Европа погрузилась во мрак средневековых суеверий, но лучи научного просвещения пробились в другой части света. Эстафету познания вселенских законов принял исламский мир. С восьмого по тринадцатый век интеллектуальным центром мира был Багдад – город, открытый для всех путешественников независимо от причастности к той или иной религии. Жаждущие знаний съезжались со всех уголков мира, чтобы обмениваться опытом и расширять научные границы. Именно в это время и в этом месте произошел новый серьезный прогресс в технике, биологии, медицине, и особенно в математике. Отголоски арабского научного скачка до сих пор присутствуют в нашей повседневной жизни, стоит только присмотреться. Мы используем цифры, которые называем арабскими, именно благодаря математическим находкам этого периода. Развивалась алгебра, использовалось число «ноль» и десятичная система исчисления. Исламские ученые видели в математике язык, на котором писала свои законы природа. Они зашли настолько далеко в своем мастерстве, что охватили вычислениями весь земной шар – просчитав длину окружности нашей планеты с погрешностью менее 1 %.
Мусульманские ученые разрабатывали собственные научные эксперименты, опираясь на работы греческих философов. Безусловно, оптику они не могли обойти стороной. В 1021 году арабский физик Ибн альХайсам написал фундаментальный труд по оптике в 7 томах, где собрал свои наблюдения и опыты, выдвинув собственную теорию о том, как устроено человеческое зрение. Ценность этих трудов для науки крайне высока, и не только благодаря новым открытиям. Для доказательства своих теорий арабский физик детально описывает эксперименты, которые сможет повторить и проверить любой желающий, следуя четким инструкциям. Для того времени это было нестандартным подходом, ведь между наукой и философией не делали особых различий. И о философских вопросах, и о вопросах физики можно было бесконечно рассуждать, но никто прежде не заботился о таком практическом подтверждении теорий. Труды Ибн альХайсама стали для будущих поколений настоящим руководством к тому, что позднее будут называть научным методом. А научный метод – возможно, один из самых важных изобретений человека. Это путь, позволяющий понять механизмы Вселенной и продуктивно взаимодействовать с ней. Можно сказать, что это язык, на котором написана инструкция к окружающему миру.
Ибн альХайсам внимательно проанализировал все результаты изучения природы света, изложенные предшественниками – греческими учеными. Многие из них противоречили друг другу, что давало хороший повод для новых исследований. Европа в таких случаях просто выбирала наиболее подходящую для себя трактовку, и наука погрузилась в темные века. Но это не удовлетворяло умы, ищущие настоящих ответов. В трудах Аристотеля арабский ученый наткнулся на описание таинственного явления. Греческий философ упоминает о нем в одном из своих трудов – Problemata, своеобразном каталоге неразрешенных задач. Аристотель наблюдал, как свет, проникающий в темную комнату через маленькое отверстие в ставне, проецирует на стену комнаты перевернутое изображение, в точности повторяющее картинку за окном. Ибн альХайсам хотел разгадать тайну света с помощью математики и геометрии. В описании Аристотеля он отмечает важную деталь – лучи света должны пройти сквозь очень маленькое отверстие. В отличие от Аристотеля, изучавшего природу мира только путем наблюдения за ним безо всякого вмешательства, Ибн альХайсам решил создать искусственные условия для лучшего изучения феномена. Для наблюдений была сконструирована абсолютно черная комната, свет в которую попадал исключительно через небольшое отверстие диаметром в несколько миллиметров. Такую конструкцию сегодня называют камерой обскура, что в переводе с латыни означает «темная комната». Зайдя внутрь комнаты, после того как глаз привыкнет к мраку, посетитель видел проекцию внешнего мира на стене, в точности повторяющую картину по ту сторону отверстия, – только вверх ногами. Геометрия помогла Ибн альХайсаму объяснить это – лучи света, исходящие от различных точек предмета, проходят сквозь отверстие и пересекаются, из-за этого отраженное на стене изображение перевернуто. Дальнейшие исследования показали, что чем меньше диаметр отверстия, тем выше четкость изображения. Ибн альХайсам объяснил принцип действия камеры-обскура, основываясь на принципе прямолинейности распространения света и используя это наблюдение как доказательство своей теории, опровергающей работы греческих предшественников. Арабский ученый заявил, что лучи не исходят из глаз, а наоборот – попадают в них, взаимодействуя с хрусталиком глаза.
В XII веке работы Ибн аль-Хайсама были переведены на латинский язык под названием «Сокровище оптики» (лат. Opticae thesaurus). Его размышления о природе света, подтвержденные экспериментальными опытами, оказали большое влияние на развитие науки о свете в Европе. Камераобскура нашла свое применение в средневековой Европе в качестве инструмента для астрономических наблюдений за Солнцем. Многие живописцы Возрождения использовали ее для точных контурных зарисовок, хотя не любили распространяться об этом секрете творчества. Есть мнение, что Леонардо да Винчи первым из художников описал принципы камеры обскура в своем «Трактате о живописи».
Во время одного из своих выступлений на публике Леонардо да Винчи старался превознести труд живописцев, показав неразрывную связь между художником и наукой. Особое внимание он уделял области оптики. Леонардо подчеркивал превосходство зрения над всеми другими органами чувств – бесконечная красота творений природы раскрывается наилучшим образом через окно души, которым являются глаза человека. А от слуха – рассуждал Леонардо, – меньше пользы, потому что звуки исчезают сразу же после их воспроизведения. Под горячую руку попадает и поэзия:
«И если ты, поэт, изобразишь историю посредством живописи пером, то живописец посредством кисти сделает так, что она будет легче удовлетворять и будет менее скучна для понимания. Выбери поэта, который описал бы красоты женщины ее возлюбленному, и выбери живописца, который изобразил бы ее, – и ты увидишь, куда природа склонит влюбленного судью».
Его умение излагать собственную позицию достойно восхищения. А что, если пофантазировать и представить, как Леонардо да Винчи воспринял бы искусство анимации. Анимация могла бы примирить этот спор, ведь она способна объединить в себе все упомянутое: изображение, звук и поэзию. Мы никогда не узнаем, каким могло бы быть мнение гения на этот счет. Возможно, он бы по достоинству оценил визуальное наслаждение от ожившего изображения в комплексе со звуком, музыкой и повествованием историй. Но вот о чем можно говорить с уверенностью – так это о бесценном вкладе Леонардо в развитие оптики. Науки, имеющей самое прямое отношение к рождению анимации.
Всю свою жизнь величайший из представителей человеческого вида посвятил размытию границ между искусством и наукой. Он умело совмещал книжные знания с экспериментами. Оптикой Леонардо заинтересовался в 1490-х годах, пытаясь отточить свое художественное мастерство. Но, как это случалось с ним и в других областях науки, простое любопытство переросло в серьезную одержимость поисками новых знаний и открытий. Он желал знать подробно, как именно свет, отраженный от предметов, попадает в глаз и обрабатывается мозгом. Поиски знаний привели его к тем самым трудам Ибн альХайсама «Сокровище оптики». Эксперименты, описанные несколько веков назад, попытался повторить и Леонардо да Винчи. В одном из них нужно было подносить иголку все ближе и ближе к одному глазу. Сам да Винчи описывает это следующим образом:
«Если ты поместишь швейную иголку перед зрачком как можно ближе к глазу, то убедишься, что любые предметы, находящиеся позади этой иголки, на сколь угодно большом расстоянии, по-прежнему будут тебе видны. Это оттого, что иголка уже, чем зрачок – отверстие в центре глаза, впускающие свет внутрь, и чем сетчатка – внутренняя оболочка глаза, которая передает световые импульсы мозгу».
Это простое наблюдение хорошо показывает силу научного метода. В Европе было свое представление о технологии получения изображения человеческим глазом. Согласно учениям XV века, лучи света сходятся в одну точку внутри глаза. Леонардо поставил под сомнение научные представления современников. Он рассуждал, что точка – математическое понятие, она безразмерна и не имеет физических свойств в реальном мире:
«Если бы все образы, проникающие в глаз, сходились в математическую точку, которая, как доказано, неделима, – тогда все вещи во Вселенной казались бы нам едиными и неделимыми, но это не так».
Соответственно, чтобы добиться реалистичности в живописи, необходимо учитывать некоторые математические аспекты. Эти рассуждения нашли отражение в его технике рисования. Леонардо опередил своих современников, отказавшись от использования линий-контуров для обозначения форм большинства предметов, заменив их на игру света и тени. В природе нет математически точных границ и краев, а между светом и мраком существует бесконечное число оттенков. Сами точки и линии являются искусственными математическими понятиями, не имеющими реальных примеров в природе. Основываясь на своих наблюдениях, он изобрел новый метод изображения живописных форм, называемый сфумато. При его использовании все очертания делаются туманными и дымчатыми. Детали лица Джоконды – прекрасный образец техники сфумато, особенно тени возле глаз. На это стоит обратить внимание, столкнувшись с работой живописца в следующий раз.
Опыты, ставящие под сомнение научные догмы, заставляют лучшие умы искать новые ответы. Это не значит, что авторы неверных теорий должны быть наказаны за свою слепоту, речь идет о нормальных жизненных циклах развития науки. Новые времена требуют переосмысления старых убеждений. Если хорошенько присмотреться, то в этом можно увидеть бесконечность красоты науки. Леонардо, основываясь на своих наблюдениях, весьма точно предположил – формирование зрительных образов происходит на всей поверхности сетчатки. Это соответствует нынешним представлениям. Конечно, озарение не пришло исследователю просто во время вечерних размышлений. Для изучения анатомии Леонардо множество раз закатывал рукава, чтобы заняться совершенно нетипичным для представителей искусства занятием – вскрытием тел людей и животных. В рассечении глаза он достиг особого мастерства, хотя сперва столкнулся с проблемой. Глазное яблоко при анатомировании теряло внутреннюю жидкость и меняло форму. Чтобы избежать подобных побочных эффектов, Леонардо придумал «рецепт», – опустить глазное яблоко в яичный белок и прокипятить. Такой способ позволял заглянуть внутрь глаза без искажения его формы. Также Леонардо было хорошо известно, что принцип попадания световых лучей в органы зрения аналогичен тому, что мы наблюдали в камереобскура ранее. Следуя аналогии, маленькое отверстие, в которое проникает свет, – это зрачок, а внутренняя стенка с проекцией – это зрительные образы, которые мы получаем. Только один момент ставил гения в тупик – из-за того, что лучи, входящие в отверстие, перекрещивались, картинка внутри камеры принимала перевернутое положение. Если по такому же принципу свет попадает к нам в глаз, то почему мы не видим мир вверх ногами? Эта загадка так ему и не открылась, хотя теория Леонардо на этот счет была довольно изобретательна. Во время рассечения глаза он искал дополнительное отверстие, так сказать «камера-обскура» внутри «камеры-обскура», которая должна была перевернуть картинку в правильное положение. Но ничего подобного найти не удалось. На самом же деле ответ состоит в том, что мы действительно видим мир перевернутым, а наш мозг сам делает поправку во время обработки изображения. Считается, что новорожденные младенцы примерно с 3-й недели начинают в фокусе видеть предметы, и тогда же мозг привыкает автоматически переворачивать изображение.
В науке и экспериментах Леонардо достиг высокого мастерства, и во многом это повлияло на его художественные навыки. Вдохновленный исследованиями теней Аристотеля, он проделал опыты с помощью светильника и предметов разного размера. Проведя множество исследований, он вывел различные виды и подвиды теней: тени, окрашенные светом от соседних предметов, тени, отбрасываемые от нескольких источников света одновременно, тени от мягкого света на закате, тени от света, проходящего сквозь бумагу, и множество других разновидностей. Все свои наблюдения Леонардо записывал в дневники, но главный результат мы можем увидеть в его картинах, известных своим новаторством, благодаря научному подходу художника. К созданию собственных шедевров Леонардо тщательно готовился: делал огромное количество чертежей, демонстрирующих падение света на предметы различной формы, и невероятное множество заметок о видах теней. Глубокое изучение оптики, наблюдения за свойствами света и тени сыграли огромную роль в создании самого знаменитого произведения живописи за всю историю человечества – «Мона Лиза». И чтобы наглядно подтвердить значимость научного влияния оптики на качество работ мастера, достаточно взглянуть на раннюю работу «Портрет Джиневры де Бенчи». Эта картина написана до начала его фундаментальных исследований, и сравнение двух работ явно демонстрирует глубокое понимание света и тени в историческом шедевре «Мона Лиза».
Леонардо да Винчи, как и все гении, добился признания далеко не в первую очередь благодаря таланту. За его достижениями в области искусства, по которым он известен большинству людей, стоит большая научная работа. Леонардо самозабвенно отдавался познанию мира науки, в частности оптики, – не меньше, чем искусству. Он строил свои исследования мира на основании знаний великих умов, проверял все на опытах и выводил новые правила с помощью экспериментов. Да Винчи считают одним из самых ярких примеров универсального человека благодаря значительным практическим результатам во многих областях знаний. Он прославился как живописец, им восхищались как скульптором, его ценили как постановщика театральных представлений и чтили как разностороннего ученого, разбирающегося в оптике, полетах, гидравлике и анатомии. В своих дневниках он оставил невероятно богатое наследие заметок и набросков с различными исследованиями и чертежами. На сегодняшний день уцелело около 7 000 страниц с его анатомическими зарисовками и чертежами, исследования по геологии, архитектуре, гидравлике, геометрии, боевым фортификациям, философии, оптике, технике рисунка. Многие идеи явно опережали свое время и получили реальное воплощение, в той или иной форме, только спустя столетия после смерти гения. Одна из них связана с постановкой театральных выступлений, также занимавших значительное место в жизни Леонардо. Игре теней и света было отведено важную роль в его сценических инновациях. Он уделял особое внимание удивительным возможностям линзы и камеры-обскура. Этот чертеж, как и многие другие, не получил материального воплощения при жизни изобретателя, но спустя несколько столетий широкие массы покорит прибор, очень напоминающий его изобретение и известный под названием «волшебный фонарь».
О проекте
О подписке
Другие проекты