350여년 전, 크리스티안 호이겐스(Christiaan Huygens)는 자신의 망원경이 지구상에서 최고라고 자랑스럽게 말했습니다. 그는 그것으로 토성의 달인 타이탄을 발견했지만, 이탈리아 과학자들은 자신들의 망원경으로 뒤를 쫓고 있었습니다. 가장 오래된 렌즈에 대한 Boerhaave 박물관의 연구는 이제 초기 망원경 제작자의 연마 관행과 누가 최고였는지에 대한 질문을 밝혀줍니다.
현대 기준으로 볼 때, 네덜란드 천문학자 크리스티안 호이겐스가 1655년에 하늘을 스캔한 자료는 어린이 장난이었습니다. 어쩌면 그보다 더 적을 수도 있습니다. 그가 직접 만든 망원경의 성능은 요즘 어린이 망원경이나 쌍안경을 능가한다. 하지만 토성 근처에서 빛의 한 점을 감지하는 것만으로도 충분했습니다. 호이겐스는 토성의 가장 큰 위성인 타이탄을 발견했습니다.
Huygens는 자신과 그의 형제 Constantijn이 세계 최고의 렌즈를 만들었다고 자랑스럽게 발표했습니다. 그들은 함께 약 30개의 렌즈를 견인했으며, 그 중 대부분은 현재 라이덴(Leiden)에 있는 Boerhaave 박물관이 소유하고 있습니다. 박물관 큐레이터인 Tiemen Cocquyt는 “Huygens는 선명화 과정을 매우 빠르게 마스터했습니다. 하지만 그와 그의 형제가 실제로 세계 최고의 렌즈를 만들었는지 여부는 여전히 의문의 여지가 있습니다. 그러한 발언으로 그는 아마도 Eustachio Divini와 Giuseppe Campani와 같은 몇몇 이탈리아 렌즈 샤프너들의 기분을 상하게 했을 것입니다.”
호이겐스 형제였든 이탈리아의 '경쟁자'였든, 일반적으로 당시의 렌즈 선명 기술에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이는 당시 과학이 겪고 있던 격동적인 발전의 필수적인 부분이었습니다. Huygens와 같은 샤프너는 자신의 작업에 대한 설명을 거의 남기지 않았습니다. 이제 그라인딩 문화에 대해 배울 수 있는 유일한 방법은 렌즈 자체를 자세히 살펴보는 것입니다. 17세기 전반부터 전 세계적으로 10~15개의 렌즈가 보존되었습니다.
Cocquyt는 2015년에 NWO로부터 17세기와 18세기의 연마 관행을 연구하기 위한 보조금을 받았을 때 Boerhaave 박물관의 렌즈 컬렉션만 보는 것이 아니라는 것을 즉시 깨달았습니다. 그는 여러 유럽 박물관을 방문하고 알려진 가장 오래된 렌즈 중 일부를 검사하는 이동식 레이저 장치를 개발했습니다. 이런 식으로 17세기 연마가들의 작업은 나노미터 단위로 매핑됩니다. 부수적으로 우리는 이제 호이겐스의 렌즈가 실제로 얼마나 좋은지 알게 되었습니다.
eBay에서 모임
Cocquyt의 대학시절 온라인 마켓플레이스 eBay에서 실제로 시작된 것은 과학입니다. 그런 다음 그는 그러한 광학 측정 설정의 프로토타입을 작업하고 있었고 부품을 찾기 위해 현장을 샅샅이 뒤졌습니다. "저는 고장난 부품 공장이 있어서 거의 무료로 부품을 구입할 수 있기를 바랐습니다."라고 그는 반짝이는 커다란 렌즈가 들어 있는 서류가방을 열며 말했습니다. "내 생각에 이 사본의 새 가격은 수만 유로에 달할 것으로 추정됩니다. 그 중 일부만 지불했습니다."
Cocquyt는 자신의 기술적 독창성에 크게 의존해야 했습니다. 그러나 수집된 광학 장치와 자체 작성 소프트웨어로 구성된 다양한 측정 설정을 통해 그는 10년 만에 렌즈 검사를 위한 전문 기계보다 열등하지 않은 상대적으로 저렴하고 완전한 기능을 갖춘 광학 측정 설정을 개발할 수 있었습니다. Cocquyt는 "가격은 약 1톤입니다."라고 말합니다. “우리는 그 돈이 없습니다.”
하지만 자신이 가지고 있지 않더라도 기존 장치를 사용하는 것은 어떨까요? 실제로 Cocquyt는 갈릴레오 갈릴레이의 렌즈가 이전에 광학 실험실에서 측정된 적이 있다고 말했습니다. “비교 연구를 할 때는 동일한 장치로 모든 렌즈를 측정하는 것을 선호합니다.”라고 그는 말합니다. “이 렌즈들을 체계적으로 살펴보는 것이 매우 중요하다고 생각했어요. 그러나 그것은 문제가 됩니다. 박물관은 오래되고 깨지기 쉬운 물건을 운반하는 것을 좋아하지 않습니다. 이제 저는 이 설정을 사용하여 차에 타서 렌즈를 살펴봄으로써 이러한 문제를 극복했습니다. 연구 범위가 훨씬 넓어졌습니다.”
매핑 렌즈
이 장치는 소위 간섭계입니다. 이는 레이저 빛이 렌즈(측정 대상)를 두 번 통과한 다음 스스로 간섭합니다. 두 광선이 한 지점에 떨어지면 그곳에서 서로를 마취하거나 증폭시킵니다. 이 트릭은 렌즈의 작동을 매우 정밀하게 매핑합니다. “우리는 실제로 일종의 고도 지도인 렌즈의 모양을 측정합니다. 일반적으로 몇 나노미터까지 정확합니다.”라고 Cocquyt는 말합니다. "이 카드는 렌즈의 절단 품질에 대해 많은 것을 말해줍니다."
지난 한 해 동안 Cocquyt는 그의 라인업에 여러 개의 렌즈를 보유했습니다. 라이덴의 호이겐스 제품뿐만 아니라 스위스 개인 소장품의 캄파니 제품도 있습니다. 그는 1617년에 망원경을 가지러 베를린으로 운전했는데, 이는 현존하는 가장 오래된 사례 중 하나입니다.
완벽한(볼록) 렌즈는 소위 쌍곡선 모양을 갖습니다. 오늘날 렌즈는 수십 나노미터까지 완벽한 프로파일로 연마되지만 17세기 그라인더는 훨씬 덜 정확한 작업을 수행했습니다. 높이 프로필을 보면 이상적인 모양과 큰 차이가 있음을 알 수 있습니다. 그 결과, 확대한 이미지가 덜 선명해졌습니다. 우연히도 렌즈의 외부(보통 덜 완벽함) 영역을 보호하는 조리개를 사용하면 부분적으로 극복할 수 있는 문제가 있습니다.
호이겐스 대 캄파니
Cocquyt는 측정 장치에 네덜란드와 이탈리아 전문가의 렌즈를 사용했습니다. 예를 들어 Campani의 렌즈에 비해 Huygens의 렌즈는 일반적으로 매우 컸습니다. 예를 들어 4.6cm(Campani)와 9.6cm(Huygens)의 표본을 비교했습니다. Cocquyt는 “원칙적으로는 큰 렌즈가 더 좋지만 품질이 충분해야 합니다.”라고 말합니다. “이 정도 크기의 렌즈는 더 넓은 표면적 때문에 올바른 모양을 얻기가 더 어렵습니다. 샤프닝 중에 문제가 발생하면 렌즈 전체를 즉시 사용할 수 없습니다. 크기와 품질 사이에는 미묘한 균형이 있습니다.”
호이겐스 형제가 만든 그 대형 렌즈는 정말 세계 최고였나요? Cocquyt는 렌즈의 외부 영역이 이상적인 모양, 특히 앞서 언급한 초대형 9.6cm에서 상당히 벗어난 것을 확인했습니다. 그는 또한 횡격막을 사용하여 자신을 구했다고 의심합니다. “실제로 그 덕분에 그는 렌즈의 '가장 나쁜' 부분을 꺼낼 수 있었습니다. 렌즈의 중심 부분이 정말 좋았습니다. 이는 이 렌즈의 성능이 경쟁사인 Campani의 렌즈와 비교될 수 있다는 것을 의미합니다. 그래서 그들은 거의 비슷했습니다."라고 Cocquyt는 말했습니다.
17세기 중반부터 렌즈의 품질이 향상되어 더 이상 조리개를 사용할 필요가 없게 되었습니다. Cocquyt는 Campani의 렌즈가 계속 커지고 있으며 좋은 품질을 유지하고 있다고 말합니다. 렌즈는 수십 년 전과 달리 전체 표면에 걸쳐 올바른 모양을 갖고 있었습니다. 우리는 Campani가 어떻게 그렇게 했는지 추측할 수 있을 뿐입니다. 그러나 "그의 망원경은 다른 과학자들의 망원경보다 더 선호된다"는 호이겐스의 말은 그때쯤이면 확실히 시대에 뒤떨어진 말이었습니다. Cocquyt:“논쟁을 벌이는 과학자들 사이에서 Campani는 결국 확실한 연마의 대가가 되었습니다.”
Cocquyt는 렌즈를 꼼꼼하게 측정함으로써 렌즈가 빛을 어떻게 구부리고 이미지를 확대하는지 정확히 알고 있습니다. 이를 통해 그는 호이겐스 망원경을 통해 '허구적으로' 볼 수 있고, 예를 들어 그가 1655년에 토성을 어떻게 봤는지 볼 수 있습니다. 행성의 현대적인(예리한) 이미지가 컴퓨터에 입력되고, 컴퓨터는 가스 거인의 이미지가 어떻게 떨어졌는지 계산합니다. 망원경을 통해. 그것은 행성의 고리를 두 개의 부속물로 보여줍니다. Cocquyt는 "Huygens가 토성을 어떻게 보았는지 정말로 알고 싶다면 렌즈를 망원경에 넣고 지붕 위로 올라가야 합니다"라고 말합니다. "안타깝게도 이 독특한 제품에는 그런 옵션이 없습니다."
