350 年以上前、クリスティアン・ホイヘンスは自分の望遠鏡が地球上で最高のものであると誇らしげに述べました。彼はそれを使って土星の衛星タイタンを発見しましたが、イタリアの科学者たちは独自の望遠鏡で彼の後を追っていました。ボーアハーベ博物館による最古のレンズに関する研究により、初期の望遠鏡製作者の研磨作業と、誰が最も優れていたかという問題に光が当てられました。
現代の基準からすれば、オランダの天文学者クリスティアン・ホイヘンスが 1655 年に空をスキャンした材料は子供の遊びでした。もしかしたらそれよりも少ないかもしれません。彼が自作した望遠鏡の性能は、今では子供用の望遠鏡や双眼鏡に追い越されています。それでも、土星の近くに光の斑点を検出するには十分でした。ホイヘンスは土星最大の衛星であるタイタンを発見しました。
ホイヘンスは、自分と弟のコンスタンティンが世界最高のレンズを作ったと誇らしげに発表しました。彼らは合わせて約 30 個のレンズを牽引しており、その大部分は現在ライデンのブールハーベ博物館に所蔵されています。 「ホイヘンスは研ぎのプロセスを非常に早く習得しました」と博物館の学芸員、ティーメン・コック氏は言う。これらの発言で、彼はおそらくエウスタチオ ディヴィーニやジュゼッペ カンパーニなど数人のイタリアのレンズ研ぎ師を怒らせたでしょう。」
それがホイヘンス兄弟であれ、イタリアの「競争相手」であれ、当時の科学の激動の発展の重要な部分であったレンズ研磨の技術については、一般にほとんど知られていない。ホイヘンスのような研ぎ師は、自分の仕事についての説明をほとんど残していません。現在、研削文化について学ぶ唯一の方法は、レンズ自体を詳しく見ることです。 17 世紀前半から世界中で 10 ～ 15 個のレンズが保存されています。
コキット氏は、2015 年に NWO から 17 世紀から 18 世紀の研磨慣行を研究する助成金を受け取ったとき、ブールハーベ博物館のレンズ コレクションをただ見るだけではいけないとすぐに気づきました。彼はモバイル レーザー セットアップを開発し、それを使用してヨーロッパのいくつかの博物館を訪問し、既知の最古のレンズのいくつかを上映しました。このようにして、17 世紀の研磨職人の仕事がナノメートル単位でマッピングされます。混獲物として、ホイヘンスのレンズが実際にどれほど優れていたかを知ることができました。
eBay での集まり
この科学は、コキット氏が学生時代にオンライン市場 eBay で実際に始まったものです。その後、彼はそのような光学測定セットアップのプロトタイプに取り組んでおり、部品を求めて現場を探し回っていました。 「壊れた部品工場があれば、ほとんどタダで買えると思っていました」と彼は、中に大きな光沢のあるレンズが入ったブリーフケースを開けながら言いました。 「このコピーの新品価格は数万ユーロだと思いますが、私はその一部を支払いました。」
コケットは技術的な創意工夫に大きく依存しなければなりませんでした。しかし、その後、収集した光学部品と自作のソフトウェアを使用してさまざまな測定セットアップを作成し、10 年後には、レンズをチェックするための専門的な機械に劣らない、比較的手頃な価格の本格的な光学測定セットアップを開発することができました。 「価格は約1トンです」とコケット氏は言う。 「そんなお金はありません。」
しかし、たとえ自分で持っていなくても、既存のデバイスを使用してみてはいかがでしょうか?実際、コキット氏は、ガリレオ・ガリレイのレンズは以前に光学実験室で測定されたと述べています。 「比較研究を行うときは、すべてのレンズを同じ装置で測定することを好みます」と彼は言います。 「これらのレンズを体系的に見ることが非常に重要だと思いました。しかし、それは問題です。博物館は、これらの古くて壊れやすい品物の輸送を好みません。今では、このセットアップで車に乗り込み、レンズに行くことでそれを克服しています。研究の範囲は非常に広いです。」
マッピング レンズ
このデバイスはいわゆる干渉計です。レーザー光が (測定対象の) レンズを 2 回通過し、その後干渉します。2 つの光線が点に到達し、そこで互いに麻酔または増幅します。このトリックにより、レンズの動作が高精度にマッピングされます。 「私たちは特に、レンズの形状を測定しますが、これは実際には一種の標高図です。通常、精度は数ナノメートルです」とコキット氏は言います。 「このカードは、レンズのカット品質について多くを語っています。」
過去 1 年間、コケット氏はいくつかのレンズをラインナップに加えていました。ライデンのホイヘンスの作品だけでなく、スイスの個人コレクションからのカンパーニの作品も。彼は、現存する最古の望遠鏡の 1 つである 1617 年製の望遠鏡を取りにベルリンまで車で行きました。
完全な（凸）レンズは、いわゆる双曲線の形状をしています。現在、レンズは数十ナノメートルの完璧なプロファイルに研磨されていますが、17 世紀の研磨機は精度が大幅に低下していました。高さプロファイルを見ると、理想的な形状から大きく乖離していることがわかります。その結果、拡大した画像の鮮明さが低下しました。ちなみに、この問題は、レンズの外側 (通常は完全ではない) 領域を保護する絞りを使用することで部分的に克服できます。
ホイヘンス対カンパーニ
コッキット氏の測定装置には、オランダとイタリアの巨匠によるレンズが使用されていました。たとえばカンパーニのレンズと比較すると、ホイヘンスのレンズは通常非常に大きかった。たとえば、4.6 センチメートル (カンパニ) と 9.6 センチメートル (ホイヘンス) の標本が比較されました。 「原則として、レンズは大きい方が優れていますが、その場合は十分な品質が必要です」とコキット氏は言います。 「このサイズのレンズは表面積が大きいため、正しい形状にするのがより困難になります。研ぎ中に何か問題が発生すると、レンズ全体がすぐに使用できなくなります。サイズと品質の間には微妙なバランスがあります。」
ホイヘンス兄弟のあの大きなレンズは本当に世界最高だったのでしょうか？コキット氏は、レンズの外側の領域、特に前述の特大の 9.6 センチメートルが理想的な形状からかなり逸脱していることに気づきました。彼はまた、横隔膜を使用することで自分が救われたのではないかと疑っています。 「これにより、彼は実際にレンズの「最悪の」部分を取り除くことができました。確かにレンズの中心部は良好で、このレンズの性能は競合他社のカンパーニと比較できることを意味します。つまり、彼らはほぼ同じくらい優れていたのです」とコケット氏は言いました。
17世紀半ばからレンズの品質が向上し、その頃から絞りは必要なくなりました。コキット氏は、カンパニのレンズは大型化し続けたが、依然として良好な品質を維持していると述べた。数十年前とは異なり、レンズは全面にわたって適切な形状をしていました。カンパーニがどのようにしてそれを行ったのかは推測することしかできません。しかし、「彼の望遠鏡は他の科学者の望遠鏡よりも好まれている」というホイヘンスの言葉は、その時点では確かに時代遅れになっていた。コッケット:「議論を交わす科学者たちの間で、カンパニは最終的に誰もが認める研磨の達人となった。」
コキット氏はレンズを注意深く測定することで、レンズがどのように光を曲げ、どのように画像を拡大するかを正確に把握しています。これにより、彼はホイヘンスの望遠鏡を通して「架空の」様子を見て、たとえば 1655 年に土星をどのように見たに違いないのかを確認することができます。惑星の現代の (鮮明な) 画像がコンピューターに入力され、巨大ガス惑星の画像がどのように落ちたかが計算されます。望遠鏡を通して。惑星の環が 2 つの付属物として示されています。 「ホイヘンスが土星をどのように見たのか本当に知りたければ、望遠鏡にレンズを入れて屋根に登らなければなりません」とコキット氏は言う。 「残念ながら、これらのユニークなアイテムではそれはオプションではありません。」