Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

Но оптика становится первой наукой, а это значит, что специально оптические исследования получили мощнейший стимул к развитию. «Хотя Гроссетет утверждал, что lux является основой всех естественных причин, но именно в видимом свете его законы обнаружены ясно и легче всего доступны исследованию, и поэтому он утверждал, что законы оптики являются основой любого естественнонаучного объяснения» 153 .

До сих пор оптика рассматривалась в качестве самостоятельной «прикладной математики». Содержание ее составляли теория зрения, закон прямолинейного распространения света, закон равенства углов падения и отражения и различные гипотезы о природе и законе преломления. В период от Аристотеля до Птолемея она была доведена до совершенства и описывала все более многочисленные и сложные эффекты, но ее фундаментальные гипотезы не претерпели никакого изменения вплоть до появления в XI в. великого трактата по оптике араба Аль Хайсама 154 .

В соответствии с этим и оптика Гроссетета делится на 1) теорию зрения ( de visu ), включающую в себя теорию как пассивного, так и активного зрения (соответственно тому, считается ли, что лучи исходят от предмета или от глаза); 2) катоптрику — теорию отражения и 3) диоптрику — теорию преломления. Но интерес всех оксфордских оптиков был сосредоточен на теории радуги, и поэтому диоптрика выдвигается ими на первый план.

Однако экспериментально-теоретические работы по оптике самого Гроссетета еще весьма слабы. Роджер Бэкон, который был уже знаком с работами Евклида, Птолемея, Диокла, Аль Хайсама, Авиценны и других, создает трактат о зрении, ставший одним из важнейших произведений Средних веков и исходной точкой соответствующих работ XIV в. В трактовке радуги Роджер отступает от Гроссетета. В этой области, говорит он, «требуются эксперименты, проводимые в широком диапазоне и при различных условиях... По этой причине я не думаю, что в этой области я уловил истину в целом, ибо я еще не провел всех экспериментов, которые необходимы... Поэтому в настоящее время мне приходится не давать достоверное знание... а рассматривать предмет в форме аргументов для дальнейшего научного исследования» 155 .

Может быть, наиболее фундаментальной работой по оптике после трактата Аль Хайсама была «Перспектива» Витело. Основу ее составляет та же неоплатоновская метафизика света, он также рассматривает изучение света как средство введения математической достоверности в физику и основу для физического понимания вообще. «Полагая, что сила, формы,— пишет Витело,— одним и тем же способом дана чувствам и тому, что противоположно чувствам, что свет есть самая первая чувственно-воспринимаемая форма и что мы намереваемся исследовать действующие причины всех чувственно воспринимаемых вещей, в которых зрение обнаруживает столь великое разнообразие, нам кажется желательным изучать эти причины посредством видимых сущностей. Именно такого рода исследования находим мы у мужей, которых раньше было довольно много, известных как исследователи оптики ( perspectivorum ). Название оптиков кажется мне подходящим для них, хотя, чтобы настоящая работа соответствовала своим задачам, автор в большей степени будет стремиться показать наиболее скрытые способы действия естественных форм... Поскольку к любому способу видения может быть применен метод математического или естественнонаучного доказательства, я... буду иметь дело с тем, что относится к естественным действиям форм посредством видимых действий, которые можно изучать в соответствии с тремя способами видеть» 156 . Эти способы видеть: прямой, отраженный и преломленный луч.

Экспериментальное искусство в области диоптрики достигает у Витело весьма высокого уровня. Продолжая исследования радуги, он сконструировал лучшую для своего времени призму для изучения спектра. Гексагональный кристалл он покрывал с двух сторон непрозрачным воском, оставляя между ними свободную плоскость. Располагая затем кристалл так, что три оставшиеся грани были направлены к солнцу, лучи которого проникали в темную комнату через маленькую дырочку, он получал очень яркий спектр, изменяющийся при вращении кристалла. В заключение он приводит эксперименты со сферическим сосудом, заполненным водой

Наиболее разработанную теорию радуги на основе исследования рефракционных явлений дал Теодорик Фрайбургский (Майстер Дитрих), немецкий доминиканец, умерший в 1311 г. Его работа завершает линию исследований, начатую Гроссететом, и являет собой пример продуктивности этого метода. Достижения этих оптиков стоят непосредственно у порога тех открытий, которые были сделаны в оптике XVII—XVIII вв. Кромби убежден, что основные положения ньютоновой теории спектра были известны уже этим средневековым оптикам. Он цитирует писателя XIV в. Тимона Иудея, который полагает, что «цвета получаются не из-за различия плотности среды, а из-за разной природы лучей ( propter naturam lucis )» 158 . «Витело, Теодорик и Тимон... впервые установили,— утверждает Кромби в другом месте,— что каждый видимый в спектре цвет, который производит солнечный свет, проходя через призму или гексагональный кристалл, представляет собой особый род лучей, производимый модификацией белого света при различных углах преломления. Эта работа,— заключает он,— не была забыта; она прямо связана с работами Гюйгенса и Ньютона» 15Э . Заметим, что второе основное утверждение Ньютоновской теории, что монохроматические лучи не разлагаются при дальнейшей рефракции, было открыто Иоганом Маркусом Марци из Кронланда 160 в начале XVII в.