Семнадцатый век

XVII век был переломным в истории европейской культуры. В этом веке буржуазия в двух государствах Европы уже вышла на политическую арену: произошли буржуазные революции в Великобритании и Голландии. В других странах Европы происходило активное наступление капитализма по всем позициям; гибель старой феодальной системы была уже близка. Развитие капиталистического производства требовало не только перестройки государственного аппарата и общественных отношений, но и коренной ломки прежней системы научного мышления и построения новой модели мира.

Философия XVII в. создает целый ряд таких моделей или систем. Декарт, Гоббс, Спиноза, Лейбниц — все они пытались объяснить мир заново. Но не только поэтому XVII век называют «великим веком философии», а еще и потому, что теперь философия уже вполне отделилась от мифологии, поэзии и богословия.

Естественные науки разграничили свои области и отделились друг от друга. Деятельность человека была разделена на «зоны», и каждая из них стала объектом особой науки; возникла всеобщая грамматика, естественная история, анализ богатств (политэкономия).

Основным методом науки становится рационализм и механицизм. Исследователь видит свою задачу в том, чтобы рассечь предмет исследования своим аналитическим «скальпелем», подразделить его на части, разнести в таблицы, составить «как можно более полные списки» (по совету Р.Декарта). Анализ торжествует над синтезом.

Благодаря такому методу был освоен и приведен в порядок большой фактический материал; естественные науки сделали быстрые и разительные успехи. XVII век с полным правом можно назвать «великим веком естествознания», и в частности оптики.

«Революция» в оптике началась с изобретения Галилеем телескопа. Великий итальянский ученый направил свой инструмент на небо и обнаружил там удивительные вещи, приведшие в конце концов к потрясению самых основ старого мировоззрения и к построению новой системы космоса. За открытиями Галилея последовали астрономические и оптические исследования Кеплера, Декарта, Гримальди, Ферма, Гука, Гюйгенса и многих других ученых, блестящую плеяду которых увенчивает Исаак Ньютон.

Еще в XVI в. оптика из науки о зрении (в точном значении этого слова) превратилась в науку о свете. Опыты Джованни Баттисты де ля Порта с «камеройобскурой» показали, что изображение объектов действительного мира можно получать не только в глазу (или на картинах). Эти опыты решительно отделили свет от зрения. «Со времени изобретения камеры вопрос о структуре глаза, занимавший до этих пор главное место в оптике, превратился в вопрос специальный, в основном физиологический и медицинский», а оптика занялась проблемами природы света, его трансформациями и практическими приложениями. Наука о свете (и сопутствующем ему цвете) отделилась от философии и от общих проблем бытия, а стало быть, потеряла непосредственный контакт с проблемами искусства. И лишь учение Ньютона, ближе всего касающееся природы и происхождения цвета, вызвало и продолжает вызывать резонанс в философии и искусстве.

Здесь нет возможности хотя бы бегло охарактеризовать работы физиков XVII в. по оптике, но для общего ознакомления следует перечислить основные открытия, касающиеся свойств света.

Приведем таблицу из книги С. Р. Филоновича:

1611 — открытие И. Кеплером полного внутреннего отражения и сферической аберрации.

1620 — открытие закона преломления (В. Снеллиус).

1637 — выход в свет книги Декарта, в которой сформулирован закон преломления.

1638 — предложение измерения скорости света Галилеем.

1640 — изобретение новой системы телескопа Кеплером.

1665 — издание книги Гримальди с описанием опытов по дифракции света.

1665 — издание книги Гука с описанием цветов тонких пленок.

1669 — открытие Бартолинусом двойного лучепреломления.

1672 — мемуар Ньютона «Новая теория света и цветов».

1676 — измерение Рёмером скорости света.

1677 — опыты Гюйгенса по изучению поляризации света.

Следует сказать несколько подробнее об открытиях в области физики цвета, предшествовавших открытиям Ньютона.

В хронологической таблице упомянуты работы Гримальди и Гука. Франческо Мария Гримальди был духовным лицом, профессором иезуитской коллегии в Болонье. Его многолетние труды по изучению свойств света стали известны лишь спустя два года после его смерти, в 1665 г. Он открыл явление дифракции света и был близок к объяснению его при помощи теории волн. Ему принадлежит также гипотеза о происхождении цветов вследствие различия скорости колебания вещества. Он был твердо убежден в объективном существовании цветов. «Он писал, что цвета могут существовать только в самом свете и что так называемые постоянные цвета тел зависят от способности последних отражать падающий на них свет с особыми видоизменениями».

Современник Гримальди Роберт Гук в 1665 г. издал свой труд «Микрография». В нем он описал явления цветов тонких пленок и выдвинул гипотезу о колебательной природе света. «За два года до выхода работы Гука сообщение о так называемых «цветах побежалости», цветах мыльных пленок и других явлениях, связанных с интерференцией в тонких пленках, опубликовал английский физик и химик Роберт Бойль. Его работа называлась «Опыты и соображения, касающиеся цветов». В ней высказывалась мысль о том, что окраска предметов связана с поглощательной способностью их поверхностей. Возможно, взгляды Бойля оказали влияние на Ньютона, первая работа которого по теории цветов вышла несколько лет спустя».

Крупнейшей величиной в науке XVII в. был французский философ Рене Декарт (большую часть своей жизни он прожил в Голландии, где спасался от преследований церкви и властей). Декарт предложил гипотезу о физической природе света, которая вскоре оказалась неверной, что не помешало ему сделать важные открытия в оптике: он пришел к современной формулировке закона преломления, объяснил образование радуги (для чего, кстати, проделал более десяти тысяч вычислений хода световых лучей внутри сферы) и высказал верные предположения о природе цвета. «Объяснить происхождение цветов Декарт еще не мог, однако он констатировал их совпадение с цветами, даваемыми призмой, и сделал вывод о том, что для получения цветов во всяком случае необходимо преломление. Физики XVII в. до Декарта не считали цвет объективным свойством света; Кеплер говорил, что цвет — это качество, которое должны изучать философы, а не физики... Декарт же был убежден в объективности цветов, т. е. в существовании связи между цветами и объективными свойствами света. Это было первым шагом на пути признания объективности цвета».

Итак, к концу XVII в. наука о свете располагала уже очень большим количеством всевозможных экспериментальных данных и сделала огромные успехи в своей математическиприкладной части — конструировании оптических приборов (телескоп, микроскоп, ахроматические линзы). Но слабым местом оптики было отсутствие единой теории, объясняющей все известные в то время явления и связывающей цвет со светом.

Такая теория была создана Исааком Ньютоном (1643—1727). Она изложена в его трудах «Лекции по оптике» (1669), «Новая теория света и цветов» (1672), «Оптика» (1704) и др.

Ньютона можно с полным правом считать основоположником физической науки о цвете в современном смысле этого слова, так как он поставил эту науку на прочный фундамент физического эксперимента с математической обработкой результатов. Свои положения Ньютон формулирует в виде теории с последующим доказательством опытами. Теория Ньютона остается справедливой и в наши дни; в ней содержится все то, что необходимо знать в наше время всякому культурному человеку в этой области науки, и вместе с тем то, что доступно его пониманию и усвоению.

Основные выводы своей теории Ньютон формулирует в «Лекциях по оптике». Прежде всего он критикует имевшие наибольшее хождение в то время теории света Аристотеля, Декарта и Гука, согласно которым цвет не заложен в самой природе света, а «приобретается при отражении или преломлении» света. Ньютон пишет: «Я же нашел, что модификация света, от которой происходят цвета, врождена свету, а не происходит при отражении или при преломлении, или из качеств тел, или каким-либо иным образом и не может быть разрушена или каким-либо образом изменена». Иными словами, Ньютон утверждает органическое единство света и цвета, их физическое тождество. Цвет не возникает в определенных условиях, а лишь проявляется.

Далее Ньютон кратко формулирует суть своих открытий:

1. Лучи, различно преломляемые, дают различные цвета; наиболее преломляемые — пурпурный или фиолетовый цвет, наименее преломляемые — красный, средние — зеленый, синий — между пурпурным и зеленью, желтый — между зеленью и красным. Последовательность цветов в спектре: красный, желтый, зеленый, синий, фиолетовый. (Как видим, в этой ранней работе спектр состоит из пяти основных цветов. Позже к нему были добавлены оранжевый и голубой, дополнив число цветов спектра до семи. Название «пурпурный» следует понимать в смысле «фиолетовый». Здесь сказывается традиционная нечеткость цветовой терминологии. Слово «пурпурный» было впоследствии закреплено за цветом, образующимся из смешения красного с фиолетовым.— Л.М.)

2. Цветовое расположение любого рода лучей не может быть изменено
ни преломлением, ни какой-либо другой причиной.

3. Цвет белый и черный, а также пепельный или более темные промежуточные цвета создаются беспорядочным смешением лучей всякого рода. Таким же образом прочие все цвета, не являющиеся первоначальными, производятся различными смесями этих лучей...

(...)

5. Наконец, я нашел, что все цвета всех тел порождаются не иначе, как из некоего расположения, способствующего отражению одних лучей и пропусканию других.

Так, тело — красное потому, что оно наиболее отражает лучи, способные к красноте, а многие иные пропускает (точнее, поглощает.— Л.М.); тело — пурпурное потому, что оно отражает лучи, порождающие эти цвета, и пропускает иные; тело — белое потому, что оно отражает почти все лучи, и черное потому, что все пропускает и отражает ничтожную долю всех видов лучей».

Ньютон создал объективную физическую основу систематики цвета. Он показал, что спектр — это «естественная» шкала цветов, и спектральные цвета, наиболее четко различаемые глазом, можно принять за основные. Замкнув спектр пурпурным цветом, Ньютон построил 7ступенный цветовой круг, оказавшийся очень удобной основой для построения системы цветов. Этот же круг оказалось возможным использовать как простейший инструмент для расчета результатов смешения цветных лучей (или, говоря современным языком, слагательного смешения). Ньютон показал, что цвета различных предметов или сред зависят от их способности отражать, поглощать или пропускать те или иные «лучи». В работах Ньютона дано физико-математическое объяснение цвета радуги, тонких пленок, атмосферных явлений и т. д.

Очень интересна эстетическая теория Ньютона о связи цвета и музыки. Семи цветам спектра, согласно его учению, соответствуют семь нот музыкальной октавы. Поэтому в спектре содержится такая же внутренняя гармония, как и в музыкальной октаве, а между отдельными цветами существует родство, позволяющее получать гармоничные сочетания цветов. Эти музыкально-цветовые аналогии (восходящие, кстати, к учению Пифагора) дают основание считать Ньютона одним из предтеч современного жанра «цветомузыки».