Цивилизация классической Европы

В конце XVI века появляется поколение более совершенных инструментов, которые, однако, не вытесняют старые, более простые в употреблении и менее дорогие. К этому поколению принадлежит графометр (3). Представленный здесь инструмент самый древний, изготовлен Филиппом Данфри около 1597 года. «Он представляет собой полукруг из меди или латуни, диаметр имеет вид фиксированной линейки с диоптрами; подвижная линейка вращается вокруг центра и позволяет измерять угол между двумя направлениями, направлением на точку наблюдения и направлением на реперную точку» (М. Дома).

Геометрический квадрант (4) представлен по Диггсу — изобретателю и изготовителю инструментов наблюдения середины XVI века. Он состоит из квадратной медной пластины, на которой нанесена градуированная дуга круга, имеющая один из углов центром, и касательная по отношению к двум противоположным сторонам этого угла.

Чем они располагали до того? Итог подвести не долго. Но как же тогда Тихо Браге (1546–1601)? Сей крупный датский сеньор, «принадлежа к среде, далекой от каких-либо научных исканий — датская знать, одна из самых богатых в Европе, была в то же время одной из самых необразованных», — пишет Александр Койре, что, по крайней мере, давало ей досуг, — был истинным основателем астрономии наблюдения. Рассуждая о новой звезде 1572 года и комете 1577 года, он стал главным образом реформатором таблиц. Десятки тысяч наблюдений, в которые Браге вложил уйму денег, заслужили деятельное озлобление короля, которому надоело оплачивать его долги. Каков был его арсенал для подобной работы? Арбалестрилла, простая градуированная палка, используемая для астрономических наблюдений со времен античности, усовершенствованная в конце XVI века, такая, как ее описал Микаэл Конье в 1581 году; кварта Дэвиса, производное от арбалестриллы, к которой присоединены два круга; астролябия, полный металлический диск, на котором размечены углы; это наследие александрийской науки, «ее самого блистательного периода, совпадающего с Ренессансом», еще продолжало служить в начале XVII века. Графометр, медный или латунный полукруг, диаметр которого представляет собой линейку с диоптрами, уже сложнее и точнее. Но кульминацией наблюдений до появления зрительной трубы стала четверть крута (градуированные секторы). Четверть круга начал использовать Тихо Браге. «Инструменты Тихо Браге измеряли вплоть до примерно трех радиальных метров». Наконец, квадрант, или геометрический квадрат, эффективный для измерения звездных высот, и, пожалуй, шедевр измерительных инструментов до зрительной трубы — теодолит. Эта хитроумная комбинация горизонтального круга и вертикального полукруга традиционно приписывается Леонарду Диггсу; первое описание — сделанное Томасом Диггсом, сыном Леонарда, — датируется 1571 годом. Кроме этого довольно простого инструментария, хорошо знакомого астрономам, геометрам, землемерам и навигаторам, ученые первых лет XVII века располагали также общим с инженерами достоянием — циркулем пропорций. Галилей (1606) и Капра (1607) оспаривают свое авторство на него. Аллом, инженер короля, вел с его помощью строительство в Париже 1610–1615 годов. С конца XVI века используется также пропорционально-редуктивный циркуль. Это немецкое. Плоские линейки, разделенные на десять и сто равных частей, шкалы синусов, тангенсов и секансов, линейки, угломеры, циркуль, скорее принадлежность чертежника-геометра, рейсфедер, перья, транспортир, измерительный циркуль, грифельный, рейсфедерный оказались на столе математика первых десятилетий XVII века. Этот стол показался бы нам скорее загроможденным, чем скудным, в конечном счете математики начала XVII века оставались архаичными, иначе говоря, больше геометрами, чем алгебраистами: Виет уже позади, зато Ферма впереди.

В начале XVII века произошло чудесное появление измерительных инструментов и устройств, усиливающих чувствительность. Одно устройство прошло свой путь в несколько лет. В 1611 году появляется зрительная труба из темного стекла, и с ее помощью сначала Фабрициус, потом Галилей и отец Шейнер обнаруживают солнечные пятна. Темные пятна на Солнце — и Декарт в «Метеорах» (1637) делает вывод (одна гениальная мысль из десяти тысяч других), что Земля — это остывшее солнце. Но если Земля — это остывшее солнце, то подрывается традиционная хронология. Счет шел на тысячелетия, теперь стали умножать на сто и на тысячу. И всё благодаря куску темного стекла в астрономической трубе. Оптики, зеркальщики, искусные на руку ученые, любопытные или имеющие досуг люди церкви работали над созданием первых зрительных труб, принцип которых был открыт случайно.

Что касается стекла, то впереди была Италия, за ней Голландия. Изготовителями и продавцами зрительной трубы стали настоящие ученые. Полученная выгода помогала им питать собственные исследования. «Личные мастерские Галилея и Шейнера. — пишет М. Дома, — пошли от первых зрительных труб, использовавшихся астрономами; у Торричелли была обширная клиентура. Отец де Рейта, отец Керубен, Пьер Борель, Озу, Гюйгенс, Гук изготовляли эти приспособления с целью получения дохода». Почти все ученые XVII века изготовляли оптические стекла. В 1-ю пол. XVIII века — то же самое. Это была, конечно, математика, но конкретная и практичная, энциклопедическая, с незавершенным разделением труда, наука же XVII века оставалась наукой глобальной. В этом пункте она не вполне порвала с традицией схоластической. Самая большая проблема была связана с качеством стекла и однородностью продукта. Известно, до какой свирепости дошла полемика Озу с Гуком и Кампани по поводу свойств и качества стекла. Гласность обеспечивалась книгами, перепиской, газетами и научными обществами.

Начиная с 1630—1640-х годов наука без зрительной трубы уже немыслима. С 1625 года ее изготовление стало предприятием коммерческим. Самой старой из известных мастерских была принадлежащая Корезу, за ним следом идут два итальянца Эстачио Дивини и Джузеппе Кампани. Во Франции около 1650 года — Леба и Менар, в Англии — Кук и Ривз.

Кеплер в «Диоптрике» (1611) формулирует первые, еще приблизительные законы. Кеплеру принадлежит заслуга открытия a prioriпринципа настоящей астрономической трубы с перевернутым изображением, с двояковогнутым объективом и окуляром, за четыре по крайней мере года до того, как иезуит Шейнер изготовил ее первый образец. Первые зрительные трубы — позднее их назовут галилеевыми, или голландскими, трубами — были простыми морскими подзорными трубами с выпрямляющими изображение вогнутым объективом и выпуклым окуляром. Симптоматичный факт: Кеплер, опубликовавший в 1611 году принцип астрономической трубы и умерший в 1630 году, так и не узнал о существовании инструмента, которым отец Шейнер пользовался с 1615 года.

Следуя путем, намеченным Кеплером, Снеллиусом (ум. в 1626 году, открыл закон рефракции) и Кавальери (1632 год — обобщение изучения фокусных расстояний вогнутых линз), а затем руководствуясь «Диоптрикой» 1637 года (описание, кроме всего прочего, закона рефракции через призму закона синуса), Декарт дал многочисленные решения и еще больше надежд.

Христиан Гюйгенс заставил оптику превратиться не только в теорию, но и в практику. Он взялся за ключевую проблему — от ее решения зависел прогресс инструментария — за проблему хроматических аберраций. Он доказал, что аберрацию можно уменьшить, увеличивая фокусное расстояние по отношению к поверхности линзы. Кроме всего прочего, ему принадлежит заслуга создания первой большой воздушной зрительной трубы (отметьте, что объектив и окуляр не были заключены в общую трубу). Долгое время техника забегала вперед теории. Начиная с конца XVII века и в течение всего XVIII века — и это тоже симптоматично — практика остановилась в ста шагах позади теории: после завершения геометрической оптики благодаря Ньютону, Эйлеру, Д’Аламберу и Клеро. Решительный шаг был сделан в самом конце века, когда в августе 1683 года Христиан и Константин Гюйгенсы начали использовать свою машину для изготовления линз. Первые пробы были неудовлетворительны. Хорошие результаты получились только через несколько лет, и тогда это был штурм фокусных расстояний, о которых ручная работа (единственно известная XVII веку) не позволяла даже мечтать: 34 фута, вскоре 85, 120, 170 и 210 футов. Гюйгенсы обозначили поворот к созданию приборов, усиливающих зрение.

Четыре-пять лет спустя после голландской трубы, этой простой подзорной трубы, в 1612–1618 годах «были изготовлены и опробованы под разными названиями первые модели сложных микроскопов». Ничтожный, бесконечно дебатируемый вопрос об аналоге породил чудовищную библиографию. Правдоподобная традиция приписывает авторство первых микроскопов братьям Янсен из Мидделбурга в Зеландии. Жан дю Пон де Тард, каноник из Сарла, рассказывая о визите к Галилею в 1615 году, описывает новые инструменты, позволяющие видеть «объекты, которые весьма близки к нам, но которые мы не можем узреть по причине их малости». Речь, конечно же, шла о микроскопе. Поначалу два вида техники были абсолютно неразъединимы, Морис Дома это прекрасно доказал. В знаменитых каталогах 1625 года Корез объединяет оба плана: «Чем более близок объект, тем более следует вытянуть трубу, и тогда объект покажется крупным. Таким образом, клещ кажется таким же крупным, как горошина». До 1624 года никаких материальных следов. Первые приборы Метиуса, Янсена (возможно, первый), Дреббеля, Галилея известны только по описаниям.

Прогресс микроскопа шел медленнее, чем у телескопа; 15 лет против полувека. Декарт задумал микроскопы теоретически с гиперболическими линзами, одна из которых должна была достигать по меньшей мере человеческого роста, но техника XVII века была совершенно неспособна реализовать подобное. Это отставание имеет две причины. Меньший спрос: интеллектуальная революция XVII века начиналась с астрономической сферы. И особые технические трудности. Как изготовление часов остановилось перед миниатюризацией, поскольку механика начала XVII века была еще груба, так и фабрикация небольших линз встретила трудности. При увеличении от ста до двухсот раз посредственные линзы первых микроскопов могли давать лишь смутное изображение. Хроматическая аберрация доставляла гораздо больше неудобств, чем при астрономических наблюдениях, а отсутствие диафрагмы не позволяло уменьшить сферическую аберрацию. Понадобились 50 лет и прогресс аппаратуры, чтобы одолеть недоверие, которое философы унаследовали от схоластической традиции, наперекор этой второй данности материи.

В сущности, если в революции лидировала астрономия, то успех астрономической трубы должен был обеспечить успех микроскопа. Морис Дома относит примерно к 1665-му, а то и к 1660 году дату бесспорного рождения микрографии, в связи с опубликованием «Микрографии» Гука. Шаг был сделан. Прошло время курьезов с клещом, крупным, как горошина. Шаг за шагом после Гука голландец Сваммердам (1637–1680) представляет в 1669 году свою знаменитую «Historia Insectorum generalis» («Всеобщую историю насекомых»), а в 1671-м Марчелло Мальпиги (1628–1694) направляет в Королевское общество свои первые наблюдения. Известно, что физиология почки обязана ему и Беллини. Мальпиги, Роберт Гук и Фредерик Рюйш (1638–1731) сделали первые шаги в микроскопической анатомии (не пора ли уже сказать «гистологии»?). Фредерику Рюйшу принадлежит техника сосудистых инъекций и идея сохранения трупов в холодном состоянии для вскрытия. Наконец, в основном начиная с 1673 года великий Антони ван Левенгук предпринимает серию регулярных публикаций в «Philosophical Transactions». Новая микроскопическая наука была интернациональна еще более, чем астрономия.

Начиная с 1660 года сложные микроскопы поступают в свободную продажу в Англии за 3–6 фунтов стерлингов. Одна из самых больших удач приписывается итальянцу Эстачио Дивини (1620–1695). «Журналь де саван» в номере от 1668 года констатировала: «Микроскоп, окуляр которого был составлен из двух плоско-выпуклых линз, соединенных плоскими сторонами». Высотой 42 см, он давал в четырех копиях увеличение от 41 до 43 раз. Безусловное преимущество, представляющее объекты плоскими, а не изогнутыми, крупный прогресс в точности изображения бесконечно малого. Благодаря технике Дивини Мальпиги преуспел в своих первых опытах по микроскопической анатомии. Итальянская техника была верна крупным машинам. С братьями Гюйгенсами голландская техника делает выбор в пользу небольших объективов. Именно с приборами этого образца работал Роберт Гук. Английскому оптику Джону Маршаллу принадлежит заслуга (1720) приспособить к таким приборам возвратный винт с гайкой, которым Гевелий (Иоганн Гевель, 1611–1687), великий данцигский астроном, успел снабдить зрительную трубу. Гевелий раскрыл это в своей сопровожденной чертежами «Machina coelestis» («Небесной машине»), опубликованной в Данциге в 1673 году. Исследования двух бесконечностей шли рука об руку.

Беспорядочное усиление линз, бинокулярное видение (отец Керубен, Петрус Патронус — Милан, 1722) — техника торопливо испытывала разные пути, многие из которых оказались неверными. Прогресс стекольной техники также позволил на время вернуться к более простым устройствам, дающим результаты, более легкие для интерпретации. Левенгуку пришлось делать почти все наблюдения с простым однолинзовым, снабженным возвратным винтом микроскопом весьма большой точности, обеспеченной за счет слабого увеличения (в 40–60 раз). Благодаря Йохану Йостену ван Мушенбруку в конце XVII века в Голландии простой микроскоп обретает диафрагму, а Хартсукер с 1689 года («Диоптрическое эссе» было опубликовано в 1694 году) упоминает барабанный цилиндр с винтом, ставший известным в конечном счете как барабан Вильсона. Морис Дома повторное изобретение микроскопа на стеклянных шарах в Англии и Голландии относит к 1669–1676 годам.