С чего начиналась фотография

ФОТОГРАФИЯ ВОЗНИКЛА НЕ СРАЗУ

Фотография родилась в результате содружества двух наук: физики и химии. Во всяком случае та фотография, которую мы хорошо знаем, немыслима без фотокамеры с объективом и фотохимических процессов. Однако до того времени, когда начались осмысленные и целенаправленные поиски способа закрепления изображения, получаемого в камере-обскуре, и оптика, и камера-обскура, и фотохимия развивались и совершенствовались обособленно, независимо друг от друга. Задача этой главы - проследить историю развития оптики, усовершенствования камеры-обскуры и открытия светочувствительных веществ, предшествовавших изобретению фотографии, т. е. до 1839 г. - года открытия фотографии.

Оптика. Оптика имеет, пожалуй, самую продолжительную историю, насчитывающую несколько тысячелетий. Тем не менее, несмотря на значительные успехи в деле изготовления линз и различных оптических приборов, к моменту изобретения фотографии объективы для фотографических аппаратов были далеки от совершенства. Точнее, их как таковых в ту пору не было вовсе - первые фотографы пользовались простыми двояковыпуклыми и менисковыми линзами, заключенными в оправу (тубус). Эти примитивные объективы достались фотографам от художников, делавших с помощью камер-обскур зарисовки ландшафтов. Парадокс этот объясняется просто. Ученые XV - XVIII вв., работавшие в области оптики, занимались только усовершенствованием телескопов и микроскопов, без которых не могла обойтись бурно развивавшаяся наука. Камеры-обскуры не находили в те времена столь широкого применения, как после изобретения фотографии, и к ним не предъявлялись особо высокие требования - художников, которые пользовались этими камерами, вполне устраивали простые линзы. И только после того как появилась фотография, оптики занялись конструированием специальных объективов для фотографии.

Первые дошедшие до нас линзы из горного хрусталя были изготовлены 4500 лет назад, т. е. около 2500 г. до н. э. Их нашел в 1890 г. при раскопках легендарной Трои знаменитый Генрих Шлиман. Несколько линз из стекла, причем с разным увеличением, были найдены археологами в древней Саргоне (Месопотамия). Время их изготовления - 600 - 400 гг. до н. э. С какой целью изготовлялись эти линзы - неизвестно, по этому поводу остается лишь строить догадки.

Зато хорошо известно, что в Древней Греции подобные линзы имели хотя и своебразное, но все же практическое применение: ими пользовались для зажигания от лучей солнца жертвенного огня, чтобы получать таким образом «чистый» огонь, т. е. огонь, «посланный» самим богом Гелиосом. О таком способе зажигания жертвенного огня говорится, например, в комедии Аристофана «Облака», написанной в 423 г. до н. э. О зажигательных свойствах стеклянных шаров упоминают также в своих произведениях римские писатели Плиний и Сенека.

Своеобразной линзой для улучшения зрения пользовался небезызвестный римский император Нерон. Он всегда носил с собой большой изумруд и, когда хотел получше рассмотреть своего собеседника, подносил изумруд к глазу. Следовательно, изумруд Нерона имел форму и свойства увеличительной линзы.

А задолго до этого выдающиеся ученые древности Евклид и Аристотель установили основные законы оптических явлений: прямолинейное распространение света, отражение света от зеркальной поверхности, преломление световых лучей на стыке двух неоднородных светопроницаемых сред (воды и воздуха, воздуха и стекла). А начиная с Герона Александрийского оптика в трактатах древних ученых начинает делиться на «диоптрику» (науку о преломлении) и «кантоптрику» (науку об отражении).

Несмотря на столь очевидный интерес ученых античности к природе и свойствам света, каких-либо оптических приборов, даже простейших, они не создали. Объясняется это прежде всего тем, что им не было известно строение глаза, а следовательно, и механизм зрения. Да и никто не предвидел в то время возможности получения изображения с помощью каких-либо приборов.

И только начиная с X в. н. э. ученые приступают к научным исследованиям в области оптики. Первым среди них был арабский ученый Альхазен (Ибн аль-Хайсан), написавший трактат «Сокровище оптики». В своей работе Альхазен наряду с разработкой основных законов оптики хотя и вскользь, но уже обращает внимание на то, что сферические стекла способны увеличивать рассматриваемые предметы. Однако дальше этого наблюдения автор трактата не пошел - он не понял его важности и не сумел увидеть всей широты практического применения подобных стекол.

В XIII в. пишет свои многочисленные научные труды, в которых много места отводится оптике, гениальный ученый средневековья францисканский монах Роджер Бэкон. В частности, он писал: «Прозрачные тела могут быть так обработаны, что отдельные предметы покажутся приближенными. Следовательно, прозорливый монах еще за 350 лет до изобретения первой зрительной трубы интуитивно предугадывал создание увеличительных оптических приборов.

В 1271 г. написал свой трактат в 10 книгах, полностью посвященный оптике, польский ученый Вителло. В этом капитальном труде получили дальнейшее развитие идеи и опыты Альхазена.

И все же ученые раннего средневековья, несмотря на имевшиеся к тому времени значительные теоретические труды по оптике, о практическом применении накопленных знаний пока не помышляли, т. е. оптика развивалась как чисто теоретическая наука. Даже очки, вещь крайне необходимая людям, и те были изобретены чисто случайно, без какой-либо помощи со стороны ученых. Более того, ученые не только не содействовали изобретению очков, а, наоборот, всячески мешали работе по их усовершенствованию, утверждая, что линзы искажают видимый мир, показывая его деформированным.

Согласно дошедшим до нас старинным итальянским хроникам, первые очковые линзы были изготовлены в 1285 г. Имя изобретателя очковых линз (вероятнее всего, им был простой мастеровой), несмотря на огромную значимость этого изобретения, осталось, к сожалению, неизвестным. Тем более что одна из хроник города Пизы утверждает, будто первым сделал очки «некто, не пожелавший открыть своей тайны». В то же время на одном из надгробий церкви «Санта Мария Моджоре» во Флоренции указывается, что под ним покоится прах изобретателя очков Сальвино Армати. Упоминаются и другие имена. По всей видимости, настоящий изобретатель очков не придавал особого значения своему открытию, а потому не оставил нам своего имени.

Итак, изобретение очковых стекол явилось первым шагом на пути практического применения оптических стекол. С этого времени, благодаря все возрастающей потребности в очках, начинает совершенствоваться обработка линз. Так, уже в 1301 г. Государственный совет Венеции специальным указом запретил использовать для изготовления очковых линз стекло плохого качества.

Кстати, слово «линза» происходит от названия распространенного в Италии стручкового растения - чечевицы. Именно так звучит название этого растения на итальянском языке. По этой причине в русской речи долгое время вместо слова «линза» употреблялось слово «чечевица».

Первые очковые линзы были собирательными и применялись для увеличения рассматриваемых предметов и коррекции дальнозоркости. Ими пользовались прежде всего гранильщики драгоценных камней, иллюстраторы и переписчики книг. Такие очки можно увидеть на фреске итальянского художника Томазо из Модены (1352 г.), на которой изображен читающий книгу кардинал Угоне. Перед глазами он держит линзу, вставленную в деревянную оправу. Оправа в том виде, в каком она существует ныне, была изобретена значительно позже. В XIV в. появились очки и для страдающих близорукостью. Изображение таких очков можно увидеть на портрете папы Льва X, выполненном Рафаэлем в 1517 - 1519 гг.

И только в конце XV в. благодаря научным исследованиям в области оптики Леонардо да Винчи намечается заметный сдвиг в сторону практической оптики. В своей научной работе Леонардо да Винчи большей частью руководствовался принципом тесной взаимосвязи теории и практики. Этому принципу он следовал и в изучении оптики. Здесь гениального итальянца интересовал самый широкий круг вопросов: физиологическая оптика (природа зрения, строение глаза - человеческого и животного, ход световых лучей в глазу, геометрическая оптика - ход лучей в линзах и камере-обскуре), аберрация оптических систем, фотометрия и пр. В 1509 г. ученый сконструировал станок для шлифовки вогнутых зеркал и линз, облегчив тем самым тяжелый труд работавших до этого вручную шлифовальщиков. В это же время он уделяет много времени усовершенствованию процесса изготовления очковых линз и добивается превосходных результатов. Для того чтобы лучше понять принцип действия глаза как оптической системы, Леонардо построил камеру-обскуру, которая явилась далеким прообразом современного фотоаппарата. Занявшись изучением аккомодации глаза, он пришел к выводу, что величина зрачка глаза обратно пропорциональна количеству света, попадающего в глаз: чем больше света - тем уже зрачок, чем меньше света - тем шире зрачок. Можно попутно вспомнить, что функции зрачка в фотоаппарате выполняет диафрагма объектива.

Существует также предположение, что Леонардо да Винчи первым изобрел телескоп. Во всяком случае имеются его рисунки с надписями, свидетельствующие, что он работал в этом направлении. Так, в рукописи Леонардо «Атлантический кодекс» можно прочитать: «Сделай очковые стекла для глаз, чтобы видеть Луну большой». Однако о том, был ли им сделан телескоп, достоверных сведений не имеется. Но и без этого вклад Леонардо да Винчи в оптику огромен.

Заслуживает упоминания еще один итальянский ученый, математик и физик Франческо Мавролик, занимавшийся многими вопросами оптики. Изучая линзы, он установил, что выпуклые линзы имеют свойство собирать световые лучи, а вогнутые - рассеивать их, а исследуя преломление в линзах световых лучей, он вплотную приблизился к открытию явления сферической аберрации. Приходится лишь сожалеть, что труд Мавролика по оптике, состоявший из двух книг, был опубликован только в 1611 г., через 57 лет после ее написания, когда автора давно уже не было в живых. Возможно, поэтому работы Мавролика не оказали в свое время заметного влияния на развитие прикладной оптики.

Подлинную революцию в практической оптике совершил замечательный итальянский ученый Галилео Галилей. Предполагается, что первый телескоп был сделан в 1604 г. 3. Янсеном, якобы по образцу некоего итальянца, который изобрел свой телескоп в 1590 г.

Едва до Галилея дошли слухи о существовании зрительной трубы, как он тотчас приступил к созданию собственного подобного прибора и в 1609 г. первым сумел создать телескоп с большим увеличением, состоявший из двух линз: выпуклой в качестве объектива и вогнутой в качестве окуляра. Заслуга ученого прежде всего в том, что свой телескоп он создал не эмпирическим путем, а на строго научной основе, сделав предварительный расчет и заведомо зная основные его характеристики. Заодно Галилей первым пришел к выводу, что технология изготовления линз для зрительных труб должна существенно отличаться от технологии изготовления очковых линз, и применение последних в зрительных трубах крайне нежелательно из-за их худшего качества, что могло отрицательно сказаться на дальнейшем усовершенствовании оптических приборов. Поэтому Галилей придавал шлифовке линз первостепенное значение и достиг в этом заметных результатов.

Успехи Галилея в практической оптике явились следствием того, что он первым понял, какую будущность сулят науке оптические приборы, причем приборы высокого качества. И действительно, уже при помощи своих телескопов Галилею удалось увидеть спутники Сатурна, горы и кратеры на Луне, пятна на Солнце, открыть фазы Венеры, рассмотреть сложную структуру Млечного Пути, что принесло ученому заслуженную славу и уважение современников.

Наряду с конструированием телескопов Галилей работал над созданием другого не менее необходимого для науки оптического прибора - микроскопа. И этот труд ученого увенчался успехом - вероятнее всего, в 1619 г. он стал изобретателем микроскопа.

В 1610 г. Галилей издал книгу «Звездный Вестник». Этот труд длительное время являлся ценным пособием для последующих оптиков в деле конструирования и изготовления оптических приборов.

Необходимо заметить, что оптикам первой половины XVII в. не были еще известны такие оптические явления, как интерференция и дифракция света, поэтому они не умели контролировать точность изготовления линз.

И результат их работы зависел, как правило, от воли случая - изготовляли по возможности больше линз и выбирали из них лучшие по качеству. Говоря современным языком, кпд тогдашней оптики был чрезвычайно низким. Тем не менее это считалось в порядке вещей по той причине, что иного выхода из такого положения никто не видел.

Первым, кому удалось открыть секрет контроля качества шлифовки линз, был итальянский математик и физик XVII в. Эванджелиста Торричелли. Искусству изготовления линз и оптических приборов Торричелли учился у Галилея и очень скоро достиг в этом деле невиданных дотоле результатов. Некоторые из сохранившихся в музеях его линз и сегодня поражают чрезвычайно высоким качеством, ни в чем не уступая современным. Причем это были не чисто случайные удачи, а результат открытого Торричелли способа контроля качества изготовления линз, о котором он неоднократно упоминал в письмах к разным лицам. В чем заключался этот способ, осталось тайной. Ученый, к сожалению, так и не открыл своего секрета, хотя, естественно, и стремился к этому. Дело в том, что великий герцог Тосканский, на службе у которого в качестве придворного математика находился Торричелли, категорически запретил разглашать секрет изготовления линз.

Как видим, основы прикладной оптики были заложены итальянскими учеными. В этом есть своя закономерность - могучая культура итальянского Ренессанса оказала огромное влияние на все области науки и техники, в том числе и на оптику. Но уже начиная с XVII в. прикладной оптикой начинают успешно заниматься ученые других европейских стран.

Так, следующий и весьма важный шаг в деле совершенствования прикладной оптики был сделан знаменитым немецким астрономом Иоганном Кеплером. Интерес к оптике у него пробудили занятия астрономией, а точнее, желание иметь телескоп лучший, чем те, которыми располагали в то время ученые. В 1610 г. Кеплер написал фундаментальный труд «Диоптрика», в котором рассмотрел широкий круг вопросов прикладной оптики. Ученый разработал принципиально новую систему телескопа, состоящего из двух положительных линз и дающего перевернутое изображение. В сравнении с трубой Галилея телескоп Кеплера имел целый ряд существенных преимуществ: большее увеличение, больший угол зрения, более отчетливое изображение, возможность получать в фокальной плоскости действительное изображение наблюдаемого объекта. Последнее свойство трубы Кеплера дало возможность использовать ее в качестве визирного инструмента, что позволило впоследствии создавать оптические измерительные приборы.

Сам Кеплер в отличие от Галилея не изготовил телескоп. Вероятнее всего, первым, кто сделал телескоп по схеме Кеплера, был X. Шейнер. Произошло это не позже 1613 г. Свой телескоп Шейнер применял для наблюдений за солнечными пятнами и потому назвал его гелиоскопом.

Зато Кеплер обнаружил, что изображение в центральной части объектива значительно резче изображения по его краям, и пришел к выводу, что наибольшая резкость будет наблюдаться при небольшом отверстии объектива. Другими словами, он установил, что для получения необходимой резкости объектив следует диафрагмировать. Это важное открытие Кеплера нашло со временем свое применение и в фотографии.

Без знания закона преломления света оптики не могли правильно рассчитывать сложные оптические системы. Открыть этот закон суждено было Рене Декарту, выдающемуся голландскому ученому XVII в., внесшему этим значительный вклад в развитие прикладной оптики. Своим открытием Декарт положил начало развитию теории аберраций оптических систем. Чтобы исправить сферическую аберрацию, Декарт применял комбинирование сферических линз с гиперболическими и эллиптическими. Этому вопросу он посвятил восьмую главу своей книги «Диоптрика». Таким образом, Декарт является одним из основоположников асферической оптики.

Большой вклад в разработку теорий сферической и хроматической аберраций и методов их устранения внес другой голландец, астроном Христиан Гюйгенс. Он также продолжительное время работал над теорией оптических инструментов, в первую очередь телескопов и микроскопов. В частности, в 1662 г. Гюйгенсом была предложена новая система окуляра, состоящего из двух положительных линз со значительным расстоянием между ними, что позволило исправить ряд аберраций (хроматическую, астигматизм и др.). Окуляр Гюйгенса по сей день применяется в некоторых оптических системах.

Немало выдающихся открытий в области оптики принадлежит великому английскому ученому Исааку Ньютону. Он успешно занимался многими вопросами, связанными с прикладной оптикой: созданием ахроматических оптических систем, конструированием более совершенных зеркальных телескопов, улучшением технологии изготовления линз и сферических зеркал, устранением различного рода аберраций, изучением спектроскопии.

В 1668 г. Ньютон сделал одно из самых важных открытий в оптике. Он установил, что качество изображения в оптических приборах зависит не только от сферической аберрации, как считалось до этого, но в равной степени и от хроматической аберрации, т. е. от неоднородности световых лучей. При этом он вывел формулу для вычисления хроматической аберрации, и этой формулой без каких-либо существенных изменений пользуются и современные оптики.

В результате сделанного им открытия Ньютон пришел к выводу, что дальнейшее усовершенствование линзовых телескопов не даст желаемых результатов из-за того, что избавиться от присущей линзам хроматической аберрации якобы невозможно. Этот, как выяснилось позже, ошибочный вывод Ньютона, пользовавшегося непререкаемым авторитетом в научных кругах, отрицательно сказался на дальнейшем развитии прикладной оптики, на многие десятки лет затормозив конструирование линзовых телескопов. Выход из положения Ньютон видел в замене линзовых объективов вогнутыми сферическими зеркалами, которые лишены хроматической аберрации (нелишним будет напомнить, что в конструкцию известных советских фотографических объективов типа МТО положена идея Ньютона). В подтверждение своей правоты Ньютон собственноручно построил несколько зеркальных телескопов и добился блестящих результатов. Результаты исследований в области оптики ученый изложил в одном из своих главных научных трудов «Оптика» и в знаменитых «Лекциях по оптике». Таким образом, благодаря Ньютону была открыта новая эра в телескопостроении. В то же время, как говорилось выше, его ошибка явилась причиной длительного застоя в конструировании линзовых оптических систем.

Исправить эту ошибку английского ученого пришлось выдающемуся русскому математику немецкого происхождения, члену Петербургской Академии наук Леонардо Эйлеру. Оптика занимала далеко не последнее место в широком кругу научных интересов талантливого ученого. При этом изучение оптики базировалось у него на солидной математической основе, что позволило Эйлеру внести огромный вклад в теорию расчета и конструирования оптических систем. Эйлер одним из первых выступил против утверждения Ньютона о невозможности устранения в оптических системах хроматической аберрации, а в 1747 г. первым высказался о том, что проблема создания ахроматического объектива является разрешимой. Чтобы подтвердить свои расчеты, Эйлер провел серию успешных опытов, в результате которых путем комбинирования двух линз с различным показателем преломления добился ощутимого уменьшения хроматической аберрации. Так было положено начало созданию ахроматических объективов. В 1758 г., пользуясь результатами исследований Эйлера, известный английский оптик Д. Доллонд, который, кстати, вначале резко отрицательно отнесся к открытию русского ученого, создал первый ахроматический объектив для телескопа, состоящий из двух линз, изготовленных из стекол с различной дисперсией - кронгласа и флинтгласа.

Затем Эйлер произвел расчеты сложных ахроматических систем, число линз в которых доходило до 10. Эти расчеты Эйлера были взяты впоследствии за основу при расчетах и конструировании фотографических объективов-ахроматов.

Пользуясь теорией Эйлера, один из его учеников Н. Фусс издал в 1774 г. пособие для оптиков с таблицами для расчета оптических систем, а другой его ученик академик Ф. Эпинус в 1784 г. сконструировал первый в мире ахроматический микроскоп. Таким образом, благодаря трудам Эйлера Россия в XVIII в. вышла на передовые рубежи в мире по достижениям в прикладной оптике.

Большой вклад в развитие прикладной оптики и конструирование различных оптических приборов внес также Михаил Васильевич Ломоносов. Так, в 1756 г. им была создана так называемая ночезрительная труба, положившая начало конструированию светосильных оптических систем. Кроме того, Ломоносов изобрел «горизонтоскоп», который стал прообразом перископа, и «батископ» - прибор для подводных наблюдений, успешно трудился над улучшением телескопов и микроскопов.

В 1819 г. французский физик О. Ж. Френель изобрел оригинальную по конструкции ступенчатую линзу. Она предназначалась для увеличения яркости огней маяков и имела при этом по сравнению с обычными равнозначными линзами незначительные толщину и вес. В наши дни эта линза, известная под названием «линза Френеля», нашла применение в видоискателях некоторых типов фотокамер («Любитель»).

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.

Переносная камера-обскура для зарисовок ландшафта. Со старинной гравюры

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.

Прибор для рисования. Со старинного рисунка

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.

Алхимик. С картины фламандского художника Д. Тенирса. XVII в.

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.

Иоган Генрих Шульце

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».

Томас Веджвуд

В статье, в частности, отмечалось, что «белая бумага и белая кожа, смоченные раствором азотнокислого серебра, не изменяют своего цвета, будучи сохраняемые в темноте; но выставленные на дневной свет, они быстро делаются сперва серыми, затем бурыми и наконец совсем черными. Это явление привело к возможности легко снимать копии с рисунков на стекле, а также получать силуэты и профили теней. Если белую поверхность, смоченную раствором азотнокислого серебра, поместить позади разрисованного стекла и выставить на свет, то его лучи производят на белой поверхности темные очертания, которые темнее всего там, где свет действовал сильнее, и почти незаметны на местах, бывших слабо или вовсе не освещенными. Когда на экран, намоченный раствором ляписа, бросают тень какой-нибудь фигуры, тень остается белой, а все участки, подвергшиеся действию света, быстро темнеют».

Веджвуд рекомендовал делать копии на коже, так как «она воспринимает изображение быстрее, чем бумага». Объясняется это тем, что в танине, которым в то время дубили кожу, содержалась галловая кислота.

Полученные таким образом копии рисунков Веджвуд советовал сохранять в темноте, так как «довольно нескольких минут действия света, чтобы вместо рисунка получилось сплошное темное пятно, занимающее всю поверхность взятого для опыта куска бумаги или кожи». Следовательно, рассматривать изображение приходилось в полутьме или при слабом свете свечи. Именно так и советовал делать автор. Дело в том, что ему не удалось, к сожалению, найти способ фиксирования получаемого изображения, ни одна из многочисленных попыток удержать изображение не дала желаемых результатов. «Тщетно старались воспрепятствовать этому (сплошному почернению изображения. - И. Г.). Покрывание поверхности лаком не препятствует серебряной соли чернеть под влиянием световых лучей, а повторные, весьма обильные промывания куска бумаги или кожи не могут удалить из вещества всего количества впитавшейся в него соли, и потому поверхность неизбежно темнеет».

Наряду с копированием рисунков Веджвуд пытался, что очень важно для нас, таким же способом получать изображения в камере-обскуре. Однако и здесь его ждала неудача. «Изображения, образованные при помощи камеры-обскуры, были найдены слишком слабыми, чтобы воздействовать на протяжении любого умеренного времени на нитрат серебра», - писал в своих примечаниях Дэви. Обладай Веджвуд необходимой настойчивостью, подобно Ньепсу, который делал выдержку своих первых снимков в течение 6 - 8 ч, как знать, возможно, он стал бы первооткрывателем фотографии еще в 1802 г.

Потерпев неудачу с камерой-обскурой, Веджвуд принялся за контактный способ получения изображения. При этом ему удавалось достаточно точно воспроизводить «древесные волокна и крылья насекомых». Но и эти опыты свело на нет неумение фиксировать изображение.

Умер Веджвуд в 1805 г. Какое-то время его опыты пользовались широкой известностью, они описывались в специальных изданиях и учебниках химии, затем о них стали понемногу забывать.

Работу своего друга и соавтора некоторое время продолжал Г. Дэви. В результате исследований он пришел к выводу, что хлорид серебра является наиболее светочувствительным из всех солей серебра. Дэви, подобно Веджвуду, также пробовал зафиксировать изображение в камере-обскуре и также безуспешно. Пытаясь расширить область применения метода Веджвуда, он стал копировать увеличенные изоб.ражения малых объектов, получаемые при помощи солнечного микроскопа. Словом, до изобретения фотографии снова оставался один шаг. «Необходим только метод для предотвращения потемнения на затененных частях контура при экспозиции дневному свету, для того чтобы сделать этот процесс таким же полезным, как и изящным», - писал Дэви. Однако для Дэви, как и его друга Веджвуда, этот шаг оказался непреодолимым. Этот факт может показаться несколько странным, если учесть, что Дэви наверняка знал об опытах Шееле, который указал на возможность аммиака растворять хлорид серебра и таким образом исключать воздействие света на изображение, получаемое после экспонирования на пропитанную хлористым серебром бумагу, т. е. фиксировать изображение. Возможно, Дэви просто не придавал особого значения опытам со светочувствительными веществами, а занимался этим исключительно ради своего друга.

Дэви умер в 1829 г. в Женеве. Работы ученого только через десять лет были опубликованы его братом. Так как в то время в печати велось широкое обсуждение недавно обнародованных изобретений в области фотографии Ньепса, Дагера и Талбота, то доктор Дэви в примечаниях к упоминаемой выше статье 1802 г., которая также была включена в сборник, счел возможным заметить: «Недавно этот метод рисования был вновь применен г. Талботом». Благодаря этому замечанию исследования Т. Веджвуда и Г. Дэви, порядком подзабытые к тому времени, вновь обрели известность и заняли свое место в истории изобретения фотографии.

Пользуясь методом Веджвуда и Дэви, знаменитый английский физик Т. Юнг в 1803 г. получил с помощью солнечного микроскопа изображение колец Ньютона на бумаге, пропитанной нитратом серебра. Но и этот ученый не попытался зафиксировать изображение - свои опыты он проводил исключительно с целью изучения природы света.

Итак, человечество вплотную приблизилось к изобретению фотографии. Благодаря труду множества ученых, исследователей и изобретателей почва для этого была основательно подготовлена. Нужен был человек, который, задавшись целью удержать изображение, рисуемое светом, свел бы воедино усилия своих предшественников. И такой человек нашелся. Им оказался Нисефор Ньепс, речь о котором пойдет в следующей главе.