Оптика

 
«Магическое зеркало». Начиная с эпохи Хань китайцы умели изготовлять зеркала, называемые тоу гуан цзянь – «зеркала, пропускающие свет». Они считались очень ценными из-за своих таинственных свойств. Способ изготовления таких зеркал хранился в глубокой тайне. После того, как в 1832 одно из них было описано Дж. Принсепом в «Журнале азиатского общества», на Западе их стали называть «магическими зеркалами».
 
На обратной стороне наиболее распространенного вида бронзовых «магических зеркал» отлиты рельефные рисунки или знаки. Иногда вместо литья применяется наваривание проволочек. Отражающая сторона такого зеркала немного выпуклая и тщательно отполированная. При обычных условиях освещения это совершенно обычное зеркало. Однако если на него падает яркий солнечный свет, то в отражении на темной стене (или любом другом экране) можно увидеть контуры рисунков или знаков, расположенных на его обратной стороне. Бронзовое зеркало как бы становится прозрачным, хотя, естественно, бронза не пропускает свет. 
 
Обсуждение действия «магических зеркал» впервые встречается в «Мэн-си би тань» («Записки из Мэнси») Шэнь Ко. У него самого было три таких зеркала. На их задней стороне были написаны иероглифы в столь древнем стиле, что их невозможно было прочитать. Шэнь Ко приводит бытующее в его время объяснение действия «магического зеркала», согласно которому, после отливки зеркала его более тонкие части остывали раньше, чем более толстые части с выступающими иероглифами на задней стороне, и поэтому на бронзе создавались микроскопические морщины. Таким образом, хотя знаки находятся на задней стороне, на лицевой поверхности появляются их отпечатки, слишком слабые, чтобы быть замеченными невооруженным глазом. Из-за этих-то отпечатков и возникает в отраженном от зеркала солнечном свете изображение, повторяющее знаки на его тыльной стороне. Такое объяснение в целом удовлетворило Шэнь Ко, однако он недоумевал, почему же множество других достаточно тонких зеркал не обладает подобными свойствами.
 
Когда «магические зеркала» стали известны на Западе, многие видные ученые пытались разгадать их тайну. Большинство из них соглашалось, что эффект «магичности» происходит из-за мелких различий в степени искривления выпуклой полируемой поверхности. В. Айртон и Дж. Перри, осуществив в 1878 тонкий оптический анализ «магических зеркал», производившихся в то время в одной японской мастерской, подтвердили, что на их лицевой поверхности имеются очень небольшие искривления, которые соответствуют рисунку с тыльной стороны. Более тонкие (около 0,5 мм) части зеркал являются слегка выпуклыми, а толстые – плоскими и иногда даже немного вогнутыми. Зеркала с рисунком на тыльной стороне отливались плоскими, а выпуклость поверхности обеспечивалась сложной процедурой скобления, после которой поверхность полировалась, чтобы быть зеркальной и отражать свет. Возникающее при обработке напряжение, полагали ученые, заставляло тонкие части зеркал выпирать и становиться более выпуклыми, чем толстые части, а если производилось амальгамирование, то это создавало дополнительное напряжение и, как следствие, изгибание.
 
В 1932 британским кристаллографом Вильямом Брэггом была сформулирована уточняющая теория «магических зеркал». По его мнению, главным фактором является то, что при шлифовке более тонкие участки на их поверхности прогибаются и поэтому с них снимается меньше материала, чем с толстых участков, а это ведет к их выпиранию, когда они возвращаются в исходное положение. Эти небольшие выпуклости на поверхности зеркала соответствуют рисунку на тыльной стороне, но они оказываются такими незначительными, что незаметны глазу. Если на поверхность зеркала падает яркий свет, то из-за ее общей выпуклости возникает эффект увеличения отраженного изображения, которое формируется за счет того, что мелкие выпуклости, повторяющие рисунок, рассеивают больше света, чем их окружение. В результате создается впечатление, что рисунок как бы «просвечивает» через бронзу.
 
Помимо такого типа «магических зеркал» были обнаружены древние зеркала, состоящие из двух пластин, скрепленных обрамляющим кольцом. С тыльной стороны лицевой пластины имеется рельефный рисунок, создающий неровности на ее зеркальной поверхности, благодаря которым и возникает схожее изображение при отражении от нее света, а на оборотной пластине располагается другой рельефный рисунок, не имеющий ничего общего с этим изображением.
 
В конце XIX в. в Японии изготавливалась еще одна разновидность «магических зеркал», в которых изображение в отраженном свете также не соответствовало рельефу с обратной стороны зеркала. На зеркальной поверхности таких зеркал особой пастой протравливался нужный рисунок, после высыхания пасту удаляли, а поверхность полировали. Невооруженным глазом на ней не было ничего заметно, но в отраженном свете рисунок появлялся.
 
В 60–70-х XX в. китайскими учеными были сделаны попытки восстано-вить древнюю технологию изготовления «магических зеркал». В качестве образца использовалось ханьское зеркало из Шанхайского музея. Удалось создать его копию, имеющую те же оптические свойства. Вслед за этим в Китае было налажено производство современных «зеркал, пропускающих свет». Но исследования на этом не прекратились, и позднее учеными разных стран было обнаружено множество особенностей, влияющих на создаваемый «магическими зеркалами» оптический эффект.
 
«Волшебный фонарь». Впервые в Европе «волшебный фонарь», предок кино, был описан Джоном Батом в книге «О тайнах природы и искусства», изданной в 1634. Однако намного раньше подобные устройства были известны в Китае.
 
«Волшебный фонарь» может иметь различные конструкции. Но, главное, в нем должен быть ряд рисунков, которые движутся друг за другом и просвечиваются с помощью какого-либо источника света. Рисунки могут помещаться на барабан, ленту или отражаться зеркалами, которые приводятся в движение вручную или автоматически, например, имея привод от лопастей, вращающихся под воздействием теплого воздуха от горящей лампы. Изображение при этом обычно проецируется на стену или экран. Переносные уличные «волшебные фонари» должны иметь отверстия, через которые можно наблюдать движущиеся рисунки. Для проекции изображения нужны линзы, но можно обойтись и без них.
 
Первое упоминание о китайском «волшебном фонаре» относится ко времени второго циньского императора Эр Ши-хуана, правившего в 209–207 до н.э. Согласно описанию, представленному в сочинении середины VI в. «Си цзин цза цзи» («Разные записки Западной столицы»), используя подсветку горящей лампой, с помощью этого устройства можно было видеть «превращающихся драконов, искрящихся своей чешуей». Там также говорится о «трубе, заставляющей появляться фантазии» – чжао хуа чжи гуань. Данная труба, длина которой – около 60 см, имела 26 отверстий и, возможно, была маленькой ветряной мельницей или воздушной турбиной. Когда через трубу дул воздух, «каждый мог видеть колесницы, лошадей, горы и леса, появляющиеся друг за другом на экране».
 
Другой ранний эпизод применения «волшебного фонаря», позволяющего проецировать движущиеся изображения на экран (возможно, подобно тому, как это осуществлялось в более поздних спектаклях китайского театра теней – ин си), датируется 121 до н.э. и связывается с магом Шао-вэном, уроженцем царства Ци, который смог показать ханьскому императору У-ди [1] движущийся образ его наложницы Ван-фу-жэнь, умершей несколько лет назад. Демонстрация происходила темным вечером. После того как закончилась трапеза и светильники были расположены напротив занавеса, император занял место позади другого занавеса, являющегося прозрачным. Через некоторое время он увидел на расстоянии красивую девушку, прогуливающуюся взад и вперед и удивительно похожую на умершую наложницу. Но как только император попытался приблизиться к ней, образ исчез. Этот случай был описан в «Ши цзи» («Исторические записки») и «Хань шу» («Книга об [эпохе] Хань») и послужил примером в рассуждениях древнеки-тайского философа Ван Чуна (ок. 27–97/107) о различии естественного и искусственного. В его «Лунь хэне» («Взвешивание суждений»/«Весы теорий») рассказывается, что У-ди [1], когда увидел Ван-фу-жэнь в воротах дворца, поднялся совершенно ошеломленный и пошел ей навстречу. Но она вдруг пропала, поскольку была не «реальным существом», а «созданным искусством мага творением», которое, как все подобное, недолговечно.
 
В 180 г. Дин Хуань изготовил «волшебный фонарь», подобный циньскому. В нем также использовался принцип турбины, вращающейся под воздействием теплого воздуха, подымающегося от горящей лампы. Когда лампа зажигалась, возникали изображения летающих диковинных птиц и бегущих по кругу различных таинственных животных. Как сообщает Тао Гу в «Цин и лу» («Записи о немирском и странном», 950), подобный аппарат (сянь инь чжу) был подарен храму одним танским императором в память о скоропостижно умершей принцессе.
 
Судя по другим описаниям «волшебных фонарей», относящимся к династии Тан, и учитывая уровень знаний по оптике в Китае этого времени, можно предположить, что в некоторых из этих устройств были установлены линзы для проецирования изображения на стену или экран.
 
В XII в. в Китае были популярны «волшебные фонари», которые назывались ма ци дэн («лампы лошадиных скачек») или цзоу ма дэн («лампы бегущих лошадей»). Они имели форму легкого навеса с лопастями в вершине, установленными так, чтобы поток подымающегося теплого воздуха от стоящей снизу горящей лампы заставлял всю конструкцию вращаться. На сторонах цилиндра, образующего нижнюю часть навеса, имелись оконца из тонкой бумаги или слюды, на которых рисовались те или иные животные в разных позах. Если цилиндр вращался достаточно быстро, то создавалось впечатление, что эти животные движутся. Европейцы познакомились с подобными устройствами, когда начали посещать Китай. Миссионер-иезуит Габриэль Магальхенс оставил описание такого «волшебного фонаря» в сер. XVII в.
 
Первым лектором, который использовал диапозитивы, был другой миссионер-иезуит из Китая, Мартин Мартини (1614–1661). Его лекции, иллюстрированные с помощью новой техники, читались в Лувене (Бельгия) в 1654. Понятно, что перейти от «волшебного фонаря» к проектору диапозитивов не составляет особого труда.
 
Литература:
Калинин А. Волшебное зеркало из далекого прошлого // Наука и жизнь. 2001, № 4, с. 122–126; Стафеев С.К., Томилин М.Г. Пять тысячелетий оптики: предыстория. СПб., 2006, с. 243–252; Мао Цзо-бэнь. Вомэнь цзусянь ды чуанцзао фамин (Творческие изобретения наших предков). Шанхай, 1957; Чжунго гудай кэ цзи чэнцзю (Достижения науки и техники древнего Китая). Пекин, 1978; Ancient China’s Technology and Science: Compiled by the Institute of the History of Natural Science, Chinese Academy of Science. Beijing, 1983; Bragg W.L. The Universe of Light. L., 1933; Needham J. Science and Сivilization in China. Cambridge, 1962. Vol. 4, P. 1; Ronan C.A. The Shorter Science and Civilisation in China: An Abr. of Joseph Needham’s Orig. Text. Cambridge, 1981. Vol. 2; Saines G., Tomilin M.G. Magic mirrors of the orient // Journal of Optical Technology. 1999, № 66, p. 758–765; Temple R. The Genius of China: 3000 Years of Science, Discovery and Invention. N. Y., 1986.
 
Автор: Еремеев В.Е.
 
Источники:
Чжунго кэсюэ цзишу дянь-цзи тун-хуй. Ули цзюань (Общий свод классической литературы по китайской науке и технике. Том по физике). Чжэнчжоу, 1995.
 
Литература:
Дай Нянь-цзу, Лю Шу-юн. Чжунго улисюэ ши. Гудай цзюань (История китайской физики. Том, [посвященный] древности [от зарождения до на-чала ХХ в.]). Наньнин, 2006, с. 51–64, 154–173, 255–282, 340–342, 353–361, 414–419; Сюй Си-янь. Мо-сюэ яньцзю (Исследование моистского учения). Пекин, 2001, с. 187–212; Чжунго дао-цзяо кэсюэ цзишу ши. Хань Вэй лян Цзинь (История даосской науки и техники в Китае. [Эпохи] Хань, Вэй, две Цзинь) / Сост. Цзян Шэн, Тан Вэй-ся. Пекин, 2002, с. 722–727; Graham A.C. Later Mohist Logic, Ethics and Science. Hong Kong, L., 1978, р. 372–385.
 
Сост. библ.: Кобзев А.И.
 
Ст. опубл.: Духовная культура Китая: энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. М.Л. Титаренко; Ин-т Дальнего Востока. — М. : Вост. лит., 2006–. Т. 5. Наука, техническая и военная мысль, здравоохранение и образование / ред. М.Л. Титаренко и др. — 2009. — 1055 с. С. 168-178.