Удивительные технологии древнего мира

Оптическая линза, найденная при раскопках древнего города Нимруда (Калах) на территории современного Ирака.

Современный исторический миф о прогрессе гласит — чем дальше мы углубляемся в прошлое, тем примитивней люди, и соответственно их технологии.

Однако, история технологических открытий рисует несколько иную картину. С древнейших времен люди обладали изобретательностью и достаточно высоким уровнем технологий, некоторые из которых удивляют и по сей день.

Для понимания дальнейшего материала, следует сделать несколько предварительных замечаний касательно терминологии:

Оптическими стеклами или линзами (чечевицами) называются прозрачные тела, ограниченные двумя сферическими или одною сферическою, другою плоскою поверхностями. Они бывают двояковыпуклые, плосковыпуклые, двояковогнутые и плосковогнутые. Они могут иметь форму серпа (в разрезе), т. е. вогнуто-выпуклыми, и тогда носят название менисков. Линзы, которые толще в середине чем с краев, собирают лучи света, и предмет, рассматриваемый через них, кажется увеличенным; линзы, которые тоньше в середине — рассеивают лучи света, и предмет, рассматриваемый через них, кажется уменьшенным.

Сферической аберрацией называется свойство оптических стекол, в следствие которого наблюдаемые через него предметы, особенно по краям линзы, кажутся искривленными: прямые края предмета кажутся дугообразными, плоские его части кажутся выпуклыми.

Хроматической аберрацией называется свойство стекол показывать предметы окрашенными, или с видоизмененными цветами.

Увеличительные прибора древнего мира

Благодаря археологическим находкам, нам известно, что люди в древности умели шлифовать камень. Шлифуя камни, мастерам приходилось, конечно же, шлифовать и стекло, и прозрачные камни, а значит они не могли не познакомиться со свойствами выпуклых и вогнутых линз. Народы Востока, вероятно, первыми узнали искусство шлифовки; похоже, что свои знания они передали Египтянам, а от них оно перешло к Грекам и, позже — в Италию, в которой сохранились сочинения о шлифовке и гравировании.

Например, у археологов особенно ценятся находки интаглей и камеи, — производство которых требует не только очень большого искусства, но и специальных инструментов. Более того, размеры этих предметов и тонкость гравировки таковы, что их производство невозможно представить без наличия у мастеров приборов, увеличивающих изображение, например — увеличительного стекла.

Интагли — это камни с резьбой; они использовались и как печать, и как украшения. Камеи — тоже самое, что интагли, но рисунок вырезан выпукло. И те, и другие известны с глубокой древности. Интагли изготавливались по большой части из аметиста, гиацинта, агата; камеи — из слоистого Халцедона (в древности Оникс и Сардоникс). Эти камни имеют твердость около 7 – 7,5 по шкале Мооса и обрабатываются с помощью алмаза.

В музеях можно найти образцы тех и других. Их умели делать Финикияне и Вавилоняне. Искусство это было известно Грекам во время Греко-Персидских войн. В царствование Александра Македонского оно достигло большого совершенства. В истории сохранилось даже имя царского резчика перстней-печатей — Пирготенес. Также камеи и интагли использовались в качестве украшений. Особенно известны: Камея Гонзага (Петербург, Эрмитаж). Названа в честь первого известного владельца — маркиза Франческо II Гонзага, ренессансного мецената, правителя итальянского города Мантуи.

«Камея Гонзага». III в. до н. э. (автор неизвестен)

Камея Гонзага представляет собой парный портрет. Скорее всего, это изображение эллинистических фараонов Египта — супругов, являвшихся одновременно братом и сестрой — Птолемея II Филадельфа и Арсинои II. Выполнена в III в. до н. э. неизвестным автором в Александрии Египетской.

Эти камеи вырезаны из полудрагоценных камней, у которых слои имеют разные цвета. Вот на этой мастер из верхнего светлого слоя сформировал картину, остальное снял. Нижний темный слой остался нетронутым.

Камея Блакас, 12 см высотой. Император Август.

Обратите внимание какая тонкость работы! Элементы украшения на венке императора Августа без увеличения рассмотреть невозможно.

Невозможно поверить, что мастера древнего мира, создавали изящные интагли и камей без увеличительного оборудования, вручную, с помощью примитивных бронзовых и каменных инструментов. Что им не были известны шлифовальное колесо, сверла/фрезы возможно даже с алмазным наконечником (некоторые исследователи считают, что именно о таких инструментах написано в 37 книге Плиния).

Некоторые камни не гравировались. Им с помощью шлифовки придавали различную форму: выпуклую, продолговатую, круглую, чечевицеобразную (Pliirius, Hist. Nat.). В музейных коллекциях попадаются камни, отшлифованные в виде выпуклых и вогнутых линз. Есть камни и той и другой формы, возраст которым, по мнению археологов, порядка 3000 лет. Среди таких камней попадаются и прозрачные из горного хрусталя и берилла. При раскопках Ниневии, были найдены куски горного хрусталя, отшлифованные в форме линз. В 1852 г. Брюстер (Brewster) показывал одну такую линзу в собрании Британской научной ассоциации. Интересно что линза имела разную степень кривизны. С выпуклой стороны она имела кривизну радиусом 0,7 дюйма, с вогнутой — 0,8. Выпуклая сторона, по мнению Брюстера, была отшлифована не вручную, а на специальном шлифовальном оборудовании (шлифовальном колесе). Линза имела толщину примерно 0,2 дюйма (5 мм.) и фокусное расстояние — 4,2 дюйма.

В Неаполитанском музее хранится выпуклая линза, найденная в Помпеях. Она имела диаметр 4 мм и толщину примерно 3 мм, была сильно потертой, так что силу увеличения определить не удалось.

И хотя в исторических трудах отсутствуют прямые сведения о существовании увеличительных стекол в древнем мире, археологические находки говорят сами за себя. Сохранилась историческая заметка о том, что Нерон смотрел на бой гладиаторов в смарагд. Скорее всего, это был отшлифованный в форме линзы камень, для улучшения зрения. Не исключено, что это первое историческое упоминание об использование линзы для улучшения зрения. В работах Плиния и Сенеки есть места, указывающие на использование древними шлифованных драгоценных камней в качестве линз, etc,

Пристли в своем исследовании (1772 г.), сортируя древние линзы и стеклянные шарики по их шлифовке, пришел к заключению, что в древности непременно должны были знать их увеличивающие свойства, равно как и зажигательные. И на самом деле, «зажигательные свойства» линз были хорошо известны в древности. Аристофан (V столетие до Р. X.) в своей комедии «Облака» (Акт. 2, сц. 1) говорит о зажигании бумаги солнечными лучами на некотором расстоянии, при помощи стекла. Waller, изучая труды древних классиков, нашел в них сведения, что стеклянные линзы использовались в хирургии для прижигания, и у Весталок для зажигания огня. Исследователь Делагир справедливо предполагает, что это были не просто стеклянные шары, а именно линзы, потому что, как писал Аристофан, эта линза зажигала «на некотором расстоянии». От шара же, имеющего очень малое фокусное расстояние, бумагу на расстоянии поджечь невозможно. В трудах Плиния есть места (Lib. 37, с. 2; Lib. 36, с. 26), где говорится о линзах, служивших людям для получения огня.

Среди древних произведений искусства попадаются предметы, которые, имеют такую тонкость работы, что не могли быть сделаны без увеличительного стекла. Vettori пишет о камнях, найденных им в Museo Victorio; камни эти вдвое меньше чечевичного зерна, между тем на них вырезаны «фигуры столь тонкой работы», что совершенно невозможно допустить, чтобы такую работу можно было сделать, пользуясь невооруженным глазом.

В Histoire de Suscription (III, 1, p. 270) есть описание одной печати. Длина её 15 мм, ширина 12 мм. При взгляде невооруженным глазом, кажется, что поверхность печати имеет просто потертости, но под микроскопом выясняется, что на этой небольшой площади выгравировано 17 изображений людей и животных. Предполагают, что на ней изображено целое праздничное шествие в честь рождения Бахуса (по другим предположениям, это праздник в честь богини Афины).

Тут впору признать, что даже наличие увеличительных стекол, шлифовальных и гравировальных устройств с очень твердыми сверлами не кажется достаточным набором инструментов, чтобы произвести такие тонкие работы. Быть может, у наших предков были инструменты, подобные современным пантографам, позволяющие производить очень мелкую работу?

Пантограф — это устройство, представляющее собой систему рычагов, позволяющее уменьшать рисунки и надписи. Считается, что первый пантограф современного типа был сконструирован в 1603 году учёным-иезуитом Кристофом Шейнером.

Принцип действия пантографа показан на рисунке ниже.

Из относительно недавних чудес, произведенных с помощью этого инструмента, следует упомянуть карту Франции начерченную Павловичем (Paulowicz) в 1845 г., которую показывали во Французской Академии. Эта карта имела ширину в 3 сантиметра. Во время Лондонской всемирной выставки в 1851 году механик Фроман (Froment) показал императрице Виктории стеклянную пластинку площадью в один квадратный миллиметр. На ней был изображен герб Англии, надпись и посвящение. Наконец, в 1855 году в XII томе Quarterly Journal of Microscopical Scienses описан прибор Петерса, которым можно уменьшать движение руки от 110 до 6250 раз. При его помощи, изобретатель написал молитву «Отче Наш», при этом буквы имели высоту в одну десятитысячную дюйма, а текст всей молитвы занял одну сто-пятидесяти-тысячную часть квадратного дюйма.

У историков есть косвенные доказательства, что «уменьшающие» приборы вроде пантографа были известны древним мастерам.

Известно, что мастер Калликрат делал из слоновой кости мух и других насекомых, мелкие части которых было практически невозможно увидеть невооруженным глазом. Мастер Миримицидес прославился сделанной им четырехколесной тележкой (из слоновой кости), которая была меньше крыла мухи. Им же был вырезан из слоновой кости корабль, размером с крыло пчелы.

Плиний рассказывает, что у Страбона была целая Иллиада, написанная на одном маленьком листочке, который хранился в ореховой скорлупе.

Но даже если у древних мастеров были устройства, позволяющие микроскопическую вещь создать, нужно же было приспособление, чтобы её потом рассмотреть!

Итак, можно уверенно сказать, что древние люди создавали оптические линзы, их технологии были весьма продвинутыми, но на каком уровне находились их теоретические знания?

Считается, что только в 1270 году Вителли впервые попытался выяснить законы преломления света в прозрачных линзах. Немного позже этим занялся Роджер Бэкон (Bacon). Однако историкам известно, что о законах отражения лучей света древние люди имели обширные познания. Уже в ранние времена было известно использование вогнутых зеркал. Достаточно вспомнить о зеркалах, при помощи которых Архимед в Сиракузах сжег Римские корабли. Есть упоминания, что Архимед написал сочинение о зеркалах, но оно не дошло до нас. Сочинения по оптике приписываются Евклиду, последователю Платона, ученикам которого были известны некоторые законы оптики, например, равенство углов падения и отражения. Об увеличивающей силе вогнутых зеркал древним было тоже хорошо известно; на это указывают некоторые места у Плиния и Сенеки.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Появление очков в средневековой Европе

Около 1100 года араб Альгазен-бен-Альгазен написал сочинение об оптике. В этом сочинении он говорит: «Если приложить предмет к плоской стороне сегмента стеклянного шара, выпуклая сторона которого обращена к глазу, тогда этот предмет представляется увеличенным». Здесь впервые идет речь о плоско-выпуклой линзе.

В 1270 г. Вителлий написал свою оптику, в которой не было ничего нового и лишь повторялись выводы Альгазена. Вителлий писал, что лучи света, проходя через сегмент стеклянного шара, соединяются «в центре шара».

Примерно в то же время (1214 — 1292) жил монах-францисканец Роджер Бэкон, известный естествоиспытатель, основоположник научного метода, великий любитель изучения природы. В его сочинениях есть места, указывающие на его знакомство с оптическими стеклами, в которых он говорит о важности увеличительного стекла для ослабевших глаз стариков.

Мы не знаем мог ли Бэкон изготовить линзы с большими фокусными расстояниями, которые используются в современных очках, возможно он говорил о линзах, которые держат в руке на небольшом расстоянии от рассматриваемого объекта. Тем не менее его слова наводят на мысль, что речь шла именно об очках. Тем более что очки современного типа, согласно данным истории, появились незадолго до смерти Бэкона.

Хотя точная дата изобретения очков является предметом спора, практически все историки согласны с тем, что первая пара корректирующих очков была изобретена в Италии где-то между 1268 и 1300 годами. Это были в основном две линзы, соединенные шарниром, покоящиеся на переносице.

Долгое время изобретение очков приписывалось монаху Александро де-Спина. Нo флорентинский археолог, Leopoldo-dcl-Migliore, нашел во Флоренции, в церкви Санта Mapия Маджиоре надгробную надпись, гласящую: Qui giace Sal-vino d'Armato degli Armati di Fir. Inventore degli Occhiali. Dio gli perdoni la peccata. Anno: D. MCCCXVII. В переводе на русский «Здесь лежит Сал-Вино д'Армато дельи Армати ди Фир. Изобретатель очков. Да простит Бог его прегрешения». В этой надписи указан 1317 год.

Таким образом, на данный момент считается, что очки в Европе были изобретены Флорентинцем Армати. Технологии их изготовления он обучил монаха Александра де-Спина, который и сделал это изобретение известным миру.

Первые иллюстрации человека, носящего очки такого типа, представлены в серии картин Томмазо да Модены середины 14-го века, в которых монахи используют эти ранние очки в стиле pince-nez для чтения и копирования рукописей. Слово pince-nez «пенсне» происходит от французского, из pincer «щипать; сжимать» и nez «нос».

Но существует несколько старинных изображений, относящихся к более раннему времени, в которых на лицах людей присутствуют очки. Так художник Ludovico Cardi da Cigoli (1559 — 1613) изобразил в очках старца Симеона, принимающего Иисуса.

Domenico del Ghirlandaio (1551 — 1595) изобразил святого Иеронима (жившего в IV веке) тоже в очках (висят сбоку на столике для письма, прямо под рукой Иеронима).

Судя по тому, что изображенные на них очки идентичны средневековым, скорее всего это всего лишь анахронизм. Тем не менее, известно, что во времена, когда жили изображенные на картинах персонажи, линзы уже изготавливались, и по некоторым историческим документам использовались для коррекции зрения.

Очки в древнем Китае

Также известно, что многие открытия и изобретения, например, порох, компас, рельсы... etc. были известны Китайцам задолго до появления их в Европе. То же самое говорят и про очки. Известно, что китайские судьи 12-го века носили солнцезащитные очки (возможно с эффектом увеличения). Линзы в китайских очках были круглыми, выпуклыми с одной стороны и вогнутыми с другой. Изготавливались они из камня, который Китайцы называют Шахи, т. е. чайный камень, потому что цвет его напоминает цвет чайного настоя. В старинной литературе встречалось упоминание, что якобы Марко Поло в своих заметках о посещении Китая упоминал пожилых китайцев, которые использовали очки для улучшения зрения, однако в сохранившихся манускриптах Марко Поло эти записи найти не удалось. Возможно поэтому, некоторые современные историки считают, что единственная цель этих очков — помочь судьям скрывать свои эмоции.

По материалам: Петр Радковский «Из истории увеличительных приборов»