Более 350 лет назад Кристiaan Гюйгенс гордо заявлял, что его телескопы — лучшие в мире. Именно на таком приборе он открыл крупнейший спутник Сатурна — Титан. Однако итальянские учёные, вооружённые собственными телескопами, не отставали. Недавние исследования музея Боэрхааве, проведённые на самых старых линзах, позволяют взглянуть на технологии шлифовки того времени и попытаться ответить на вопрос, кто действительно делал лучшие оптические элементы.
Как выглядели «современные» телескопы Гюйгенса
По сегодняшним меркам материал, из которого Гюйгенс собирал свои приборы в 1655 году, кажется детской игрушкой. Его телескоп уступает даже простым детским биноклям, но им удалось различить крохотную точку света у Сатурна и открыть Титан. Гюйгенс уверенно утверждал, что вместе с братом Константиным они производят лучшие линзы в мире. Около тридцати их образцов находятся сейчас в музее Боэрхааве в Лейдене.
«Гюйгенс быстро освоил процесс полировки», — отмечает куратор музея Тимеен Кокквит, — «но вопрос, действительно ли их линзы были лучшими, остаётся открытым. Такие заявления, вероятно, обидели итальянских мастеров, например Эустахио Дивини и Джузеппе Кампани».
Тайны 17‑го века
О технологии шлифовки линз того времени почти ничего не сохранилось в письменных источниках. Единственный способ понять её — изучить сами линзы. По всему миру сохранилось от десяти до пятнадцати образцов первой половины XVII века.
Получив грант NWO в 2015 году, Кокквит понял, что одной лишь экспозиции Боэрхааве недостаточно. Он создал мобильный лазерный интерферометр, который позволил измерять линзы в разных музеях Европы, фиксируя отклонения формы с точностью до нескольких нанометров. Благодаря этим измерениям теперь известно, насколько хороши были линзы Гюйгенса.
Поиск деталей на eBay
Идея мобильного измерителя родилась в студенческие годы, когда Кокквит искал детали на eBay. «Я надеялся найти разбитую фабрику, чтобы купить компоненты за копейки», — вспоминает он, показывая чемодан с блестящей линзой, стоимость которой в новых условиях достигает десятков тысяч евро.
С помощью собранных оптических элементов и собственного программного обеспечения он за десять лет собрал устройство, которое по качеству сравнимо с профессиональными лабораториями, но стоит в разы дешевле.
«Музеи не любят перевозить такие хрупкие экспонаты», — объясняет Кокквит. «Поэтому я еду к линзам со своим оборудованием, что открывает гораздо более широкий масштаб исследований».
Как работает интерферометр
Устройство пропускает лазерный луч через линзу дважды, после чего лучи интерферируют, образуя карту высот поверхности линзы с точностью до нескольких нанометров. Эта карта показывает, насколько точно была выполнена полировка.
За последний год Кокквит измерил линзы Гюйгенса из Лейдена, линзы Кампани из частной швейцарской коллекции и даже телескоп 1617 года из Берлина — один из старейших сохранившихся образцов.
Идеальная выпуклая линза имеет гиперболический профиль, а современные мастера добиваются отклонений в десятки нанометров. Шлифовщики XVII века достигали лишь сотен нанометров, что приводило к заметным искажениям изображения. Часто использовали диафрагму, закрывающую менее качественные периферийные зоны линзы.
Гюйгенс против Кампани
Сравнивая линзы, Кокквит отметил, что у Гюйгенса они обычно крупнее: 9,6 см против 4,6 см у Кампани. «Большая линза потенциально лучше, но её полировка сложнее; ошибка делает весь элемент непригодным», — говорит он.
У внешних областей линз Гюйгенса наблюдаются значительные отклонения от идеального профиля, особенно у 9,6‑см образца. Диафрагма, вероятно, спасала его — центральная часть была достаточно хороша, чтобы сравняться по качеству с лучшими линзами Кампани.
С середины XVII века качество линз улучшилось, диафрагмы стали менее нужны, а Кампани продолжал выпускать всё более крупные и ровные оптические элементы. По мнению Кокквиta, в то время «Кампани стал бесспорным мастером полировки», а заявления Гюйгенса о превосходстве его телескопов уже не соответствовали действительности.
Как выглядел бы Сатурн у Гюйгенса?
Точные измерения позволяют «виртуально» просмотреть, что видел Гюйгенс в 1655 году. Современное изображение Сатурна загружается в компьютер, который моделирует прохождение света через измеренную линзу. Получается изображение, где кольца планеты выглядят как две небольшие выступающие полоски. Однако для полноценного наблюдения нужен сам телескоп, а такие уникальные линзы невозможно просто взять в руки.
