VIVOS VOCO: В.А. Гуриков, "Эрнст Аббе"

Детство и юность

40-е годы XIX в. ознаменовались началом индустриальной революции в Германии. С конца 40-х годов промышленная революция начинает быстро захватывать одну отрасль производства за другой и к концу 60-х годов XIX в. завершается. К началу 70-х годов Германия настолько оснастила свое хозяйство первоклассной машинной техникой, что вышла на первое место в Европе по многим видам промышленной продукции.

Эрнст Аббе родился 23 января 1840 г. в г. Эйзенахе в рабочей семье. Его отец - Адам Аббе, работал ткачом на фабрике Ейхеля в Эйзенахе; мать - урожденная Бархфельд, вела домашнее хозяйство. Нужда была частым гостем в доме. Аббе еще в раннем детстве вынужден был зарабатывать себе на жизнь. Восьмилетним мальчиком встретил он события 1848-1849 гг. В Берлине и Дрездене возникли революционные кружки, которые появились затем и в Веймаре, Йене и Эйзенахе. Членом одного из таких кружков, в Эйзенахе был и отец Аббе. Революционеры выступали против прусского полицейского режима, за демократию и свободу.

Родители Аббе жили в то время на старой мельнице в тяжелых условиях. Как человек, занимающийся революционной деятельностью, отец Аббе мог быть арестован в любое время. Эта обстановка в семье оставила глубокий след в сознании Эрнста. Так как Адам Аббе работал на фабрике с 4 часов утра до 8 вечера, вся тяжесть воспитания детей ложилась на плечи матери (у Эрнста была еще сестра). Заболев туберкулезом, мать Аббе умерла, когда ему было восемнадцать лет. В школу Эрнст Аббе пошел с шести лет. Отмечая большие успехи мальчика, учителя советовали отцу отдать его в лучшую школу города, но денег на это не было, и Эрнст продолжал учиться на прежнем место,

Фабрике Ейхеля, на которой работал Адам Аббе, требовались квалифицированные кадры. Поэтому Эрнсту, проявившему большие способности, была предоставлена возможность продолжить свое образование в реальной гимназии Эйзенаха. Любимыми предметами Аббе стали физика и математика. Он с удовольствием изучал латинский язык, занимался переводами произведений К.Ф. Гаусса. Во всех классах гимназии Эрнст был лучшим учеником.

Темой его дипломной работы была геометрическая оптика. Формулировалась эта тема следующим образом: "Определение положения изображения, даваемого сферическим зеркалом при его перемещении и изменении угла наклона к оптической оси". Эта дипломная работа получила наивысшую оценку. Перед семнадцатилетним Аббе встал вопрос о поступлении в университет. Но кто будет платить за учебу? Дирекция фабрики Ейхеля не была заинтересована в дальнейшем обучении Аббе: ей были нужны квалифицированные рабочие, а не инженеры.

Отец Аббе, гордый успехами сына, нашел возможность внести за него необходимую начальную плату за обучение, и семнадцатилетний Эрнст отправился в университет Йены.

Йена была в то время маленьким городком, население которого едва достигало 7000 человек. Город не был связан железной дорогой с другими городами и жил в идиллической изолированности от остального мира. Йенский университет был небольшим и насчитывал в 1857 г. около 400 студентов. Студент Аббе вел в Йене аскетический образ жизни - ведь ему приходилось платить за обучение от 200 до 250 талеров в год. Не получая материальной поддержки от отца, Аббе зарабатывал себе на жизнь, давая частпые уроки. Но, несмотря на все трудности, два года, проведенные в Йене, остались в памяти Аббе самыми счастливыми годами.

В Йенском университете Эрнст был снова в числе лучших студентов. Лекции читали известные ученые: физику - Карл Снелль, математику - Герман Шейфер, ботанику - Маттиас Якоб Шлейден, кристаллографию - Е.Е. Шмидт, философию - Куно Фишер. В Йене Эрнст Аббе познакомился с мастерской Карла Цейсса, в которой проводились некоторые практические занятия и изготовлялись отдельные приборы и инструменты для университета.

На третьем семестре обучения в Йенском университете Аббе принял участие в конкурсе, организованном философским факультетом университета. Конкурсная задача формулировалась следующим образом: "Дать историческое изложение и оценку важнейших работ физиков, в которых они определили теоретически или экспериментально количество тепла, образующееся или исчезающее при изменении объема различных газов в границах их применимости".

Аббе стал победителем этого конкурса. Он получил первую премию - 40 талеров и серебряную памятную медаль. 3 июня 1858 г. Аббе выступил с докладом "Индуктивное доказательство эквивалентности тепла и работы для перманентных газов" в Йенском математическом обществе, которым в те годы руководил Г. Шейфер. Конкурсная работа Аббе, по словам куратора Йенского университета М. Зеебека, "вызвала особое удовлетворение компетентных членов факультета, хотя Аббе учился только на третьем семестре и не имел никакой помощи со стороны. Его учителя заверяют, что он, без сомнения, является прирожденным ученым". Зеебек далее рекомендовал Аббе влиятельным должностным лицам как человека, которому "в будущем вполне можно оказать покровительство и милость" *.

* Forschungen zur Geschichte der Optik. Carl-Zeiss-Jena, 1936, Bd. II, S. 8-9.

После четырех семестров обучения в Йенском университете Аббе понял, что для дальнейшего образования и обучения физико-математическим наукам ему необходимо перейти в Гёттингенский университет. Именно там преподавали в то время наиболее выдающиеся профессора в области физико-математических наук. В 1849 г. после, двенадцатилетнего отсутствия вернулся туда Вильгельм Вебер - выдающийся физик и прекрасный экспериментатор.

Основные научные труды Вебера относятся к изучению электрических и магнитных явлений. Им был открыт закон взаимодействия движущихся зарядов, разработана аосолютная система электрических и магнитных единиц. В 1856 г. Вебер совместно с Ф.В. Кольраушем экспериментально определил скорость света, изучал волновые процессы.

В числе профессоров Гёттингенского университета был и Бернхард Риман - ученик К.Ф. Гаусса, К. Якоби и П. Дирихле. Работы Римана оставили заметный след в истории математики. Он является создателем одной из неевклидовых геометрий, внес значительный вклад в теорию дифференциальных уравнений и в теорию функций комплексного переменного. Новые геометрические идеи Римана нашли применение также в физике (теория относительности). Большое практическое значение для вычислительной математики имела работа Римана "О возможности представления функций посредством тригонометрического ряда". Немалый вклад сделал Риман и в теорию множеств.

30 апреля 1859 г. Аббе переехал в Гёттинген. Очень скоро профессора и преподаватели университета заметили выдающиеся способности Аббе. Доктор Шеринг, читавший курс лекций по теории наименьших квадратов, предложил Аббе посещать его лекции. Так же, как и в Йенском университете, любимыми предметами Аббе оставались математика, физика и астрономия.

16 марта 1861 г. Эрнст Аббе защитил докторскую диссертацию "Эмпирическое обоснование закона эквивалентности тепла и механической работы", получившую блестящую оценку со стороны Вильгельма Вебера. Вскоре после защиты, летом 1861 г., Аббе становится ассистентом Гёттингенской астрономической обсерватории. Занятия астрономией не были, однако, пределом мечтаний Аббе, и вскоре он покидает Гёттинген, получив место доцента в Физическом институте во Франкфурте-на-Майне.

О своей жизни во Франкфурте Аббе писал: "Встаю я в 7 часов утра, если я не высыпаюсь, то работаю до обеда дома (если не должен идти в тот день в Кабинет). После обеда немного отдыхаю и читаю газету «Союз горожан», затем тружусь снова до самого вечера..." *. Работая во Франкфурте, Аббе опубликовал в "Годовых отчетах физического общества" две интересные статьи по проблемам совершенствования методов астрономических наблюдений **.

* Цит. по кн.: Esche P. G. Ernst Abbe. Leipzig, 1963, S. 26-27.
** Abbe E. Gesammelte Abhandhmgen. Jena, 1906, Bd. II, S. 116.

Летом 1862 г. Аббе едет отдыхать в Эйзенах и там завершает работу "О закономерности в распределении ошибок при серийных наблюдениях", дающую ему право получить по конкурсу должность доцента на философском факультете Физического института во Франкфурте.

Упомянутая работа Аббе явилась развитием исследований К.Ф. Гаусса по применению метода бесконечно малых квадратов в теории измерений. Аббе установил, что значение результатов измерений зависит от предположения, что "с одной стороны, предложенная математическая функция выражает истинный закон зависимости для соответствующих однозначно определяющихся элементов... а с другой стороны, эмпирически заданные отдельные значения содержат лишь случайные ошибки наблюдений. Если суммировать обе предпосылки, то получается требование: разницы, остающиеся после выбора подходящих констант, объясняются исключительно случайными ошибками измерений". После этого Аббе решает найти закономерности, "на основании которых, если имеется какая-то система разниц между результатами наблюдений и расчетными значениями величины, может быть определена вероятность, выраженная в числах, которая говорит о том, что эти разницы возникли только из случайных ошибок наблюдений". Критерием сказанного Аббе считает полученное им отношение

m = q / D, где
q = 2(X₁X₂ + X₂X₃ + X₃X₄ + ... + X_nX_n+1),
D = X₁² + X₂² + X₃² +... + X_n²,
где m - критерий Аббе; X - ошибки наблюдений.

Анализируя это соотношение, Аббе пишет: "Ошибки случайного происхождения относительно часто бывают в тех системах, для которых m = 2, и относительно редко для таких, где это отношение значительно отличается от 2 и приближается к пределам 0 или 4" *. Интересно отметить, что в современной специальной литературе сохранился этот критерий, который называется критерием случайности Аббе-Гельмерта.

* Ibid.

Упомянутая работа Аббе получила высокую оценку М. Зеебека, а сам Аббе 12 августа 1863 г. получил диплом магистра.

Во время жизни во Франкфурте у Аббе появилось много друзей и знакомых, которые впоследствии оказались ему весьма полезны. Он познакомился с доктором медицины Валлахом, с которым часто вел диспуты на философские темы. Среди друзей и знакомых Аббе были: астроном Лорей, доктор Рейс, математик доктор Крайльсхейм, Харольд Шютц и др.

Восхождение

Осенью 1863 г. Аббе возвращается в Йену, где получает должность приват-доцента в Йенском университете. В этом городе Аббе суждено было прожить большую часть жизни - 35 лет, этому городу имя Аббе принесло мировую славу.

В стенах университета Аббе встречается с крупнейшими учеными Германии: профессором физики К. Снеллем, профессором философии Г. Фишером, известным физиком М. Зеебеком. В 1870 г. Аббе становится экстраординарным, а в 1878 г. - ординарным профессором Йенского университета.

В начале своей педагогической деятельности Аббе читал отдельные курсы по математике, физике, механике, измерительным инструментам. Позднее все свое внимание он уделил курсу оптики. Так, по теории оптических приборов Аббе прочитал за период 1869-1891 гг. 11 курсов лекций. Он читал также специальные курсы по аналитической и математической оптике, а также по технике оптического эксперимента.

Интересно отметить, что на протяжении всей своей преподавательской деятельности Аббе старался воспитать для фирмы Цейсса таких сотрудников, которые были бы способны применять полученные знания в своей практической деятельности. Сохранилось письмо, написанное Аббе 13 мая 1884 г. своему ученику Зигфриду Чапскому. В этом письме Аббе перечисляет те данные, которыми должен обладать, по его мнению, будущий научный сотрудник:

"Во-первых, для самостоятельной работы нужно уметь самому ставить перед собой задачи и создавать вспомогательные средства для их решения. Руководствуясь одними лишь традиционными правилами и указаниями со стороны, невозможно уйти далеко, ибо задачи слишком разнообразны и постоянно меняются.
Во-вторых, необходим живой контакт с практикой, который, разумеется, может быть приобретен только в результате длительного опыта. Нужно знать, какими средствами располагает техника, чтобы достичь того, что теория показывает как принципиально возможное; нужно знать, к чему способна техника и что она не позволяет реализовать" *.
* Цит. по журн.: Йенское обозрение, 1975, приложение к №1, с. 4.

В своих воспоминаниях о лекциях Аббе знаменитый физик Отто Луммер в начале XX в. писал:

"Аббе редко доводил до конца свой теоретический курс лекций. Тем больше была его радость в том случае, когда он получал возможность ознакомить со своими теориями круг лиц, разбирающихся в этих вопросах... Рука об руку с чисто теоретическими лекциями шло ознакомление с практической оптикой и экспериментальными подтверждениями теории Аббе об образовании изображений от иесамосветящихся объектов... Аббе сам лично демонстрировал неподобие изображения микрообъектов при искусственном диафрагмировании. Это было великолепное время!" *.
* Lummer О., Reiche F. Die Lehre von der Bildenstehung im Mikro-skop von Ernst Abbe. Braunschweig, 1910, S. 4-5. Цит. по: Йенское обозрение, 1966, N 3, с. 18.

У Аббе были тесные дружеские связи с профессором физики Карлом Снеллем. В 1871 г. Аббе женился на дочери Снелля - Эльзе.

Период жизни Аббе с 1866 по 1889 г. связан с деятельностью известного немецкого механика и оптика Карла Цейсса. С самого начала организации в 1846 г. своей фирмы Карл Цейсс старался претворить в жизнь идею "основывать практическое конструирование микроскопов целиком на научной теории и поставить под ее строгий контроль все их изготовление" *.

* Йобст Р. 120-летие фирмы "Карл Цейсе Йена" и 150-летие со дня рождения Карла Цейсса. - Астрон. журн., 1967, т. 44, вып. 1, с. 227-232.

Карл Цейсс

В 1847 г. Цейсс публикует в Ботанической газете объявление о продаже микроскопов с тремя увеличениями в 15х, 30х и 120х. Клиентами Цейсса были в то время профессор ботаники Якоб Маттиас Шлейден (один из основоположников клеточной теории), профессор Е. Шмидт, доктор Хесслинг, профессор Снелль и др.

На протяжении многих лет профессор Шлейден был одним из основных заказчиков микроскопов у Цейсса. Да и сама идея производства микроскопов на предприятии Цейсса принадлежит Шлейдену. Этот ученый по достоинству оценил качество и возможности цейссовских микроскопов и дал им путевку в жизнь.

Постепенно микроскопы Цейсса получили признание и распространение в широких кругах специалистов. Один из первых сотрудников Цейсса, Август Лебер достиг поразительных успехов в деле шлифовки и изготовлении линз. При этом он пользовался методом Й. Фраунгофера: для контроля качества обработки поверхностей линз использовал пробное стекло, а для измерения радиусов кривизны линз - сферометр, конструкция которого была предложена Георгом Рейхенбахом в начале XIX в. Использование пробного стекла для контроля поверхностей линз посредством наблюдения интерференционных "колец Ньютона" являлось надежной гарантией контроля качества обрабатываемых линз.

Рис. 1. Простой микроскоп, изготовленный на фирме "Карл Цейсс" в 1847 г. (а)
и сложный микроскоп, выпущенный фирмой "Карл Цейсс" в 1860 г. (б)

Первыми микроскопами, которые изготавливались на фирме Цейсса, были простые микроскопы (рис. 1,а). Эти микроскопы содержали только одну линзу и устанавливались прямо на футляр для хранения с помощью специальных салазок, передвигающихся вдоль направляющих. В комплект микроскопа входило, как правило, три-четыре сменные линзы (для получения различных увеличений). Наводка на резкость осуществлялась посредством ходового винта, связанного с оправой линзы.

В 1858 г. Цейсе предпринял первую попытку создать сложный микроскоп (рис. 1,б), состоящий из двухлинзового объектива, коллективной линзы и двухлинзового окуляра. В микроскопе была применена система освещения, предложенная самим Цейссом. В 1861 г. в мастерской Цейсса выпускалось уже шесть типов сложных микроскопов. В период с 1846 по 1866 г. предприятие Цейсса изготовило 1000 таких микроскопов.

Число сотрудников Цейсса быстро росло и увеличилось с 10 человек в 1850 г. до 1600 - в 1905 г. Часть сотрудников поступила на работу в фирму после окончания Йенского университета, с которым у фирмы Цейсса установился тесный контакт. Для работы в своей мастерской Цейсе стремился привлечь наиболее одаренных людей. В 1854 г. к нему поступил на работу известный в Йене математик Ф. Б. Барфус. В это время на мировом рынке появились микроскопы с иммерсионными объективами, выпускаемые всемирно известной парижской фирмой "Гартнак". На первых порах Цейсе столкнулся со значительными трудностями в изготовлении иммерсионных объективов. Неудача в изготовлении этих объективов еще раз привела Цейсса к мысли о необходимости привлечения к работе хорошего научного сотрудника, способного оказать действенную помощь в расчете оптических систем микроскопов. Таким сотрудником стал Эрнст Аббе.

В первый год своей работы у Цейсса Аббе пытался перестроить производство оптических инструментов на научной основе. Создававшиеся до того оптические приборы изготовлялись с использованием эмпирических методов.

О необходимости перехода от эмпирических методов к теоретическим расчетам, предварявшим создание того или иного оптического прибора, Аббе в 1873 г. писал:

"В руководствах но получению микроизображений лишь случайно затрагивается тот факт, что конструирование микроскопа и его постоянное усовершенствование было и остается до сих пор почти исключительно делом эмпирики, удачного и продолжительного экспериментирования опытного практика. Иногда, впрочем, ставится вопрос, почему теория, позволяющая с достаточной точностью предсказать особенности функционирования готовых микроскопов, не может одновременно использоваться при их конструировании, т.е. почему не удается изготавливать по теоретически разработанным правилам оптические инструменты этого типа, так же, как, например, со времен Фраунгофера обстоит дело со зрительными трубамщ, а в последнее время - с оптическими объективами фотографических камер. Причину продолжительного использования эмпирических методов в общем случае ищут в технических трудностях, связанных с изготовлением приборов. Ошибочно предполагают, что невозможно с требуемой точностью выдержать при создании объективов микроскопов предписанные размеры для отдельных элементов их конструкции" *.
* Abbe E. Gesammelte Abhandlungen. Jena, 1904, Bd. I, S. 45.

И далее:

"Внимательный учет научных и технических вспомогательных средств, находящихся в распоряжении практической оптики, а также обсуждение в ходе теоретической дискуссии различных трудностей и решающих условий привели к подтвержденному конечным успехом убеждению, что при теперешнем состоянии оптической техники изготовление линз и линзовых систем с предписанными размерами всех элементов и с гарантирующей высокое качество точностью не является делом более трудным, а скорее более легким, чем удовлетворение другим требованиям, предъявляемым в каждом конкретном случае" *.
* Ibid., S. 46.

Аббе показал, что разрешающая способность микроскопов не беспредельна: она ограничена волновой природой света. Поэтому нельзя разглядеть в микроскоп объект, размеры которого меньше половины длины световой волны (т.е. меньше 0,25 мкм). Но даже для достижения указанного предела нужно было научиться рассчитывать оптическую систему микроскопа, свободную от многочисленных аберраций (ошибок), которыми эта система обладает. В решении этих: вопросов Аббе достиг блестящих результатов. Открытый Аббе в 1870 г. "закон синусов" сыграл огромную роль в развитии научных методов расчета оптических систем. При несоблюдении этого закона точки предмета, близко расположенные к оптической оси, изображались нерезко.

Выполненные Аббе в 1871 - 1873 гг. работы позволили создавать объективы микроскопов на основе строгих расчетов. Микроскопы, выпускавшиеся фирмой Цейсса, стали лучшими микроскопами в мире. Вспоминая впоследствии об этом периоде своей жизни, Аббе писал:

"Вот уже в течение некоторого времени микроскопические системы, отвечающие до известной степени современным требованиям, от начала до конца изготавливаются согласно теоретическим предписаниям.
При этом параметры рассматриваемых устройств рассчитываются на основе точного исследования применяемых материалов вплоть до последних подробностей: каждого закругления, каждой оптической толщины, каждого светового диаметра линзы. В результате совершенно исключается эмпирический подход. Для каждого подлежащего обработке стекла прежде всего с помощью спектрометра определяются оптические константы для пробной призмы... Отдельные элементы конструкции изготавливаются согласно предписанным размерам с возможно более высокой точностью. Затем производится сборка конструкции. Только в случае сильных объективов один параметр конструкции (расстояние между линзами) до настоящего времени остается изменяющимся, для того чтобы можно было вновь компенсировать неизбежные незначительные погрешности работы" *.
* Ibid., S. 131.

В 1876 г. фирма Цейсса отмечала выпуск 3000-ного микроскопа. В том же году Аббе, согласно заключенному с ним контракту, стал равноправным участником этой фирмы. Однако Аббе не был полностью удовлетворен достигнутыми результатами.

"В течение двух последних десятилетий, - писал он, - в данной области ничего не было сделано, если смотреть по существу и судить с точки зрения перспектив развития микроскопических исследований, что могло хотя бы отдаленно сравниться с прогрессом, принесшим славу Плесслю и Оберхойзеру среди наших предшественников, с тем, чего в свое время добился Амичи, что могло встать в один ряд с усовершенствованиями, внесенными в технику изготовления объективов Андре Россом в сороковые годы в Англии, или важными достижениями в области иммерсионных линз, обусловленными работами Гартнака. - и добавляет: Автору, желая избежать неправильного толкования сказанного и упреков по поводу недооценки последних достижений, хотелось бы добавить, что его суждение относится в такой же степени к собственным многолетним работам в данной области, как и к исследованиям других ученых" *.
* Ibid., S. 131-132.

Аббе хорошо понимал, что в борьбе с хроматическими аберрациями объективов микроскопов он еще не одержал полной победы. Улучшению аберрационных характеристик объективов мешало также отсутствие необходимого ассортимента оптического стекла с различной относительной дисперсией. Много усилий было затрачено Аббе, чтобы побудить стекольные мастерские изготовлять новые сорта оптического стекла с определенными свойствами.

Во времена Аббе (вторая половина XIX в.) уже было известно, что видимый оптический диапазон - это довольно узкая область оптического спектра, находящаяся в интервале от 434,1 нм (ртутная линия спектра G') до 766,5 нм (красная линия спектра А' принадлежащая водороду). Слева этот видимый диапазон граничит с ультрафиолетовой областью спектра, а справа - с инфракрасной.

Аббе предложил выделить в видимом оптическом диапазоне спектра следующие опорные точки:

Линии спектра	A'	C	D	F	G
Длина волны, нм.	766,5	656,3	589,3	486,1	434,1

Чтобы сопоставить свойства различных оптических стекол, можно воспользоваться значениями показателей преломления для каких-либо двух длин волн, например: С и F. Разность показателей преломления (n_F-n_C) называют средней дисперсией.

1 / l = (n_F- n_C) / (n_D - 1).

Аббе установил, что значение одной только величины средней дисперсии недостаточно для полной характеристики хроматических свойств той или иной оптической среды. Поэтому Аббе предложил пользоваться понятием относительной дисперсии, определяемой отношением средней дисперсии к разности между основным показателем преломления среды и единицей:

Величина v, обратная относительной дисперсии, вошла в прикладную оптику под названием коэффициента дисперсии, или числа Аббе. Для оптических стекол различных марок числа Аббе колеблются в пределах от 75 до 16.

В 1876 г. Аббе едет в Лондон на Международную выставку научных приборов. Что же увидел Аббе на этой выставке? Прежде всего его поразило многообразие выставленных здесь микроскопов и принадлежностей к ним. Наряду с известными английскими фирмами в выставке приняли участие такие немецкие фирмы, как "Зейгерт", "Шмидт и Хенш", "Карл Цейсе", "Эрнст Лейтц", французская фирма "Наше".

Фирма Цейсса демонстрировала микроскоп с осветительным аппаратом Аббе. Грубая наводка в этом инструменте осуществлялась посредством зубчатой рейки, а точная - микрометренным винтом. Наклонный штатив микроскопа позволял применять совместно с ним фотографические камеры для осуществления микросъемок объектов наблюдения. В комплект микроскопа Цейсса входил набор объективов с фокусными расстояниями от 0,7 до 30 мм.

Особое внимание Аббе привлекли стереонасадки к микроскопам, дающие возможность осуществлять бинокулярное наблюдение. Впоследствии Аббе разработал свою собственную конструкцию стереоскопического окуляра, который вставлялся в верхнюю часть трубки микроскопа вместо обычного окуляра. Тем самым с помощью любого микроскопа можно было осуществлять стереоскопические наблюдения.

Сделаем небольшое отступление и посмотрим, как качество оптического стекла влияло на развитие оптического приборостроения. Телескопы Г. Галилея (1609 г.) состояли из линз, изготовленных из стекла одного-единственного сорта. Однако уже Галилей понимал, что стекло для изготовления линз для очков и для зрительных труб должно быть совершенно различно и использование очковых линз в зрительных трубках совершенно неприемлемо. Изображения, наблюдаемые в телескоп Галилея, были сильно искажены аберрациями (в первую очередь сферической и хроматической).

Первым шагом на пути борьбы с хроматическими аберрациями было открытие в 1666 г. И. Ньютоном явления дисперсии света и попытка создания ахроматического объектива. Такой объектив был создан, однако, лишь в 1757 г. английским оптиком Д. Доллондом. Ахроматический объектив Доллонда состоял из комбинации двух линз, изготовленных из стекла с различной дисперсией - крона * и флинта **. Флинт был открыт практически случайно при попытке улучшить светопропускание стекла из крона, которое в то время имело ярко выраженный зеленый оттенок. Очень скоро было установлено, что новое стекло (флинт) наряду с более высоким светопропусканием имеет почти в два раза большую дисперсию, чем стекло из крона. Сочетание линз, изготовленных из стекол с различной дисперсией (крона и флинта) дало возможность значительно улучшить качество изображения, даваемого оптическими инструментами различного назначения.

* Крон - оптическое стекло с малой дисперсией. В его состав входят кремнезем, борный ангидрид, окислы алюминия и другие вещества.
**Флинт - оптическое стекло, содержащее большое количество окиси свинца. Благодаря этому флинты обладают большим, чем другие сорта стекол, показателем преломления и большей дисперсией.

В 1814 г. на основе оптических мастерских в Бенедиктбейерне была основана немецкая фирма "Утцшнейдер и Фраунгофер". Выпускаемые этой фирмой оптические инструменты получили широкое распространение во всем мире. Фраунгофер значительно улучшил технологию производства оптического стекла. Совместно с П.Л. Гинаном он внес существенные усовершенствования во все процессы изготовления оптического стекла и наладил фабричное производство хороших флинтов и кронов.

В 1829 г. появляется первое сообщение об опытах известного немецкого химика Деберейнера по выплавке оптического стекла в Йене.

Крупные денежные средства

для организации производства оптического стекла в Йене Деберейнеру предоставил великий Гёте. Однако расцвет Йенского оптического производства связан прежде всего с именем немецкого стеклохимика доктора Отто Шотта. В 1884 г. Шотт знакомится с Аббе и принимает его предложение основать в Йене фирму по производству оптического стекла.

Отто Шотт

Успех к Щотту пришел не сразу. Сначала была полоса неудач: не удавалось достигнуть однородности расплавов стекла. Наконец Шотту удалось решить проблему получения высококачественного оптического стекла с заранее заданными свойствами. Им также была исследована взаимосвязь между показателем преломления и составом расплава стекла. В своем письме к Шотту Аббе отмечал:

"Я считаю большим успехом то, что Вам удалось получить в маленьких тиглях пробные плавки такого качества, что теперь стало возможным полное их исследование. Пока для получения одной-единственной призмы, пригодной для исследования, все еще требуется изготовление проб весом от 60 до 80 футов, о каком-либо систематическом опробовании новых комбинаций не может быть и речи. Ваши пробные плавки позволяют теперь раскрыть многообразные оттенки оптических свойств стекла, о которых раньше нельзя было даже мечтать при существующих до слх пор методах исследования" *.
* Цит. по журн.: Йенское обозрение, 1965, № 1, с. 77.

Практически все виды оптического стекла Шотта (кронгласа) были получены на щелочно-боросиликатных основах, к которым затем добавлялись различные специальные окислы. Шоттом была также разработана специальная номенклатура оптических стекол, которая включала обозначение сорта стекла и порядковый номер. По обозначению сорта стекла можно было судить о его примерном составе.

Отличительной особенностью деятельности Шотта была его способность внедрять результаты лабораторных опытов в производственную практику. Ему также принадлежит идея использования регенеративной газовой печи Сименса для варки сортов стекла, требующих высоких температур плавки. Шоттом был разработан метод литья жидкого стекла в предварительно разогретые формы. Этот способ получил название "йенского метода".

О связях фирм Шотта и Цейсса очень красноречиво свидетельствовала записка, хранившаяся ранее в фондах Правления петербургских Обуховского и Ижорского заводов. В ней, в частности, говорится:

"...завод Шотта находится в очень тесной зависимости от завода Цейсса, в очень же сравнительно непродолжительном времени он перейдет и в полную его собственность. Цейсе же, обладая огромными средствами, постарается в настоящее время монополизировать оптическую промышленность всего мира, одни оптические заводы скупая, с другими вступая в различные соглашения;
...Таким образом, Цейсе, имея в своих руках главный источник оптического стекла, может поставить и, несомненно, поставит не вошедшие с ним в соглашение заводы в безвыходное положение, лишив их сырого материала для производства" *.
* Бахрах А. М. Из истории оптического приборостроения. М.: Машгиз, 1951, с. 177.

Действительно, в июне 1891 г. стекольный завод Шотта и фирма Цейсса объединились в одно предприятие. Об этом свидетельствует следующий документ, подписанный Аббе и Цейссом 30 июня 1891 г.:

"Нижеподписавшиеся сообщают всему персоналу оптической мастерской и завода по производству стекла следующее:
Во имя обеспечения делового руководства и уверенного экономического функционирования обоих предприятий, а также для того, чтобы обеспечить более надежную гарантию процветания предприятий в будущем, чем это могли бы сделать частные предприниматели, мы, учитывая заинтересованность большого числа лиц в дальнейшем процветании данных предприятий, согласились отказаться от нашего двустороннего участия в деле и передать все связанные с предприятиями права фирмы «Карл Цейсс», а также фирмы «Шотт и товарищи» юридическому лицу - фонду Карла Цейсса в Йене, основанному в 1889 г. Цели и конституция фонда будут объяснены сотрудникам одновременно с обнародованием данного документа в объявлении великогерцогского Государственного министерства. В соответствии с вышесказанным мы с этого дня выходим из названных фирм, тогда как фонд Карла Цейсса в качестве теперешнего единственного владельца оптической мастерской и единственного совладельца завода по производству стекла вступает во все наши права и обязанности, в том числе права и обязанности, относящиеся к нашим сотрудникам. Покидая таким образом наши посты владельца, соответственно совладельца предприятий, мы бы хотели выразить сотрудникам обоих предприятий нашу сердечную благодарность за оказанное нам до сих пор доверие и за усердие, проявленное на службе общему делу. Одновременно мы желаем и надеемся, что наши коллеги с таким же доверием и усердием будут работать и при наших правопреемниках" *.
* Цит. по кн.: Auerbach F. Ernst Abbe: Sein Leben, sein Wirken, seine Personlichkeit. Leipzig, 1918, S. 349-350.

Начиная с 1883 г. Аббе провел серию опытов с объективами, составленными из комбинации линз, изготовленных из флюорита и новых сортов стекол. К середине 1886 г. Аббе создал объективы, в которых обеспечивалась хроматическая коррекция для многих цветов.

Рис. 2. Общий вид микроскопов, выпускаемых фирмой "Карл Цейсе" в конце XIX в.

Колоссальная вычислительная работа, необходимая для расчета новых оптических систем, побудила Аббе к привлечению новых специалистов - расчетчиков оптических систем. Среди них наиболее талантливым оказался Пауль Рудольф.

Аббе познакомился с Рудольфом в начале 1886 г. Поначалу Аббе предложил Рудольфу заняться расчетом апохроматических объективов микроскопов, а также объективов биноклей. Однако скоро по инициативе Рудольфа фирма Цейсса стала изготовлять и фотографические объективы. В 1891 г. был создан объектив-анастигмат "Протар", а в 1902 г. Рудольф рассчитал известный теперь во всем мире четырехлинзовый фотообъектив "Тессар".

Но Аббе вел не только научную работу. Он продолжал преподавать в Йенском университете. Например, в зимнем семестре 1897/98 г. Аббе читал курс лекций по дифракции света, читал но три часа подряд. Эти лекции привлекали широкую аудиторию слушателей, и их посещали выдающиеся ученые Германии (Ганс Бейгехольд, Отто Эппенштейн, Фридрих Мартенс, Оскар Ланге, Пауль Шмидт и др.).

К концу XIX в. фирма Цейсса стала выпускать практически все виды оптических приборов и инструментов, в том числе совершенно новые, построенные по расчетам и чертажам Аббе и его сотрудников. Так, например, начиная с 1893 г. фирма Цейсса начала выпускать призменный бинокль, конструкция которого была предложена Аббе. Призменные бинокли Аббе завоевали в конце XIX в. огромную популярность.

Успехи, достигнутые Аббе в области технической оптики, вскоре стали известны во всем мире.