Текст книги "С чего начиналась фотография"
Автор книги: Иван Головня
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 12 страниц)
А вот влияние света на соли железа первым заметил русский химик-любитель Алексей Петрович Бестужев, ставший впоследствии видным государственным деятелем. Занимаясь в свое время в Дании изучением химии, он увлекся составлением лекарств и в 1725 г. изобрел возбуждающие и укрепляющие нервную систему капли. Купленное затем русским правительством, это лекарство, известное под названием «бестужевские капли», чуть ли не столетие находилось на вооружении фармацевтов всего мира. Капли Бестужева представляли собой спиртоэфирный раствор хлорного железа, который, имея буро-коричневую окраску, обесцвечивался под влиянием света с образованием хлористого железа.
Важное значение для последующего изучения светочувствительных веществ имели опыты немецкого ученого Иоганна Генриха Шульце, которые привели к открытию в 1727 г. светочувствительности азотнокислой соли серебра (нитрата серебра).
Будучи известным хирургом, а также профессором медицины, преподавателем греческого и арабского языков в университете города Галле, Шульце, кроме того, много занимался химическими исследованиями. Как-то раз, стремясь изготовить ‹светящийся камень›, он проделал следующий опыт: растворил серебро в азотной кислоте, затем смешал полученный раствор в стеклянной посуде с мелом. Чисто случайно, работая при открытом окне в ясный солнечный день, профессор был немало удивлен, когда заметил, что мел с той стороны склянки, которая освещалась солнцем, почернел, а мел, находящийся в тени, остался белым. Заинтригованный Шульце решил продолжить опыты. И вскоре убедился, что причина этого явления кроется вовсе не в нагревании, как он склонен был думать вначале, – у нагретой до предела печки мел ничуть не темнел, – а в солнечном свете, точнее, во взаимодействии света и азотнокислого серебра. Чтобы окончательно убедиться в верности сделанного им вывода, Шульце разнообразил свои опыты. Он стал вырезать из плотной бумаги отдельные буквы и наклеивать их на склянку, составляя иногда из таких букв целые слова, а сами склянки выставлять на солнечный свет. Как и ожидал исследователь, мел в склянках, смешанный с раствором серебра в азотной кислоте, чернел под действием света на открытых местах склянки, оставаясь при этом совершенно белым под бумажными буквами. После того как снимались трафареты, на склянке были видны четкие белые буквы на темном фоне. Правда, если склянка оставалась какое-то время на свету, изображения букв начинали на глазах темнеть и вскоре сливались с фоном. Затем Шульце стал проводить опыты без мела, с одним лишь раствором серебра в азотной кислоте. Оказалось, что и сам раствор быстро темнеет под действием солнечного света. Таким образом, есть все основания утверждать, что Шульце был первым, кто открыл светочувствительность азотнокислого серебра. К тому же он в отличие от своих предшественников еще и предвидел, что его открытие сможет в будущем найти практическое применение. По этому поводу он писал: ‹Я не сомневаюсь в том, что этот опыт может указать естествоиспытателям на другое полезное применение, и поэтому я решился опубликовать эти данные для дальнейшего испытания другими учеными мужами›. Шульце оставил после себя курс лекций по химии, в которых был рассмотрен вопрос о способе получения нитрата серебра и действия его раствора на различные вещества при солнечном свете. В 1745 г., спустя год после смерти ученого, эти лекции были изданы отдельной книгой.
Иоган Генрих Шульце
Некоторое время спустя и независимо от Шульце почернение азотнокислого серебра под действием света наблюдал француз Жан Гелло. Своему открытию он даже нашел своеобразное практическое применение – в 1737 г. стал изготовлять чернила для тайнописи. Состояли эти чернила из одной части азотнокислого серебра и четырех частей воды с незначительной примесью гуммиарабика. Написанный такими чернилами (в полутьме, разумеется) текст на белой бумаге, если хранить ее в темноте, мог неограниченное время оставаться невидимым. Для того чтобы текст стал видимым и его можно было прочитать, достаточно было вынести письмо на солнечный свет. Справедливости ради следует заметить, что Гелло высказал ошибочное предположение, будто почернение нитрата серебра вызывает содержащаяся в азотной кислоте сера.
Позже еще ряд исследователей неоднократно повторяли опыты, которые проводили Шульце и Гелло. Среди них можно назвать англичанина Льюиса и шведа Валлериуса, советовавших с помощью нитрата серебра окрашивать различные предметы и рисовать на слоновой кости и мраморе.
Особо следует отметить итальянского ученого, профессора физики из Турина Джованни Батиста Беккариа, много времени посвятившего изучению светочувствительности солей серебра. В ходе своих опытов он установил, что хлорид серебра также чувствителен к свету. Своему открытию Беккариа (в соавторстве с Г. Бонзиусом) посвятил исследование под названием «О способности, которой обладает свет сам по себе, изменять не только окраски, но и соединения веществ, иногда без влияния на окраску», которое было опубликовано в 1757 г. в «Трудах» Болонской Академии искусств и наук.
Еще дальше пошел в своих исследованиях по изучению светочувствительности солей серебра известный шведский химик Карл Вильгельм Шееле. В 1770 г. он провел серию опытов с солями серебра и пришел к окончательному выводу, что причиной изменения их окраски является действие на них света. Кроме того, Шееле установил, что различные лучи спектра в разной степени влияют на изменение цвета. Так, например, под фиолетовыми лучами окраска хлористого серебра меняется «быстрее, чем под другими лучами». Описание своих опытов Шееле включил в книгу «Химическое изучение воздуха и огня», которая, будучи вскоре переведена на другие языки, принесла автору заслуженную известность в широких научных кругах.
После Шееле много и плодотворно работал в этом направлении швейцарец Жан Сенебье, занимавший, кстати, должность библиотекаря в Женеве. В 1782 г. он издал в своем родном городе двухтомный труд под названием «Физико-химические мемуары о влиянии солнечного света на изменение вещества из трех царств природы», в котором подвел итог своих многочисленных опытов и исследований по изучению светочувствительности самых различных химических соединений: гваяковой смолы, мастики, сандарана, ладана, гуммиарабика, древесины различных пород, многих видов растений. Особо следует отметить открытие Сенебье светочувствительности асфальта – вещества, сыгравшего особо важную роль в истории изобретения фотографии. Некоторые историки фотографии склонны считать, что толчком к началу работы Нисефора Ньепса по изобретению гелиографии послужило именно это открытие Сенебье.
Ряд важных опытов провел Сенебье и над солями серебра, прежде всего над хлоридом серебра. Так, он доказал, что хлористое серебро, если направить на него солнечный свет через собирательную линзу, окрашивается мгновенно, «потому что оно воспринимает тогда больше света, чем от простого света солнца».
Сенебье заинтересовался опытом Шееле по действию на хлорид серебра различных лучей спектра и продолжил его. Проводя опыты в темной комнате и фиксируя при этом время, он установил, что каждый из семи цветов спектра изменяет окраску хлористого серебра в течение разного времени, а именно: фиолетовые лучи за 15 с, пурпуровые за 23 с, синие за 29 с, зеленые за 25 с, желтые за 5 мин 35 с, оранжевые за 12 мин и красные за 20 мин. При этом наиболее интенсивная окраска получалась под фиолетовыми лучами.
Еще один опыт позволил Сенебье установить, что соль серебра, накрытая одним листом бумаги, начинает окрашиваться под солнечным светом через 1 мин, накрытая двумя листами – через 3 мин, накрытая тремя листами – только через 10 мин, а четыре листа бумаги полностью предохраняют хлорид серебра от воздействия на него лучей солнца.
В свою очередь, итальянец Антонио-Мариа Вассали-Эанди, изучая действие на соли серебра лунного и искусственного света, пришел к выводу, что лунный свет, подобно солнечному и свету свечи, также способен изменять окраску солей серебра, но значительно уступает последним в силе. Свои наблюдения Вассали-Эанди изложил в статье, опубликованной в «Известиях» Королевской академии в Турине.
На рубеже XVIII – XIX вв. в результате интенсивных научных исследований были открыты многие новые химические элементы. Некоторые их соединения оказались светочувствительными. В частности, француз Л. Н. Воклен, открывший в 1797 г. хром в сибирской красной свинцовой руде, проводил опыты по исследованию чувствительности к свету хромата и нитрата серебра и других соединений. Затем окрашивание на солнце солей ртути изучали: в 1771 г. А. Ф. Фуркруа, в 1779 г. Т. О. Бергман и еще ряд ученых. Светочувствительными свойствам фосфора интересовались И. Л. Бекман, К– Л. Бер-толле и другие. В 1801 г. Риттер открыл ультрафиолетовые лучи, обнаружив при этом их свойство вызывать потемнение хлористого серебра.
Вслед за открытием в 1811 г. французом Б. Куртуа йода известный французский ученый Л. П. Гей-Люссак доложил в декабре 1813 г. Парижской Академии наук об открытии им йодистого серебра. Не может не удивлять тот факт, что в сообщении Гей-Люссака ничего не говорилось о светочувствительности этого соединения, на которую, вероятно, он не обратил внимания.
Открыл светочувствительность йодистого серебра в январе 1814 г. англичанин Г. Дэви. При этом он установил, что йодистое серебро осаждает азотнокислое серебро с лимонно-желтой окраской и на него свет действует быстрее, чем на хлористое серебро.
Любопытно отметить, что почти в то же самое время немецкие химики Г. Ф. Линк, Н. В. Фишер и Г. Стефенс высказали прямо противоположное мнение – будто на йодистое серебро свет не влияет.
Столь очевидное противоречие нашло свое объяснение только в 60-х годах прошлого столетия, когда стало известно, что йодистое серебро в зависимости от способа его получения существует в двух различных видах – светочувствительном и не светочувствительном.
Опираясь на проделанную учеными работу, русский химик X. И. Гротгус впервые в 1818 г. сформулировал принцип действия света на светочувствительные вещества, который позже был назван основным законом фотохимии. Этот закон гласит, что на вещество могут химически действовать только те лучи, которые поглощаются этим веществом. Одновременно Гротгус сформулировал так называемый закон взаимозаместимости, согласно которому количество разложенного в процессе фотохимической реакции вещества должно быть пропорционально количеству поглощенного вещества, подтвердив тем самым закон сохранения энергии, открытый ранее М. В. Ломоносовым. Гротгус также установил влияние на поглощение и излучение света температуры, указав, что понижение температуры увеличивает поглощение, а повышение температуры увеличивает излучение света.
В следующем, 1819 г. Джон Гершель изучил свойства серноватокислых солей. Со временем (с 1839 г.) по его предложению серноватокислый натрий (гипосульфит) стали применять для фиксации изображений, получаемых с помощью солей серебра.
Широко известно, что многие идеи, высказанные в своих произведениях писателями-фантастами, опережали свое время и даже становились своего рода путеводной звездой для ученых и изобретателей. Нечто подобное имело место и в истории фотографии. В 1760 г. в Шербур-ге (Франция) была издана книга «Жифанти» некоего Тифена де'ля Роша, алхимика, пользовавшегося репутацией полубезумного. В этой книге, нашпигованной различного рода небылицами, большей частью бредовыми, повествуется и о таком случае. Как-то во время большой бури автор книги якобы был перенесен во дворец неких «элементарных» гениев. Их руководитель посвятил неожиданного гостя в некоторые тайны занятий своих подчиненных. Между прочим, он рассказал о том, что его «элементарные» гении задались целью удерживать мимолетные изображения, возникающие с помощью света на воде, стекле, сетчатой оболочке глаза и т. д. Для этого они изобретали специальный состав, дающий возможность мгновенно получать нужную картину. «Точность рисунка, выражение, тончайшие оттенки красок, все это мы поручаем природе, которая, всегда безошибочная, рисует на нашем полотне картины, поражающие зрение, осязание и все чувства вместе». Просто удивительно, как эти строки из книги де'ля Роша напоминают описание фотографии! Так и напрашивается вопрос: а не была ли фотография знакома автору уже в 1760 г.?
В то же время не может не вызвать удивления то обстоятельство, что ни один из вышеназванных ученых и исследователей, занимавшихся изучением светочувствительности химических веществ, даже не задался целью найти способ фиксации получаемых изображений. Происходило это, по всей вероятности, оттого, что они не полностью знали все свойства этих веществ, да и не видели конечной цели подобных опытов.
Правда, сохранились весьма туманные сведения о том, что предпринимались попытки, и даже успешные, зафиксировать изображение, полученное с помощью светочувствительных веществ. Однако рассматривать их всерьез не следует – скорее всего, они относятся к разряду красивых легенд, сопутствующих каждому значительному открытию и возникающих, как правило, уже после открытия.
Одно из таких сведений, не подтвержденное ни документами, ни свидетельствами эрудированных очевидцев, связано с именем видного французского физика Ж. А. Шарля, широкую известность которому принесли смелый подъем 2 августа 1783 г. на воздушном шаре и блестящие публичные лекции в Лувре и Хранилище наук и искусств. Так вот, бытует рассказ, что будто бы Шарль начиная с 1780 г. получал на обработанной раствором хлористого серебра бумаге силуэты и контуры различных предметов и растений, а также силуэты своих слушателей. Однако секрета своего, как это часто случается в подобных историях, не открыл, унеся его с собой в могилу. Вероятнее всего, поводом для этих сомнительных сведений послужил изобретенный Шарлем так называемый солнечный мегаскоп, с помощью которого он во время своих лекций проецировал на экран увеличенные силуэтные изображения непрозрачных предметов и профили своих слушателей.
Согласно свидетельствам очевидцев, на Парижской промышленной выставке 1812 г. некий Гонор демонстрировал гравюры и портреты, поражавшие сходством с натурой, которые он делал с удивительной быстротой. Однако и этот изобретатель никому не открыл своих секретов, хотя и умер в 1822 г. в крайней нищете.
Если же верить английскому ученому доктору Диамонду, то фотография появилась на 18 месяцев раньше официального сообщения об ее изобретении. Много лет спустя Диамонд вспоминал, что 20 июня 1837 г., в день кончины короля Вильгельма IV, Джозеф Банкрофт Рид преподнес своему другу Аккерману увеличенный фотографический снимок. Однако сам Рид никогда и нигде о подобном случае не вспоминал. Правда, он интересовался фотографическими опытами. Этот интерес был вызван его исследованиями, проводимыми с солнечным микроскопом. Так как он не умел рисовать, то искал способ получить видимое в микроскопе изображение фотографическим путем. Есть сведения, что Рид делал позитивные копии с негативов, которые представляли собой писчую бумагу, пропитанную растворами нитрата серебра и хлористого натрия с последующей обработкой ее отваром черного ореха. Такой негативный материал экспонировался во влажном состоянии 5 – 10 мин и фиксировался гипосульфитом. Позитивы увеличивались в 50 – 150 раз. Снимая камерой-обскурой, Рид делал силуэтные портреты в натуральную величину. Не придавая особого значения своим опытам, Рид не стремился к их публикации.
Насколько достоверны эти сведения, сейчас трудно судить. Как-то не верится, что человек всесторонне образованный, находящийся в курсе всех научных новинок, знавший, безусловно, о поисках в этом направлении других исследователей, добившись столь замечательных результатов, стал бы о них умалчивать.
Еще более неправдоподобно выглядит мелодраматическая история, поведанная известным французским оптиком Шарлем Шевалье в его книге «Guide de photo-graphe». Сюжет ее вкратце таков. Однажды в конце 1825 г. в магазин отца Шарля, Венсена Шевалье, также оптика, зашел очень бедно одетый и крайне истощенный молодой человек, который стал расспрашивать о цене новой камеры-обскуры, выставленной на витрине, и жаловаться на отсутствие денег для ее покупки. При этом молодой человек сообщил, что он нашел способ фиксировать получаемое в камере-обскуре изображение. Более того, он тут же показал Шевалье изображения, напечатанные на бумаге. Шевалье был восхищен и потрясен, а молодой человек сказал, что «так как у меня нет средств, чтобы приобрести для моих опытов усовершенствованный аппарат, то я передам вам изобретенный мною состав, а вы проделайте с ним несколько опытов». И действительно, через несколько дней незнакомец принес флакон с красно-бурой жидкостью, показавшейся Шевалье крепкой настойкой йода, и объяснил, что и как следует делать. С опытами у Шевалье ничего, естественно, не получилось из-за того якобы, что производил он их по неосторожности при дневном свете. Молодой же человек, к немалому сожалению и огорчению Шевалье, в магазине никогда больше не появлялся. И Шевалье пришлось всю жизнь испытывать угрызения совести оттого, что он не то что не помог молодому изобретателю, но даже не узнал его имени.
Но если вернуться из мира легенд и догадок в мир реальный, то можно с уверенностью назвать двух исследователей, которые действительно были близки к открытию фотографии. Речь идет об англичанах Томасе Веджвуде и Гумфри Дэви.
Т. Веджвуд родился в семье известного керамиста и изобретателя высокотемпературного пирометра Джозаи Веджвуда. Веджвуды живо интересовались естественными науками и были, разумеется, наслышаны об опытах со светочувствительными веществами. К тому же глава семьи постоянно пользовался камерой-обскурой для нанесения рисунков на изготовляемые им фарфоровые изделия. Кстати, один из фарфоровых сервизов с «видами и красивыми домами Англии» был сделан Джозаи Веджвудом по заказу Екатерины II.
Окончив Эдинбургский университет, Томас Веджвуд некоторое время занимался при поддержке крупнейшего химика того времени Дж. Пристли изучением связи между теплом и светом. Скорее всего, под влиянием Пристли, который хорошо был знаком с исследованиями Шульце и Шееле и знал действие камеры-обскуры, примерно в последние годы XVIII в. Веджвуд увлекается опытами со светочувствительными веществами. Однако решающее значение на результаты работы Веджвуда в этой области оказала его дружба с Гумфри Дэви, ставшим впоследствии известным ученым. Результатом этого творческого союза явилась напечатанная в 1802 г. в «Журнале Королевского института» статья «Сообщения о методе копирования рисунков на стекло и получения профилей действием света на нитрат серебра. Изобретено Т. Веджвудом с примечаниями Г. Дэви».
Томас Веджвуд
В статье, в частности, отмечалось, что «белая бумага и белая кожа, смоченные раствором азотнокислого серебра, не изменяют своего цвета, будучи сохраняемые в темноте; но выставленные на дневной свет, они быстро делаются сперва серыми, затем бурыми и наконец совсем черными. Это явление привело к возможности легко снимать копии с рисунков на стекле, а также получать силуэты и профили теней. Если белую поверхность, смоченную раствором азотнокислого серебра, поместить позади разрисованного стекла и выставить на свет, то его лучи производят на белой поверхности темные очертания, которые темнее всего там, где свет действовал сильнее, и почти незаметны на местах, бывших слабо или вовсе не освещенными. Когда на экран, намоченный раствором ляписа, бросают тень какой-нибудь фигуры, тень остается белой, а все участки, подвергшиеся действию света, быстро темнеют».
Веджвуд рекомендовал делать копии на коже, так как «она воспринимает изображение быстрее, чем бумага». Объясняется это тем, что в танине, которым в то время дубили кожу, содержалась галловая кислота.
Полученные таким образом копии рисунков Веджвуд советовал сохранять в темноте, так как «довольно нескольких минут действия света, чтобы вместо рисунка получилось сплошное темное пятно, занимающее всю поверхность взятого для опыта куска бумаги или кожи». Следовательно, рассматривать изображение приходилось в полутьме или при слабом свете свечи. Именно так и советовал делать автор. Дело в том, что ему не удалось, к сожалению, найти способ фиксирования получаемого изображения, ни одна из многочисленных попыток удержать изображение не дала желаемых результатов. «Тщетно старались воспрепятствовать этому (сплошному почернению изображения. – И. Г.). Покрывание поверхности лаком не препятствует серебряной соли чернеть под влиянием световых лучей, а повторные, весьма обильные промывания куска бумаги или кожи не могут удалить из вещества всего количества впитавшейся в него соли, и потому поверхность неизбежно темнеет».
Наряду с копированием рисунков Веджвуд пытался, что очень важно для нас, таким же способом получать изображения в камере-обскуре. Однако и здесь его ждала неудача. «Изображения, образованные при помощи камеры-обскуры, были найдены слишком слабыми, чтобы воздействовать на протяжении любого умеренного времени на нитрат серебра», – писал в своих примечаниях Дэви. Обладай Веджвуд необходимой настойчивостью, подобно Ньепсу, который делал выдержку своих первых снимков в течение 6 – 8 ч, как знать, возможно, он стал бы первооткрывателем фотографии еще в 1802 г.
Потерпев неудачу с камерой-обскурой, Веджвуд принялся за контактный способ получения изображения. При этом ему удавалось достаточно точно воспроизводить «древесные волокна и крылья насекомых». Но и эти опыты свело на нет неумение фиксировать изображение.
Умер Веджвуд в 1805 г. Какое-то время его опыты пользовались широкой известностью, они описывались в специальных изданиях и учебниках химии, затем о них стали понемногу забывать.
Работу своего друга и соавтора некоторое время продолжал Г. Дэви. В результате исследований он пришел к выводу, что хлорид серебра является наиболее светочувствительным из всех солей серебра. Дэви, подобно Веджвуду, также пробовал зафиксировать изображение в камере-обскуре и также безуспешно. Пытаясь расширить область применения метода Веджвуда, он стал копировать увеличенные изоб.ражения малых объектов, получаемые при помощи солнечного микроскопа. Словом, до изобретения фотографии снова оставался один шаг. «Необходим только метод для предотвращения потемнения на затененных частях контура при экспозиции дневному свету, для того чтобы сделать этот процесс таким же полезным, как и изящным», – писал Дэви. Однако для Дэви, как и его друга Веджвуда, этот шаг оказался непреодолимым. Этот факт может показаться несколько странным, если учесть, что Дэви наверняка знал об опытах Шееле, который указал на возможность аммиака растворять хлорид серебра и таким образом исключать воздействие света на изображение, получаемое после экспонирования на пропитанную хлористым серебром бумагу, т. е. фиксировать изображение. Возможно, Дэви просто не придавал особого значения опытам со светочувствительными веществами, а занимался этим исключительно ради своего друга.
Дэви умер в 1829 г. в Женеве. Работы ученого только через десять лет были опубликованы его братом. Так как в то время в печати велось широкое обсуждение недавно обнародованных изобретений в области фотографии Ньепса, Дагера и Талбота, то доктор Дэви в примечаниях к упоминаемой выше статье 1802 г., которая также была включена в сборник, счел возможным заметить: «Недавно этот метод рисования был вновь применен г. Талботом». Благодаря этому замечанию исследования Т. Веджвуда и Г. Дэви, порядком подзабытые к тому времени, вновь обрели известность и заняли свое место в истории изобретения фотографии.
Пользуясь методом Веджвуда и Дэви, знаменитый английский физик Т. Юнг в 1803 г. получил с помощью солнечного микроскопа изображение колец Ньютона на бумаге, пропитанной нитратом серебра. Но и этот ученый не попытался зафиксировать изображение – свои опыты он проводил исключительно с целью изучения природы света.
* * *
Итак, человечество вплотную приблизилось к изобретению фотографии. Благодаря труду множества ученых, исследователей и изобретателей почва для этого была основательно подготовлена. Нужен был человек, который, задавшись целью удержать изображение, рисуемое светом, свел бы воедино усилия своих предшественников. И такой человек нашелся. Им оказался Нисефор Ньепс, речь о котором пойдет в следующей главе.
