Каждому мазку предшествовало теоретическое знание
Физика служит искусству - Леонардо да Винчи был убежден в этом и разработал для своих работ оптические правила. Большинство из них актуальны и сегодня, спустя более 500 лет после смерти натуралиста и художника.
Леонардо да Винчи в первую очередь помнят как незаурядного художника - некоторые из его картин входят в число самых известных в мире. Что менее известно, так это то, что как естествоиспытатель он разработал оптические правила для своей работы. Большинство из них актуальны и сегодня, спустя более 500 лет после его смерти. С помощью своего физического понимания, например, он придал Моне Лизе большую жизненную силу, выходящую за рамки простого реалистического изображения, чего до тех пор не было в живописи.
Леонардо деликатно использовал световые эффекты на теле и одежде. Он требовал, чтобы тени «никогда не имели такой природы, чтобы их темнота полностью теряла цвет в том месте, где они создаются». Не следует делать резких очертаний и ставить белый свет только на белые вещи. Кроме того, он использовал такой аспект цветовой перспективы, который выражается в типичном голубом отблеске далеких предметов: «Видимый предмет будет меньше показывать свой реальный цвет в той мере, в какой среда, вставленная между ним и глазом, увеличивает толщину слоя. … Среда между глазом и видимым объектом преобразует цвет этого объекта в свой собственный». Он понял, что взаимодействие белого солнечного света при прохождении через больший слой воздуха вызывает синий оттенок. В этом он намного опередил свое время. Только британский лорд Рэлей смог объяснить небесно-голубой цвет в конце 19 века. Но уже у Леонардо был правильный подход: небо становится светлым и голубым, потому что «его рассеивают крошечные и невидимые атомы». Единственная ошибка, которую он допустил, заключалась в том, что он считал причиной частицы воды в воздухе, а не сам воздух.
Многое основано на евклидовой модели
Никто до Леонардо не рисовал так физически продуманно и естественно. Основываясь на своих экспериментальных и теоретических знаниях, он пытался преодолеть статичность и застывший характер картины. Мартин Кемп, британский историк искусства и эксперт по творчеству да Винчи, отмечает, что его техника имеет сходство с современными компьютерными симуляциями, которые создают естественные пейзажи. Здесь он также играет центральную роль в улавливании всех физических законов, которые приводят к визуальному впечатлению от изображения. По словам Кемпа, исследования Леонардо света, падающего на контуры лица из точечного источника, «иллюстрируют его озабоченность созданием смоделированных форм с использованием системы, аналогичной системе трассировки лучей в компьютерной графике».
В основе оптических представлений Леонардо лежит евклидова модель, согласно которой свет распространяется во всех направлениях в виде лучей, прямолинейно и радиально. При этом он еще больше развивает знания греческого математика и исходит из того, что мы видим объекты потому, что излучаемый ими свет попадает в наши глаза. Для художника все вещи являются источниками света. Они становятся таковыми, потому что сами находятся в свете других источников, таких как солнце, небо или пламя свечи, чей свет они отражают диффузно или зеркально.
Леонардо уделяет особое внимание теням. Он видит их вообще как подавление света. Вместе с этим они формируют трехмерный вид: «Тень есть средство, с помощью которого тела обнаруживают свою форму». Он обращает особое внимание на уменьшение поверхностной яркости с углом падения. Только в 18 веке математик Иоганн Генрих Ламберт количественно описал открытие в «законе косинусов Ламберта».
"Он был похож на человека, проснувшегося рано в темноте, когда все остальные еще спали" Зигмунд Фрейд, 1856-1939
По Леонардо, световые лучи, исходящие от предмета, несут всю оптическую информацию с его поверхности: «Всякое тело наполняет окружающий воздух своим подобием, которое есть подобие в целом и во всех частях. полна бесконечного множества прямых и расходящихся линий, пересекающихся и переплетающихся, представляющих каждой вещи истинную форму ее отправной точки».
Это последовательное дальнейшее развитие евклидовой модели световых лучей объясняет, например, почему на белой стене нельзя увидеть изображение находящегося перед ним цветного предмета. Потому что свет из каждой точки объекта достигает каждой точки стены. Затем цвета и яркость перекрываются и смешиваются. Только когда лучи света падают через очень маленькое отверстие, соответствие между точками предмета и стены однозначно. Леонардо признает это и восхищается тем, как «уже утраченные формы, слитые в столь маленьком пространстве, могут быть возрождены и сформированы заново в его расширении». Под «пристройкой» художник подразумевает отверстие в стене, через которое свет попадает в соседнее помещение. Он также задается вопросом, почему «от размытых причин возникают такие четкие и отчетливые эффекты», отмечая, что тогда изображения всегда перевернуты: «Невозможно, чтобы изображения, проникающие через отверстия в темной комнате, не казались перевернутыми». Леонардо определил принцип камеры-обскуры как важный элемент оптического изображения и применил его к человеческому глазу в сложных модельных экспериментах. Таким образом, он пришел к правильному объяснению видения.
Синтез наблюдения и теории
В этом контексте Леонардо также обращается к природному явлению, известному сейчас как солнечный талер: «Если луч света пройдет через щель особой формы, то после долгого пути образ, созданный его ударом, исчезнет. напоминают светящееся тело того места, куда он приходит». Это означает, что «особая форма» щели не влияет на изображение, пока расстояние велико. Окончательное физическое объяснение было получено только спустя столетие Иоганном Кеплером с решающей идеей представить протяженный источник света как ансамбль бесконечно многих точечных источников света.
Как исследователь, Леонардо смог усовершенствовать свою живопись. И наоборот, его художественные навыки, особенно точные наблюдения, принесли пользу его научным знаниям. Нарисованные им этюды были не просто точным изображением объекта, а скорее синтезом наблюдений и теоретических построений. Например, он часто искусно комбинировал разные ракурсы в рисунке, чтобы подчеркнуть основные элементы.
Таким особым образом Леонардо смотрел и на бытовые явления. Ему было ясно, например, что, несмотря на часто обманчивое сходство между оригиналом и зеркальным отражением на воде, существовала фундаментальная асимметрия. Он знал: «Невозможно, чтобы то, что отражается в воде, имело ту же форму, что и отражаемый предмет, так как центр глаза находится над поверхностью воды». Это явление часто упускают из виду, хотя эффект часто становится очень очевидным, если обратить на него внимание. В ходе своих исследований он также обнаружил, что «никакое блестящее и прозрачное тело не может иметь на себе тень какого-либо предмета». В качестве примера он привел тени мостов над реками, которых нельзя увидеть, когда они ясны, а «только когда вода мутная».
Возможно, эти открытия привели его к следующему, почти загадочному утверждению: «Вы будете часто видеть, как один человек становится тремя и все идут за ним: И часто этот, самый похожий, покидает вас». Это могло означать то явление, что на мутной воде или на очень мелководье можно увидеть не только отражение человека, но и его тень. В общем, они не совпадают. Леонардо добавляет оригинал и получает три. В качестве альтернативы можно рассматривать двойную тень человека на берегу возле водоема, которая создается прямым солнцем и его отражением.
Он очень конкретно и ярко обращается к феномену световых дорожек на водной поверхности, называемому Мечом Солнца (см. «Световые дорожки над волнами», Спектр, июнь 2017, стр.58): «Везде, где солнце видит воду, вода также видит солнце и поэтому может повсюду отражать образ солнца для глаза. Бесчисленные образы, которые отражаются бесчисленными морскими волнами, потому что солнечные лучи отражают эти встречи волн являются причиной вечного и безграничного великолепия над поверхностью моря». Он также отмечает связанное с этим наблюдение, что объекты, отраженные в слегка волнистой воде, «всегда кажутся больше, чем находящийся вне воды объект, из которого они появились».
Будь то земная сфера или небесное тело, правила оптики применимы ко всем
Леонардо так же точно и понятно формулирует, что такое фазы луны: «Луна не имеет света сама по себе, и сколько солнце видит ее, столько же и освещает. Между тем, мы получаем ровно столько этого освещения, «сколько оно нас видит». Он также объясняет пепельно-серый свет, который часто можно увидеть смутно на молодой луне и который дополняет ее полную круглую форму: «Ее ночь получает столько же яркости, сколько наши воды дают ей, отражая образ солнца». Однако на самом деле в первую очередь за это ответственны облака и другие светорассеивающие поверхности земли. Тем не менее, таким образом, он схватил явление в принципе. Удивительно, но он относится к луне почти как к чему-то само собой разумеющемуся, как если бы это был земной объект, лежащий на солнце. 100 лет спустя Галилей попытался навязать это понимание с помощью сконструированного им телескопа. Леонардо уже придумал такие конструкции для наблюдения за Луной: «Сделайте очки, чтобы увидеть Луну большой». Вопреки тому, что было принято в то время, Леонардо не отделял науку от техники, а сочетал их. По-видимому, именно сочетание соображений и реализации делает его сегодня таким дальновидным.
Леонардо также исследовал явления, выходящие за рамки чисто физических и относящиеся к физиологическим процессам. Сюда относится оптическая иллюзия, называемая засветкой, которая и сегодня встречается на фотографиях в виде локальной пересветки («засветки»). Глядя на солнце через дерево, он заметил, что «все ветви, лежащие перед солнечным диском, такие тонкие» или вообще затмевают его. В другом месте говорится: «Однажды я видел женщину, одетую в черное, с белым платком; этот платок казался вдвое шире ее плеч, одетых в черное». Нечто подобное он заметил и со светящимся железным стержнем: «Хотя он везде одинаковой толщины, в светящейся точке он кажется намного толще».
Леонардо также отмечал далеко идущие открытия в области гидродинамики, механики и термодинамики, важность которых обычно становилась ясной гораздо позже. Обширные анатомические исследования также оказали значительное влияние на его творчество. По сравнению с остальным его наследием, исследования Леонардо в области оптических явлений менее известны. Но они были незаменимы в качестве основы для его работы - и они являются впечатляющим примером удивительных прозрений, которые бдительный ум может извлечь из самых повседневных явлений.