Оптика

физические науки в традиционном Китае.
 
Основные тенденции развития
 
В области изучения свойств света китайская наука не имела больших достижений. Китайцы не смогли создать оптику (гуан-сюэ), сравнимую с арабской и последующей европейской. То, что можно найти в китайской литературе, – это отрывочные рассуждения о свете и зрении, остающиеся в рамках натурфилософии и не приводящие к построению научной теории. Китаю принадлежит первенство в создании нескольких оптических устройств (таких как «волшебный фонарь» и «магическое зеркало»), которые, однако, указывают не на высокое развитие оптики как науки, а на исключительную изобретательность китайцев.
 
Начиная с эпохи Сражающихся царств представление китайцев о свете стало опираться на учение о пневме инь [1] и ян [1] (см. Инь–ян). Свет – это янская пневма. Из нее состоят небесные светила и огонь, из которых она исходит и попадает в глаза. Даосы говорили еще о потаенном свете, скрывающемся во мраке. Мрак соотносится с небытием-отсутствием (у [1]; см. Ю–у) как основой всего наличного бытия (ю [1]), являющегося соединением формы и цвета. Известно, что моисты (мо-цзя) производили эксперименты со светом. Моистские тексты показывают, что китайцы были близки к построению геометрической оптики. Но наложение официального запрета на учение моистов привело к забвению на долгие годы их теоретических разработок.
 
Учение моистов о свете излагается в «Моистском каноне» («Мо цзин»), являющемся частью «Мо-цзы» ( «[Трактат] Учителя Mo», кон. IV–нач. III вв. до н.э.). Приблизительно в то же самое время, в нач. III в. до н.э., в Греции Евклид написал два трактата по оптике. В сохранившемся трактате «Оптика» содержатся, вопреки названию (термин «оптика» у греков означал учение о природе света и зрения), теории перспективы. Второй трактат, «Катоптрика» [1], не сохранился. Исходя из названия, в нем должны были излагаться законы отражения световых лучей от зеркальных поверхностей. Самое старое дошедшее до нас греческое сочинение о зеркалах – это «Катоптрика» [2] Герона Александрийского, написанная около 100 н.э. Трактат под таким же названием, теперь утерянный, был написан Архимедом в сер. III в. до н.э. Тематика моистских записей частично пересекается с указанными греческими сочинениями. Моисты также исследовали принципы формирования тени и отражения, свойства плоских и изогнутых зеркал. Им были знакомы понятия светового фокуса, прямого и перевернутого изображения. Согласно реконструкции Дж. Нидэма (1962), они рассматривали эффект преломления света при частичном погружении предмета в воду и нашли, что разность между его реальной и видимой глубиной составляет одну часть из пяти, т.е. показатель преломления n = ⁵/₄ = 1,25 (современное значение ≈ 1,33). Эффект преломления был давно знаком грекам, но его научное изучение было проведено только Птолемеем на рубеже I и II вв. н.э. Не имеющим аналогов у греков является исследование моистами прохождения света через крошечное отверстие в камере-обскуре.
 
В «Оптике» Евклид опирался на ряд простых положений. Он считал, что лучи света распространяются по прямым линиям и можно видеть только те вещи, на которые падают лучи света, а также, что фигуры, охватываемые ими, являются конусами и видимый размер вещей зависит от угла конуса света. Очевидно, что все это было знакомо моистам. Но есть два существенных различия между учениями моистов и Евклида. Первое заключается в том, что моисты, хотя и строили прямолинейные траектории лучей, не пользовались при этом геометрическими методами, как это делал Евклид. Другое отличие касается понимания природы света. Евклид придерживался теории, которая шла от пифагорейцев и заключалась в том, что зрительные лучи, испускаясь глазом, двигались по прямым линиям к объекту и, затрагивая его, давали ощущение зрения. Эта ошибочная теория держалась в Европе достаточно долго и была пересмотрена только под влиянием идей арабо-мусульманского ученого Альгазена (Ибн-аль-Хайсам, 965–1039). Как ни странно, она нисколько не препятствовала развитию ранней западной геометрической оптики, поскольку для утверждения правильной теории достаточно было только изменить направление света, не изменяя при этом его траектории. Что касается моистов, то они полагали, что свет испускается не глазами, а объектами, которые его либо излучают сами, либо отражают. В таком представлении моисты сближались с эпикурейцами.
 
Общее отставание китайцев в оптике по сравнению с европейцами мож-но объяснить двумя факторами. Во-первых, у китайцев не было такой разви-той геометрии, как в Европе. Европейцы же видели в оптике область исследований, в которой геометрия может успешно применяться, а значит, оптика могла рассматриваться как состоятельная наука, созвучная гносеологической активности ума европейца, имеющего установку на тотальную математизацию картины мира. Во-вторых, китайцы не обожествляли свет, как это делали европейцы, а значит, не имели той религиозно-метафизической мотивации, которая двигала европейскими учеными вплоть до зарождения классической науки.
 
Действительно, свет для китайцев – это одно из проявлений янского начала, онтологически равного иньскому, с которым он находится в отношении постоянного взаимочередования. В европейском мышлении, благодаря грекам, установилось представление об исключительности света. Так, у пифагорейца Филолая в начале Космоса помещается Центральный огонь – Гестия. Некоторые греческие натурфилософы рассматривали «огонь» (затем – «эфир») как самую тонкую из стихий. Платон полагал, что высшая идея – это идея блага, которая подобна Солнцу. Аристотель связывал со светом надлунный небесный мир, состоящий из эфира. Неоплатоник Плотин сравнивал Единое (хэн), являющееся истоком Космоса, с Солнцем как источником света. Эта неоплатоническая идея позднее двигала англичанином Робертом Гроссетестом (1175–1253), изучавшим оптику сквозь призму развивавшейся им «метафизики света», поляком Николаем Коперником, поместившим Солнце в центр мироздания в значительной степени по философско-эстетическим соображениям, и многими другими европейскими учеными, видевшими в свете «первосубстанцию», первичную манифестацию Абсолюта, наиболее «одухотворенную» форму материи и проч. Ничего подобного не могло быть в традиционном Китае.
 
Учение о цвете
 
Для традиционного китайского учения о цвете характерно выделение пяти основных цветов – у сэ. Это – сине-зеленый (цин [4]), красный (хун [4], чи [4]), желтый (хуан [3]), белый (бай [3]) и черный (хэй). Кодификация этого набора, видимо, произошла в эпоху Шан-Инь, которой датируются найденные при археологических раскопках бронзовые приборы для красок ту лу с остатками красок данных цветов.
 
В синологической литературе иероглиф цин [4] переводится не только как «сине-зеленый», но и просто «синий» и «зеленый», а также «лазоревый», «бирюзовый» и проч. Таким образом, в его семантическое поле входит, практически, вся холодная часть спектра (нет фиолетового), между цветами которой древние китайцы, вероятно, вербально не делали различий. По современным представлениям, красный и желтый цвета относятся к теплой части спектра, в которую входит еще оранжевый, а черный и белый цвета являются ахроматическими, т.е. не входящими в световой спектр. Черный цвет – это отсутствие света, белый цвет – сумма всех цветов спектра. Остальные три цвета, которые выделяли китайцы, являются хроматическими, т.е. входящими в спектр. Выделение небольшого количества хроматических цветов является типичным для древних и даже средневековых культур. Так, европейцы вплоть до XVI в. считали, следуя за Аристотелем («Метеорологика», III, 2), что радуга состоит из красного, зеленого и синего цветов, а между первыми двумя иногда просматривается желтый. И только в XVI в. итальянский ученый Франческо Мавролик (1494–1575) выделил в радуге семь цветов, о чем написал в книге, вышедшей посмертно в 1611 г.
 
В настоящее время известно, что радуга есть не что иное, как разложение солнечного света в спектр, происходящее в каплях дождя. Понятие спектра не было знакомо китайским ученым, но условия, необходимые для появления радуги, ими определялись правильно. Одним из первых об этих условиях говорил каноновед Кун Ин-да (574–648). По его мнению, радуга (ган [6]) появляется тогда, когда «Солнце светит через слабые облака на капли дождя».
 
В середине VIII в. ученый Чжан Чжи-хэ провел эксперимент по созданию искусственной радуги. Встав спиной к Солнцу, он распылял в воздухе маленькие капельки воды. Сияние на этих каплях солнечного света рассматривалось им как радугоподобное явление. Вслед за Чжан Чжи-хэ проблемой возникновения радуги интересовались ученые Сунь Янь-сянь и Шэнь Ко, философ-неоконфуцианец Чжу Си (1130–1200) и многие другие. Шэнь Ко в «Мэнси би тань» («Записки из Мэнси») описал двойную (лян тоу) радугу, которую ему довелось увидеть в 1070 по пути к киданям. При этом он привел поддерживаемое им мнение Сунь Янь-сяня, что радуга возникает из-за отражения солнечного света от капель дождя. Два столетия были должны пройти, прежде чем иранский математик Кут-ад-дин аш-Ширази (1236–1311) дал первое удовлетворительное объяснение радуги, согласно которому, свет дважды преломляется через капли воды и единожды отражается от них.
 
Спектральное разложение света китайцы наблюдали не только в радуге. Не позже X в. им стало известно, что некоторые прозрачные кристаллы при освещении Солнцем испускают разноцветный свет. Эти кристаллы назывались «переливчатыми (радужными) камнями» (ган ши) или «пятицветными камнями» (у сэ ши). Последнее название показывает, как устойчиво было представление о пяти нормативных цветах.
 
В эпоху Сражающихся царств уже существовала корреляция пяти основных цветов со стихиями, которая позволяла связать цвета с различными реалиями, в частности, со звукорядом. Исходя из этой корреляции, каждая ступень пентатоники символизировалась своим цветом. Сам принцип такой связи достаточно интересен, но поскольку набор основных цветов был выбран неподходящим для этого образом и природа света была еще неясна, он не мог привести к каким-либо значащим результатам.
 
В XVII в. аналогия музыкального звукоряда со световым спектром побудила Исаака Ньютона к попыткам установить количественное сходство между музыкальными интервалами и длинами участков светового спектра. Спустя почти полтора столетия немецкий физик Й. Фраунгофер подробно исследовал и описал линии поглощения в спектре Солнца, открытые в 1802 У.-Х. Волластоном. Неизвестно, знал ли об этом Фраунгофер, но эти линии находятся между собой в пропорциях, весьма близких музыкальным. Таким образом древнекитайская идея соотнесенности цветовой гаммы с музыкальными ступенями обрела физическую интерпретацию.