Рассмотрение месье Озу нового инструмента господина Гука для шлифования оптических стекол.
В вышеупомянутом французском трактате, помимо нескольких иных подробностей, кои будут представлены в надлежащем месте, содержатся некоторые рассуждения месье Озу о новом приспособлении господина Гука для шлифования оптических стекол. В них он предварительно излагает в общих чертах свои мысли касательно обработки больших оптических стекол при помощи токарного станка; заявляя прежде всего, что рассмотрения заслуживает не только само приспособление для придания формы, но также и материал, который должен быть доведен до гораздо большего совершенства, нежели до сих пор. Ибо он находит, что не столь легко (по крайней мере там, где он находится) добыть крупные куски стекла без свилей и прочих изъянов, равно как и получить таковые достаточной толщины и без воздушных пузырей; если же они таковыми не будут, то они подадутся под действием давления и веса — либо когда их закрепляют на мастике, либо при обработке.
Во-вторых, он находит трудным обрабатывать эти большие стекла одинаковой толщины, что тем не менее весьма необходимо, ибо малейшее различие в поверхностях, столь мало выпуклых, может сместить центр от середины на 2 или 3 дюйма; а если они обрабатываются в формах, то количество времени, требующееся на их истирание и сглаживание, может испортить наилучшую форму еще до того, как они будут завершены. К тому же человеческая сила столь ограничена, что человек не способен обрабатывать стекла сверх определенной величины так, чтобы отделать и отполировать их по всей поверхности столь же хорошо, как малые стекла; тогда как между тем, чем они крупнее, тем более безупречными они должны быть. Если же для восполнения силы используется какой-либо груз или механизм, то возникает опасность неравномерного давления и износа самого механизма; при этом степень точности и тонкости работы превосходит все легко воображаемое. По каковой причине он, обладая некоторым опытом в отношении этой точности, никогда не мог постичь, как токарный станок, в коем должны присутствовать два различных и в некотором роде противоположных движения, способен двигаться с той точностью и устойчивостью, которая требуется, особенно в течение какого-либо значительного времени.
Высказав сии предварительные соображения, он рассуждает о токарном станке господина Гука, упоминая прежде всего, что он с нетерпением жаждал узнать, что это за станок, полагая, будто он был испытан и увенчался успехом, раз он исходит от Общества, которое заявляет, будто публикует лишь то, что было зрело изучено. Но он был весьма удивлен, когда увидел «Микрографию» господина Гука и обнаружил там, что его приспособление опубликовано на основе голой теории, без проведения каких-либо экспериментов, хотя таковые могли быть осуществлены с небольшими затратами и в кратчайшие сроки; при этом денежные и временные расходы суть единственное, что может служить извинением для тех, кто в вопросах механизмов предает огласности свои изобретения без предварительных испытаний, дабы побудить других к их проверке.
В связи с этим он предлагает некоторые затруднения, дабы дать изобретателю повод найти способ их устранения. Он заявляет поэтому, что хотя в теории и верно, будто круг, плоскость которого наклонена к оси сферы под таким углом, синус которого равен половине диаметра, и который касается сферы в ее полюсе, будет касаться во всех своих точках сферической поверхности, вращающейся вокруг этой оси; но истинно также и то, что сие должно быть лишь математическим кругом, не имеющим ширины и точно касающимся тела в его середине; тогда как на практике круг, способный удерживать песок и трепел, должен обладать некоторой шириной; и он не знает, сможем ли мы обнаружить такую ловкость, чтобы удерживать столь большое их количество и столь долго, сколько требуется, на крае кольца шириной в полдюйма. Он добавляет, что весьма трудно устроить так, чтобы середина стекла всегда точно приходилась на край этого кольца, поскольку положение стекла всегда немного изменяется по отношению к кольцу по мере его истирания и по мере того, как его приходится прижимать ввиду его наклона. Он почитает также крайне сложным придать оси или шпинделю, удерживающему стекло, тот малый наклон, который потребовался бы для больших стекол, и сделать так, чтобы оба шпинделя лежали в одной и той же плоскости, как то необходимо. И, проделав все это, он убеждает себя, что для двух противоположных движений, где задействовано столь много деталей, чрезвычайно трудно, если вообще возможно, оставаться в течение долгого времени столь устойчивыми и неподвижными, как то требуется во избежание отклонения хотя бы на толщину волоса, поскольку меньшая величина способна всё изменить.
Он продолжает далее и, видя, что сей изобретатель говорит о стеклах в тысячу и десять тысяч футов, каковые он почитает возможным изготовить с помощью этого механизма, рассуждает о том, что необходимо для изготовления стекол таких величин; о чем, как он полагает, сей изобретатель, возможно, и не задумывался. По каковой причине он утверждает, что если составленная им самим таблица апертур стекол (каковая приведена выше) будет продолжена до тысячи футов путем неизменного взятия поддубликатной пропорции длин, то обнаружится, что для довольно хороших стекол апертура должна составлять 15 дюймов; для хороших — более 18; а для таковых, которые превосходны — более 21 дюйма: откуда можно судить, каков должен быть кусок стекла и какой толщины, чтобы выдержать обработку. Но он переходит к разговору о том наклоне, который шпиндель должен иметь к плоскости кольца, когда кольцо имеет 10 или 12 дюймов, и обнаруживает, что это составило бы лишь 6 или 7 минут наклона, а стекло обладало бы меньшей выпуклостью и, следовательно, меньшим отличием от совершенно плоского стекла, нежели 7-я или 8-я часть линии. И затем он оставляет на усмотрение читателя судить о том, следует ли нам, коль скоро обнаружено стекло такой длины, надеяться, что станок может быть достаточно прочным, чтобы удерживать столь крупный кусок стекла при том же наклоне, дабы шпиндель не отклонялся от него на несколько минут; и даже если бы стекло удалось закрепить абсолютно перпендикулярно шпинделю, а эти два шпинделя можно было бы поместить в одну и ту же плоскость, и придать тот малый наклон, который требуется, и продолжать прижимать шпиндель при этом же наклоне по мере истирания стекла. Все эти детали, по его разумению, весьма трудны на практике; не говоря уже о том, что вес стекла, которое должно быть наклонено к горизонту, как то представлено господином Гуком, заставил бы его скользить по мастике и тем самым смещать центр; и что стекло прижимается кольцом одновременно лишь в одной части сбоку, а именно примерно в четверти; и что части стекла стираются неравномерно и т. д. Что же тогда, говорит он, станется со стеклом в 10 000 футов, которое, согласно упомянутой таблице, имело бы апертуру более чем в четыре фута, или четыре фута девять дюймов, или пять футов семь дюймов, и у которого кольцо, даже будь оно в два фута девять дюймов, имело бы лишь одну минуту наклона, а стекло с апертурой в 5 футов имело бы лишь 4 минуты, и кривизна его была бы меньше одной восьмой части линии?
Но, говорит он, рассмотрим лишь стекло в 300 футов, чтобы увидеть, чего можно ожидать от такового, и узнать по крайней мере о трудностях, с которыми придется столкнуться при изготовлении стекла длиной всего лишь в эту величину. Следовательно, стекло в 300 футов, согласно его таблице, должно иметь апертуру более чем в 8 дюймов, что составляет лишь 16 минут его круга, а если оно превосходное, то должно иметь более 11 дюймов. Если же господин Гук (добавляет он) воспользовался бы лишь своим кольцом в 6 дюймов, которое он намеревался применять для стекол длиной от двенадцати до ста футов, то наклон, который должна иметь ось или шпиндель, несущий его стекло, составил бы всего 16 минут, а кривизна стекла была бы меньше одной восьмой части линии; если же он воспользуется большим кольцом, то наклон будет пропорциональным.
Отсюда можно заключить (продолжает он), что мы еще весьма далеки от того, чтобы увидеть животных и т. д. на Луне, на что подавал надежды месье Декарт и в чем не сомневается господин Гук. Ибо он полагает, судя по тому, что ему известно о телескопах, что нам не следует искать таковые длиннее 300 или 400 футов самое большее; и он опасается, что ни материя, ни искусство не зайдут даже столь далеко.
Когда поэтому (говорит он) стекло в 300 футов несло бы окуляр в 6 дюймов (что казалось бы удивительным), оно увеличивало бы всего в 600 раз по диаметру, то есть в 360 000 раз по поверхности; но предположим, что можно было бы изготовить такое, которое увеличивало бы в 1 000 раз по диаметру и в 1 000 000 раз по поверхности, и если бы между Землей и Луной было всего 60 000 лье, и не принимались бы в расчет малость апертуры стекол (которая к тому же уменьшала бы свет более чем в 36 раз) и помеха со стороны воздуха, мы увидели бы Луну лишь так, будто мы находимся от нее на расстоянии в 100 или по меньшей мере в 60 лье без всякого стекла. Здесь он выражает пожелание, чтобы те, кто обещает сделать так, чтобы мы увидели на Луне животных и растения, подумали о том, что наши невооруженные глаза позволяют нам разглядеть в таковых объектах лишь на расстоянии в 10 or 12 лье.
Но он просит не понимать это как отговаривание от поисков со всем тщанием и усердием средств создания длинных телескопов или облегчения их обработки; но лишь как предостережение тем, кто открывает теорию какого-либо механизма, не выставлять ее сию же минуту как возможную и полезную до ее испытания, или же, если она увенчалась успехом в малом, не пытаться убедить, что столь же успешно она пойдет и в великом.
Поскольку может случиться (говорит он), что станок господина Гука при использовании всех необходимых предосторожностей преуспеет в изготовлении окуляров или малых оптических стекол, но не преуспеет в изготовлении больших; подобно тому как мы видим, что инструмент, состоящий из двух линеек, с помощью коих вычерчиваются части кругов, достаточно хорошо справляется с делом в малых размерах, но когда речь заходит о выпуклости всего лишь в пол-линии, четверть линии или менее, он перестает быть точным вовсе, в чем, как он сообщает нам, он убедился на опыте с кругами, начерченными с помощью одного из таких инструментов, изготовленного лучшим мастером своего времени, который при жизни ценил их на вес золота, хотя они и не точны; в чем другие и я сам (говорит он) убедились на опыте, когда пытались с их помощью создавать формы, что могут подтвердить и те, кто при помощи подобного инструмента трудился над вычерчиванием частей кругов диаметром в 80 или 100 футов и т. д.
Но несмотря на все это, он обдумал две или три вещи, которые, как он полагает, могут исправить некоторые неудобства станка господина Гука. Первое заключается в том, чтобы перевернуть стекло и поместить его под кольцом, дабы стекло не только располагалось более горизонтально и не скользило по мастике, но чтобы и песок, и трепел также удерживались на стекле.
Другое заключается в том, что должно быть две бабки, сквозь которые должен проходить шпиндель, где крепится кольцо; причем шпиндель должен быть совершенно цилиндрическим, дабы он мог подаваться вперед по стеклу по мере его истирания за счет собственного веса или прижимающей его пружины, не ерзая с места на место, как это тотчас произошло бы при нынешнем устройстве станка. Ибо когда стекла истираются, особенно будучи весьма выпуклыми, шпиндель неизбежно будет иметь люфт и ерзать до тех пор, пока винт не будет закреплен намертво.
Но он сомневается, возможно ли устранить все недостатки, и оставляет это на усердие господина Гука, принимая во внимание то, о чем тот говорит в предисловии к своей «Микрографии», касательно известного ему метода отыскания в механике столь же многого, сколько может быть найдено в геометрии посредством алгебры.
Помимо сего, он отмечает, что большинство тех, кто занимается оптическими стеклами, не делают им столь большую апертуру и не форсируют их столь сильно, как следовало бы. И в качестве примера он приводит телескоп, который Его Величество Король Великобритании преподнес в дар герцогу Орлеанскому, а именно: он выдерживал наибольшую апертуру всего в 2 дюйма и 9 французских линий, хотя имеются 5 или 6 меньших апертур, коими, судя по всему (говорит он), изготовитель желал бы, чтобы те, кто им пользуется, пользовались чаще, нежели наибольшей; апертура же эта пропускает почти вдвое меньше лучей, чем должна была бы согласно его расчету, каковой составляет 9 к 16; тогда как согласно его таблице апертур превосходный 35-футовый телескоп должен выдерживать апертуру в 4 дюйма по сравнению с превосходными малыми стеклами. Он отмечает также, что окуляр упомянутого телескопа, состоящий из 2 стекол, при максимальном форсировании дает не больше эффекта, чем стекло в 4½ дюйма, из-за чего он увеличивает менее чем в 100 раз. И из трудов господина Гука он узнает, что тот высоко ценит телескоп, изготовленный в Лондоне и имеющий длину в 60 футов (что составляет около 57 французских футов, причем французский фут относится к английскому примерно как 15 к 16), поскольку он может выдерживать апертуру по меньшей мере в 3 английских дюйма, и что имеется немного 30-футовых телескопов, способных выдерживать более 2 дюймов (что составляет всего 22½ французских линии), хотя он сам (месье Озу) дает не меньшую апертуру 15-футовому телескопу, а его собственный телескоп в 21 фут обычно имеет апертуру в 2 дюйма 4 линии или 2 дюйма 6 линий.
Эту беседу он завершает призывом к тем, кто работает с оптическими стеклами, стараться изготавливать их таковыми, чтобы они могли выдерживать большие апертуры и сильные окуляры; поскольку ценность телескопам придает вовсе не длина, а напротив, она делает их менее ценными из-за сопутствующих неудобств, если они работают не лучше коротких телескопов. При этом он между делом отмечает, что ему пока еще неизвестно, какую апертуру придает своим стеклам синьор Кампани, поскольку он до сих пор ничего об этом не сообщал; но малое стекло, присланное им кардиналу Антонио, имеет не большую апертуру, чем положено обычным стеклам.
Вместе с тем он обещает разъяснить этот способ в своем «Трактате о полезности телескопов», где он намерен указать величину диаметра всех планет и их пропорцию к диаметру Солнца; а также величину звезд, которую он оценивает еще много ниже, чем все те, кто писал об этом до сих пор; ибо он не полагает, что Большой Пес, кажущийся прекраснейшей звездой небосвода, имеет в диаметре 2 секунды, равно как и то, что звезды, причисляемые к шестой величине, имеют 20 терций; и не думает, что все звезды, находящиеся на небосводе, освещают Землю столь же сильно, сколь делало бы это светящееся тело диаметром в 20 секунд, или же — поскольку в одно и то же время над нашим горизонтом находится лишь их половина — тело диаметром в 14 секунд; и как 1/18432-я часть Солнца освещала бы нас, или как Солнце делало бы это, если бы мы находились от него в 14 раз дальше, чем Сатурн, и в 137 раз дальше, чем Земля: каковое утверждение, говорит он, показалось бы невероятным, если бы он не старался доказать его как опытом, так и разумом. И он не сомневается в том, что Венера, хотя она и не посылает нам никакого света, кроме отраженного, порой освещает Землю сильнее, чем все звезды вместе взятые. Тем не менее он не хотел бы, чтобы из сказанного им о малости звезд мы воображали, будто телескопы не увеличивают их вследствие их огромного расстояния так же, как они увеличивают планеты; ибо он почитает сие за вульгарную ошибку, от коей следует отказаться. Телескопы увеличивают звезды (говорит он) в столь же большой пропорции, в какой они увеличивают все прочие тела, поскольку демонстрация их увеличения производится даже на параллельных лучах, которые предполагают бесконечное расстояние, хотя звезды таковым не обладают; и если бы телескопы не увеличивали звезды, то как смогли бы они делать видимыми для нас некоторые звезды пятидесятой, а может быть, и сотой и двухсотой величины, как они это делают, и как они показывали бы еще гораздо меньшие звезды, если бы увеличивали сильнее?
Ответ господина Гука на соображения месье Озу в письме к издателю сих «Трудов».
СЕРДЕЧНО БЛАГОДАРЮ ВАС,
Вместе с выражением самой искренней благодарности за ту любезность, которую вы соизволили оказать мне, прислав краткое изложение того, что преуспевший месье Озу заметил в отношении описанного мной механизма для шлифования сферических стекол, я счел себя обязанным — как для вашего удовлетворения, так и для собственного оправдания — изложить вам свои нынешние мысли по поводу этих возражений. Главное из них, по-видимому, направлено против самого положения: ибо оказывается, что оппонент некоторым образом недоволен тем, что я предложил вещь в теории, предварительно не испытав ее практической осуществимости. Но во-первых, я хотел бы, чтобы эта достойная особа исправила мои ошибки не посредством умозрения, а экспериментов. Во-вторых, я должен ответить на это следующее: (хотя я и не сообщил читателю оного, дабы он имел большую свободу в исследовании изобретения и суждении о нем) то, что я предложил, было не голой теорией, а отчасти историей и делом факта: ибо я производил испытания, столь многочисленные, сколь позволял мой досуг, и не без некоторого хорошего успеха; но не имея вдоволь времени и возможности продолжать их, я подумал, что для тех, кто обладает и тем и другим, не будет излишним получить описание способа совершенно нового, геометрически верного и на вид вполне осуществимого, которым они могли бы воспользоваться или нет, усмотрев к тому основания. Но ничто не удивило меня так сильно, как то, что он изволит (после того как объявил ошибкой написание этой теории без приведения ее к практике) возлагать вину за это, как он, кажется, делает в одном месте своей книги на стр. 22, на Королевское общество. Воистину, сур, я счел бы себя преисполненным величайшей несправедливости по отношению к этому благородному сообществу, если бы не попытался еще в самом начале моей книги предотвратить подобное превратное толкование. А потому я не могу истолковать слова месье Озу в этом конкретном вопросе иначе, как тем, что он либо не владел языком, на коем я писал, в той мере, чтобы понять все сказанное мной, либо не читал моего посвящения Королевскому обществу; если же он проделал последнее, то обнаружил бы, сколь тщательно я оберегал это славное общество от ущерба из-за моих ошибок, учитывая, что оно столь мало может выиграть от моих деяний. И поистине, рассматривать материалы, публикуемые по их ордеру или с их дозволения, так, будто они суть Их мнение и имеют Их одобрение в качестве несомненных и истинных — это крайне далеко от их намерений, поскольку они, давая разрешение на подобные публикации или поощряя их, главной целью своей имеют то, чтобы остроумные концепции и важные философские факты могли быть сообщены ученому и ищущему миру, дабы тем самым возбуждать умы людей к их исследованию и совершенствованию. Но возвращаясь к делу: что до его возражений против материала, то я нахожу, что они направлены против любого другого способа шлифования стекол точно так же, как и против моего; равно как и то, что я сам уже отметил в этом отрывке того же параграфа; к какового рода трудностям относятся и те, что он поднимает по поводу длинных стекол, кои общеизвестны тем, кто сведущ в их изготовлении. Было бы также удобно (таковы мои слова) и не слишком дорого иметь четыре или пять различных инструментов: один и т. д. И если любознательность когда-либо зайдет столь далеко, то иметь по одному инструменту для всех длин между 1000 и 10 000 футов; ибо поистине принцип таков, что если предположить шпиндели хорошо изготовленными и имеющими хорошую длину, а также предположить великое тщание в их обработке и полировке, я не вижу причин, почему стекло длиной в 1000 и даже в 10 000 футов не могло бы быть изготовлено так же успешно, как и стекло в 10 футов. Ибо основание здесь одно и то же, если предположить шпиндели и инструменты изготовленными достаточно прочными, так, чтобы они не могли сгибаться; а также предположить, что стекло, из коего они вытачиваются, способно к столь великой регулярности в своих частях в отношении преломления. Но во-вторых, я должен сказать, что его возражения против меня представляются не столь значительными, пожалуй, как он воображает. Ибо что касается возможности получения стеклянных плит достаточной толщины и ширины без свилей, я полагаю это ныне не столь трудным здесь, в Англии, где, как я считаю, изготавливается столь же хорошее, если не намного лучшее стекло для оптических экспериментов, какое мне когда-либо доводилось видеть привезенным из Венеции. Во-вторых, хотя было бы лучше, чтобы самая толстая часть длинного объектива находилась точно в середине, я могу уверить месье Озу, что объектив может быть весьма хорошим и тогда, когда она смещена на дюйм или два. И у меня в настоящее время имеется при себе хорошее стекло в 36 футов, которое выдерживает апертуру в 3½ дюйма в поперечнике, если рассматривать с его помощью Сатурн или Луну в сумерках, и тем не менее самая толстая часть стекла находится далеко от середины. И я должен взять на себя смелость усомниться в том, видел ли мой критик когда-либо длинное стекло, устроенное иначе; в чем он мог бы тотчас удостовериться способом, который я мог бы ему показать (если ему это неизвестно), посредством коего разница в толщине краев может быть обнаружена с точностью до сотой доли линии.