин Г. Дэви. При этом он установил, что йодистое серебро осаждает азотнокислое серебро с лимонно-желтой окраской и на него свет действует быстрее, чем на хлористое серебро.
Любопытно отметить, что почти в то же самое время немецкие химики Г. Ф. Линк, Н. В. Фишер и Г. Стефенс высказали прямо противоположное мнение - будто на йодистое серебро свет не влияет.
Столь очевидное противоречие нашло свое объяснение только в 60-х годах прошлого столетия, когда стало известно, что йодистое серебро в зависимости от способа его получения существует в двух различных видах - светочувствительном и не светочувствительном.
Опираясь на проделанную учеными работу, русский химик X. И. Гротгус впервые в 1818 г. сформулировал принцип действия света на светочувствительные вещества, который позже был назван основным законом фотохимии. Этот закон гласит, что на вещество могут химически действовать только те лучи, которые поглощаются этим веществом. Одновременно Гротгус сформулировал так называемый закон взаимозаместимости, согласно которому количество разложенного в процессе фотохимической реакции вещества должно быть пропорционально количеству поглощенного вещества, подтвердив тем самым закон сохранения энергии, открытый ранее М. В. Ломоносовым. Гротгус также установил влияние на поглощение и излучение света температуры, указав, что понижение температуры увеличивает поглощение, а повышение температуры увеличивает излучение света.
В следующем, 1819 г. Джон Гершель изучил свойства серноватокислых солей. Со временем (с 1839 г.) по его предложению серноватокислый натрий (гипосульфит) стали применять для фиксации изображений, получаемых с помощью солей серебра.
Широко известно, что многие идеи, высказанные в своих произведениях писателями-фантастами, опережали свое время и даже становились своего рода путеводной звездой для ученых и изобретателей. Нечто подобное имело место и в истории фотографии. В 1760 г. в Шербур-ге (Франция) была издана книга «Жифанти» некоего Тифена де'ля Роша, алхимика, пользовавшегося репутацией полубезумного. В этой книге, нашпигованной различного рода небылицами, большей частью бредовыми, повествуется и о таком случае. Как-то во время большой бури автор книги якобы был перенесен во дворец неких «элементарных» гениев. Их руководитель посвятил неожиданного гостя в некоторые тайны занятий своих подчиненных. Между прочим, он рассказал о том, что его «элементарные» гении задались целью удерживать мимолетные изображения, возникающие с помощью света на воде, стекле, сетчатой оболочке глаза и т. д. Для этого они изобретали специальный состав, дающий возможность мгновенно получать нужную картину. «Точность рисунка, выражение, тончайшие оттенки красок, все это мы поручаем природе, которая, всегда безошибочная, рисует на нашем полотне картины, поражающие зрение, осязание и все чувства вместе». Просто удивительно, как эти строки из книги де'ля Роша напоминают описание фотографии! Так и напрашивается вопрос: а не была ли фотография знакома автору уже в 1760 г.?
В то же время не может не вызвать удивления то обстоятельство, что ни один из вышеназванных ученых и исследователей, занимавшихся изучением светочувствительности химических веществ, даже не задался целью найти способ фиксации получаемых изображений. Происходило это, по всей вероятности, оттого, что они не полностью знали все свойства этих веществ, да и не видели конечной цели подобных опытов.
Правда, сохранились весьма туманные сведения о том, что предпринимались попытки, и даже успешные, зафиксировать изображение, полученное с помощью светочувствительных веществ. Однако рассматривать их всерьез не следует - скорее всего, они относятся к разряду красивых легенд, сопутствующих каждому значительному открытию и возникающих, как правило, уже после открытия.
Одно из таких сведений, не подтвержденное ни документами, ни свидетельствами эрудированных очевидцев, связано с именем видного французского физика Ж. А. Шарля, широкую известность которому принесли смелый подъем 2 августа 1783 г. на воздушном шаре и блестящие публичные лекции в Лувре и Хранилище наук и искусств. Так вот, бытует рассказ, что будто бы Шарль начиная с 1780 г. получал на обработанной раствором хлористого серебра бумаге силуэты и контуры различных предметов и растений, а также силуэты своих слушателей. Однако секрета своего, как это часто случается в подобных историях, не открыл, унеся его с собой в могилу. Вероятнее всего, поводом для этих сомнительных сведений послужил изобретенный Шарлем так называемый солнечный мегаскоп, с помощью которого он во время своих лекций проецировал на экран увеличенные силуэтные изображения непрозрачных предметов и профили своих слушателей.
Согласно свидетельствам очевидцев, на Парижской промышленной выставке 1812 г. некий Гонор демонстрировал гравюры и портреты, поражавшие сходством с натурой, которые он делал с удивительной быстротой. Однако и этот изобретатель никому не открыл своих секретов, хотя и умер в 1822 г. в крайней нищете.
Если же верить английскому ученому доктору Диамонду, то фотография появилась на 18 месяцев раньше официального сообщения об ее изобретении. Много лет спустя Диамонд вспоминал, что 20 июня 1837 г., в день кончины короля Вильгельма IV, Джозеф Банкрофт Рид преподнес своему другу Аккерману увеличенный фотографический снимок. Однако сам Рид никогда и нигде о подобном случае не вспоминал. Правда, он интересовался фотографическими опытами. Этот интерес был вызван его исследованиями, проводимыми с солнечным микроскопом. Так как он не умел рисовать, то искал способ получить видимое в микроскопе изображение фотографическим путем. Есть сведения, что Рид делал позитивные копии с негативов, которые представляли собой писчую бумагу, пропитанную растворами нитрата серебра и хлористого натрия с последующей обработкой ее отваром черного ореха. Такой негативный материал экспонировался во влажном состоянии 5 - 10 мин и фиксировался гипосульфитом. Позитивы увеличивались в 50 - 150 раз. Снимая камерой-обскурой, Рид делал силуэтные портреты в натуральную величину. Не придавая особого значения своим опытам, Рид не стремился к их публикации.
Насколько достоверны эти сведения, сейчас трудно судить. Как-то не верится, что человек всесторонне образованный, находящийся в курсе всех научных новинок, знавший, безусловно, о поисках в этом направлении других исследователей, добившись столь замечательных результатов, стал бы о них умалчивать.
Еще более неправдоподобно выглядит мелодраматическая история, поведанная известным французским оптиком Шарлем Шевалье в его книге «Guide de photo-graphe». Сюжет ее вкратце таков. Однажды в конце 1825 г. в магазин отца Шарля, Венсена Шевалье, также оптика, зашел очень бедно одетый и крайне истощенный молодой человек, который стал расспрашивать о цене новой камеры-обскуры, выставленной на витрине, и жаловаться на отсутствие денег для ее покупки. При этом молодой человек сообщил, что он нашел способ фиксировать получаемое в камере-обскуре изображение. Более того, он тут же показал Шевалье изображения, напечатанные на бумаге. Шевалье был восхищен и потрясен, а молодой человек сказал, что «так как у меня нет средств, чтобы приобрести для моих опытов усовершенствованный аппарат, то я передам вам изобретенный мною состав, а вы проделайте с ним несколько опытов». И действительно, через несколько дней незнакомец принес флакон с красно-бурой жидкостью, показавшейся Шевалье крепкой настойкой йода, и объяснил, что и как следует делать. С опытами у Шевалье ничего, естественно, не получилось из-за того якобы, что производил он их по неосторожности при дневном свете. Молодой же человек, к немалому сожалению и огорчению Шевалье, в магазине никогда больше не появлялся. И Шевалье пришлось всю жизнь испытывать угрызения совести оттого, что он не то что не помог молодому изобретателю, но даже не узнал его имени.
Но если вернуться из мира легенд и догадок в мир реальный, то можно с уверенностью назвать двух исследователей, которые действительно были близки к открытию фотографии. Речь идет об англичанах Томасе Веджвуде и Гумфри Дэви.
Т. Веджвуд родился в семье известного керамиста и изобретателя высокотемпературного пирометра Джозаи Веджвуда. Веджвуды живо интересовались естественными науками и были, разумеется, наслышаны об опытах со светочувствительными веществами. К тому же глава семьи постоянно пользовался камерой-обскурой для нанесения рисунков на изготовляемые им фарфоровые изделия. Кстати, один из фарфоровых сервизов с «видами и красивыми домами Англии» был сделан Джозаи Веджвудом по заказу Екатерины II.
Окончив Эдинбургский университет, Томас Веджвуд некоторое время занимался при поддержке крупнейшего химика того времени Дж. Пристли изучением связи между теплом и светом. Скорее всего, под влиянием Пристли, который хорошо был знаком с исследованиями Шульце и Шееле и знал действие камеры-обскуры, примерно в последние годы XVIII в. Веджвуд увлекается опытами со светочувствительными веществами. Однако решающее значение на результаты работы Веджвуда в этой области оказала его дружба с Гумфри Дэви, ставшим впоследствии известным ученым. Результатом этого творческого союза явилась напечатанная в 1802 г. в «Журнале Королевского института» статья «Сообщения о методе копирования рисунков на стекло и получения профилей действием света на нитрат серебра. Изобретено Т. Веджвудом с примечаниями Г. Дэви».
Поделиться книгой: