Кошки на пленке
Эдвард Мейбридж, художник, получил первую в истории серию мгновенных фотографий и использовал их для того, чтобы рассмотреть движение живых существ. Этьен-Жюль Марей, ученый, развил эту технику и превратил ее в самый строгий и точный из научных инструментов, предназначенных для изучения движения животных, людей и различных объектов. Кроме того, в процессе работы он заложил основы для киноиндустрии. Занимаясь научным исследованием движения — а он собрал невероятный объем данных в этой области, — Марей как бы мимоходом проиллюстрировал фотографиями движение переворачивающейся в воздухе кошки и потряс тем самым мировое физическое сообщество.
Марей родился в 1830 г. (тогда же, когда и Мейбридж) во французском городе Бон и был единственным сыном Мари-Жозефины и Клода Марей. Семья была достаточно состоятельна, поскольку Клод работал сомелье в Боне, крупном винодельческом центре. О нем тоже можно рассказать историю, уже несколько раз повторенную в этой книге. С раннего возраста юный Этьен-Жюль демонстрировал ум и склонность к занятиям механикой: у него были «умные руки». Поступив в 18 лет учиться в местный колледж, он не только показал великолепные успехи в учебе и завоевал множество наград, но и подружился с коллегами-студентами: пользуясь навыками механика, он делал для них хитроумные игрушки.
Испытывая страсть к машинам и имея навыки работы с ними, Марей мечтал учиться на инженера. Однако — и здесь история вновь повторяется — его отец хотел, чтобы сын стал врачом. Так что в 1849 г. Этьен-Жюль поступил в медицинскую школу в Париже. Несмотря на то что медицину в качестве профессии молодой человек выбрал под давлением, учился он хорошо и, более того, выделялся среди студентов новаторским и творческим мышлением.
Поворотным пунктом для Марея, судя по всему, стала возможность поработать в 1854 г. какое-то время в лаборатории физиолога — доктора Мартина Магрона. Физиологию можно определить как науку о том, как действуют и работают живые организмы и их взаимосвязанные части; в частности, в нее входит изучение того, как выполняют свою функцию суставы, мышцы и различные органы живого существа. Для склонного к механике Марея это было точное попадание, и в конечном итоге он сосредоточился на изучении системы кровообращения. В 1859 г. Марей защитил диссертацию на тему «Циркуляция крови в нормальных и патологических состояниях», и вскоре после этого разработал свой первый диагностический медицинский аппарат — сфигмограф, способный непосредственно измерять и вычерчивать на листе бумаги пульс человека на запястье.
В этом аппарате биение человеческого пульса создавало давление и заставляло штифт двигаться вверх и вниз, оставляя следы на листе покрытой сажей бумаги, которую протягивал под ним специальный часовой механизм. Пульс животных измеряли и раньше, но Марей первым придумал устройство, способное измерять его без использования инвазивного зонда, который надлежало вводить в исследуемый организм. Медики сразу же признали сфигмограф важным медицинским инструментом и стали активно им пользоваться. В результате довольно мрачной случайности дела Марея пошли еще лучше после неудачи другого врача, о которой рассказано ниже:
Месье Бруардель однажды рассказал мне, что Наполеон III, прослышав о сфигмографе, послал за Мареем, которого попросили провести несколько демонстрационных экспериментов. Среди линий [пульса], полученных при помощи аппарата у присутствующих, он заметил одну линию, которая ясно указывала на аортальную недостаточность. Через несколько дней человек, сфигмограмма которого показала эту патологию, был найден мертвым в постели; он пал жертвой одного из тех обморочных припадков, которые так часто случаются при той сердечной болезни, которую сфигмограф показал Марею.
Примерно в это же время медицинская карьера Марея переживала серьезные трудности. После защиты диссертации он успешно сдал квалификационный экзамен на право работать врачом, но провалил другой, сдача которого позволила бы ему преподавать медицину. Поэтому Марей открыл в Париже медицинскую практику, но прогорел всего через год. Поскольку никаких других вариантов у него не осталось, он объявил себя частным исследователем физиологии; деньги на работу брал из авторских отчислений за изобретение сфигмографа и зарабатывал частными уроками. В доме, где Марей и жил, и работал, собрался чудный зверинец из разных существ, ожидавших своей очереди на изучение в движении. Один из коллег, посетивший его в 1864 г., так описывал обстановку в доме:
Это место, служившее не только лабораторией, но и зверинцем, имело незабываемый вид. Первый взгляд на него произвел такое впечатление, что воспоминание навсегда осталось со мной в ряду тех, что при обращении к ним неизменно проявляются подобно еще влажным чернилам свежего оттиска гравюры.
В безупречном порядке того рода, в котором теряется всякая срочная работа, среди всевозможных научных аппаратов и инструментов, как классических, так и вчера изобретенных — ибо новой науке нужны новые инструменты, — располагались клетки, аквариумы и населявшие их существа: голуби, канюки, рыбы, рептилии, змеи, амфибии. Голуби ворковали; канюки молчали, не произнося ни слова, возможно из страха вызвать упреки и обвинения в недостаточной канючности. Какая-то лягушка, сбежавшая из своей банки в порядке крайней недисциплинированности, очумело прыгала перед посетителем, опасаясь, как бы ее не приласкали подошвой башмака. Черепаха топала важно и тяжеловесно, с упрямой целеустремленностью, более характерной для нее, чем пустой энтузиазм, по вынужденно кривому маршруту в обход различных препятствий; она стремилась неустанно к своей цели, как одержимая, наслаждаясь спокойствием, которое обеспечивали ей одновременно чистая совесть и прочный панцирь.
Работа Марея включала в себя чтение лекций и написание статей по сердечно-сосудистой системе, и его усилия получили признание французского ученого сообщества; за короткое время Марей был избран в Академию, получил несколько преподавательских и, наконец, профессорскую должность. К 1870 г. он достаточно разбогател, чтобы купить дом неподалеку от итальянского Неаполя, где можно было с удобствами продолжать исследования в зимние месяцы. С годами ученый получал все большее признание своей работы и все больше ресурсов на ее продолжение.
Но в чем же состояла эта работа? Марей рассматривал движение как ключ к пониманию природы, поскольку все на свете — атомы, планеты, лошади, люди — находится в движении и подчиняется одним и тем же физическим законам. В отличие от многих его коллег-физиологов, Марей не считал, что живые существа обладают какой-то особой «жизненной силой», не подчиняющейся законам природы. Ученый, который всегда оставался инженером-механиком, был убежден, что в живых существах можно разобраться при помощи тех же самых методик, что используются в физических науках. Он осторожно писал: «Без сомнения, однако, между явлениями жизни существуют многочисленные связи; и мы сумеем добраться до их открытия более или менее быстро в зависимости от точности методов исследования, к которым прибегнем».
Пытаясь отыскать эти многочисленные взаимосвязи, Марей разрабатывал инструменты, подобные его же сфигмографу, изобретенному в 1860 г. и способному вычерчивать график изменения кровяного давления человека во времени. Марей хотел найти способы точно вычерчивать и измерять как все внешние движения животных, так и внутреннюю деятельность. Его усилия в этом направлении оказались исключительно успешными. Для нас, пожалуй, наибольший интерес представляют его исследования, связанные с движением животных. Для человека и лошади он придумал набор пневматических трубок, которые шли от ног бегущего существа к ручному прибору, куда передавалось давление воздуха при отталкивании ногой от земли. Устройство записывало, в какие моменты и как долго каждая нога существа оставалась в контакте с грунтом.
Данные Марея, которые вы можете видеть в нижней части его иллюстрации, размещенной здесь, показывают удары копыт рысящей лошади с течением времени (на рисунке время движется вправо). Горизонтальные разрывы между ударами копыт о землю показывают, что лошадь на рыси все же испытывает мгновения полета — мгновения, когда все четыре ее копыта одновременно находятся в воздухе. Публикация Марея с этими результатами во французском издании Animal Mechanism вышла в 1872 г.; первые фотографии Оксидента на рыси, сделанные Мейбриджем, вышли в 1873 г. Получается, что Марей опередил Мейбриджа в получении ответа на вопрос о лошадиной рыси! Его выводы, однако, не убедили, судя по всему, далеких от науки людей, возможно потому, что зрительно графический метод Марея не производил такого же сильного впечатления, как фотографии Мейбриджа.
В своих методах Марей сильно отличался от многих коллег тем, что категорически возражал против вивисекции как способа изучения анатомии животных и функций различных органов. Там, где его современники без колебаний вскрывали живые существа, чтобы изучить, как у них внутри все работает, Марей был глубоко убежден, что подобные методы дают неверные научные результаты. Физическое обездвиживание и оперативное вмешательство изменяют естественную жизнедеятельность животного, считал он, и это делает любые выводы, сделанные на основании подобных исследований, сомнительными. Марей старался регистрировать жизненные процессы без вмешательства в них, как можно более незаметными способами.
Эту же философию он перенес и на изучение живых существ в полете. Чтобы исследовать движение крыльев насекомых, он удерживал насекомое на месте и позволял ему хлопать крыльями по вращающемуся цилиндру, вымазанному сажей. Кончики крыльев сбивали сажу и оставляли после себя следы, по которым можно было судить, как крылья двигались во времени. С птицами такой метод неприменим — их невозможно удерживать на месте, поэтому Марей разработал аппарат, реагирующий на давление и похожий на тот, что использовался при изучении лошадей, чтобы измерить у птицы в полете махи крыльями вверх и вниз. Птица могла свободно лететь, но на нее была надета специальная сбруя, с которой вниз свисали пневматические трубки. Научный аппарат, естественно, вмешивался в действия птицы и, скорее всего, изменял ее естественные движения — это неизбежно. Но Марею необходим был способ записи движений птицы без необходимости прикасаться к ней.
Мы можем почти зрительно представить, как Марей «падает с кресла», впервые прочитав материал 1878 г. о сделанных Мейбриджем фотографиях лошади. Именно в фотографии Марей увидел потенциальное решение проблем. Через четыре дня после получения номера La Nature со снимками Мейбриджа Марей, как мы видели, с огромным энтузиазмом написал в журнал. Мейбридж с готовностью откликнулся: он рад был принять участие в дальнейшем изучении движения:
Я с большим интересом прочел письмо… касающееся фотографий, представляющих движения лошади, которые вы оказали мне честь воспроизвести в вашем уважаемом журнале; лестные замечания, которые вы там сделали, доставили мне огромное удовольствие. Будьте так любезны, передайте заверения в моем уважении профессору Марею и сообщите ему, что именно чтение его знаменитого труда о механике движения животных вдохновило губернатора Стэнфорда и внушило ему первую идею о возможности решения проблемы движения при помощи фотографии. Мистер Стэнфорд проконсультировался со мной по этому вопросу, и по его запросу я принял решение помочь ему в этой задаче. Он поручил мне провести серию более полных экспериментов.
…
Вначале мы не изучали птиц в полете; но, поскольку профессор Марей подал нам эту идею, мы нацелим свои эксперименты также и в этом направлении.
В этом письме Мейбридж прислал для Марея новый комплект фотографий животных в движении, но после такого многообещающего начала новых контактов между ними не было, судя по всему, больше года. У каждого были свои заботы и проекты, закладывавшие основание для следующего, XX в. Мейбридж, находившийся в тот момент на вершине славы, не только расширял собственные исследования, но и разъезжал по стране с лекциями. Он разработал устройство — зоопраксископ, при помощи которого мог одушевлять и проецировать результаты своих экспериментов с движением для толпы заинтересованных зрителей: по существу, это был предшественник современного кино. Марей в Париже вел сложные переговоры с правительством о создании нового исследовательского комплекса. Одновременно он изучал типы полета способом, который был ему лучше всего знаком: при помощи создания механических моделей. Вместе с коллегой Марей строил не только модели птиц, способные махать крыльями, но и модели аэропланов с неподвижными крыльями, в которых для вращения пропеллера использовался сжатый воздух.
Наконец в 1881 г. Мейбридж смог ненадолго приехать в Европу; на этом настоял художник Мейсонье, и он же договорился об этом с покровителем Мейбриджа Стэнфордом. Марей устроил фотографу из Сан-Франциско великолепный прием:
Месье Марей, профессор Колледжа Франции, вчера пригласил в свой новый дом на площади Трокадеро близ бульвара Делессер нескольких иностранных и французских гениев вкупе со своим близким другом, нашим директором месье Вильбором. Приманкой вечера послужили любопытные эксперименты мистера Мейбриджа, американца, состоявшие в фотографировании движения живых существ.
…
Мистер Мейбридж, американский гений, дает нам первый опыт интересного обращения к парижской публике. Он проецирует на белую занавесь фотографии, показывающие лошадей и других животных, бегущих самыми быстрыми своими аллюрами. Но это не все. Его фотографии, в которых «на лету» сняты все движения, составляющие каждый аллюр, показывают нам животное в таких позах, которые наш глаз, способный воспринять только общую картину, иначе разглядеть не в состоянии. Месье Марей взялся помогать мистеру Мейбриджу и по каждому кадру делал остроумные замечания.
…
Сеанс затянулся допоздна, но всем нам было жаль, что пришло время (когда оно пришло) прощаться с месье Мареем и мадам Вильбор, так очаровательно оказавшей честь нашему вечеру.
Давайте же, наконец, обратимся с просьбой к месье Марею и Мейбриджу. Нельзя ли при помощи зооэтропного процесса придать немного дополнительной скорости лошадям парижской конки? Мы не стали бы требовать элегантности движений, но вечно спешащие журналисты были бы в вечном долгу у изобретателя какого-нибудь подобного приспособления.
Если оставить в стороне мольбы журналистов, то самая яркая, возможно, деталь здесь — тесная близость, приписываемая Марею и мадам Вильбор на этом вечере. Это не было случайностью: Марей, как будто следуя отражению жизни Мейбриджа в забавном кривом зеркале, завел роман с женой директора газеты Вильбора, очевидно с молчаливого согласия последнего. Марей даже стал отцом дочери мадам Вильбор Франчески. Не признавая официально своего отцовства, он все же представил девушку парижскому обществу как свою племянницу. Дом, приобретенный Мареем в Неаполе, был выбран в значительной степени потому, что мадам Вильбор жила там, выздоравливая после болезни.
Во время визита к Марею Мейбридж привез с собой фотографии птиц в полете, о которых тот просил. Они оказались некачественными и не годились для целей Марея — изображения на них не были полностью сформированы, к тому же на них невозможно было рассмотреть отдельные движения крыла. Марей решил продолжить свои исследования при помощи собственного специального оборудования, и к началу 1882 г. он разработал так называемое fusil photographique — «фотографическое ружье», способное делать серию снимков на ленте фотопленки.
Наверное, Марей одним из первых в мире предпринял своеобразное «фотосафари», во время которого он стрелял животных при помощи фотокамеры вместо ружья. Нет, другие фотолюбители и раньше делали что-то вроде фоторужей, но их ружья делали лишь единичные снимки, тогда как фоторужье Марея способно было сделать серию последовательных снимков. Стрельба Марея, обходившаяся без жертв, привлекла внимание жителей в окрестностях его итальянского дома в Позиллипо. Рассказывают, что они называли его “lo scemo di Posillipo” — «дурачком из Позиллипо».
Фоторужье стало очень удобным приспособлением и большим шагом вперед в фотографировании движения, но само по себе оно не обеспечивало стабильной опоры для съемки; кроме того, оно давало отдельные фотографии, расположенные на диске по кругу, и их, чтобы рассматривать как следует, нужно было еще вырезать и правильно расположить. К середине 1882 г. Марей разработал еще одну камеру, которую уже можно было надежно закрепить, чтобы она сняла все фазы движения животного на одну цельную фотографическую пленку. В этой камере использовалась единая неподвижная фотопластинка, части которой экспонировались последовательно, мгновение за мгновением, при помощи отверстий, прорезанных во вращающемся диске. Марей представил первые результаты, полученные при помощи новой камеры, в июле 1882 г.; на одном снимке были зафиксированы все фазы движений бегущего человека. Вскоре после этого Марей назвал свой новый фотографический метод в применении к физиологии хронофотографией.
Подобные исследования, а также необходимые для них помещения и оборудование должны были стоить немалых денег — наверняка больше, чем Марей мог бы выделить из собственных средств. К счастью, в 1880 г. он познакомился с Жоржем Демени — патриотически настроенным молодым человеком, стремившимся улучшить физическую подготовку своих соотечественников. Французы тогда потерпели серьезное поражение от пруссаков в ходе Франко-прусской войны (1870–1871 гг.). После войны уровень рождаемости в стране упал, и были реальные опасения, что народ Франции деградирует физически и морально. Считалось, что, если страна хочет избежать будущих поражений, ее народу жизненно необходимы физическое образование и физическая подготовка, и военные вкладывали в них значительные средства. Военное министерство и прежде обращалось к Марею с предложением применить его наработки по исследованию движения с целью улучшения здоровья и физической подготовки солдат. Когда Демени попросил помочь ему с этой работой, Марей увидел в нем одновременно талантливого сотрудника и человека, способного управляться с повседневными практическими вопросами, предоставляя ему самому возможность свободно заниматься чистой наукой.
После долгой бюрократической возни в конце 1882 г. Марей организовал постоянную Физиологическую станцию на западной окраине Парижа. Теперь у него были помощники, земля и средства на исследование практически любого вопроса, который заинтересовал бы его. Так, одним из недостатков новейшей хронофотографической камеры Марея было то, что медленно движущиеся объекты давали на снимке перекрывающиеся изображения. К примеру, человек за один шаг проходит очень маленькое расстояние: попытка проанализировать его походку при помощи хронофотографии давала в результате неразличимую смесь изображений. Марей и здесь проявил изобретательность. Он решил, что ему совершенно не обязательно — да и не нужно — видеть на каждом изображении весь объект, то есть человека целиком. Ученый одел испытуемого в темную одежду и прорисовал простые белые линии вдоль рук и ног — и теперь движение можно было увидеть без труда. Стратегия Марея чем-то напоминала ту, что используется сегодня в цифровых системах захвата движения, где в ключевых местах тел актеров размещаются специальные опорные точки; эти точки можно использовать при последующей обработке записи для определения пространственного положения и ориентации тела действующих лиц.
В 1884 г. вечно занятый Марей взял короткий отпуск от фотографии, чтобы исследовать вспышку холеры, бушевавшую тогда во Франции. Вместе с микробиологом Луи Пастером он возглавил специальный комитет, целью которого было выяснить происхождение эпидемии и остановить ее. Воспользовавшись статистическими данными и точными картами, Марей и Пастер убедили остальных членов комитета в том, что болезнь распространяется с зараженной водой.
Вернувшись на Физиологическую станцию, которую на время своего отсутствия он оставил на попечение Демени, Марей возобновил исследование животных. Придуманное им «схематическое» решение по съемке медленно движущихся объектов было по-прежнему недостаточным во многих ситуациях, представлявших для него интерес. Фотографирование движущегося животного спереди или сзади тоже могло дать ученым важную информацию, но животное в поле зрения камеры при этом будет оставаться практически на месте, а на снимке в результате получится лишь размытое пятно. Более того, интерес для Марея представляли и некоторые стационарные виды деятельности: боксер, наносящий удар; музыкант, играющий на скрипке; солдат, поднимающий груз. Во всех этих случаях субъект не должен никуда идти или бежать, так что существующая система была бы неэффективна. Поскольку объект съемки двигаться не будет, очевидным решением стало бы двигать пленку внутри камеры. Однако Марей обнаружил, что стеклянные фотопластинки, которыми тогда по-прежнему пользовались, невозможно легко и надежно двигать во время серийной съемки и что изображения, которые при этом получаются, далеки от его высоких стандартов качества.
На этот раз решение пришло из внешнего источника. В конце 1888 г. во Францию поступили фотографические пленки на бумажной основе из США, изобретенные Джорджем Истманом в Рочестере, штат Нью-Йорк. Теперь Марей мог переделать свою камеру так, чтобы рулон пленки проматывался перед объективом, давая временну́ю последовательность изображений на полоске пленки. Его конструкция очень напоминала конструкцию кинокамеры. После такой доработки не осталось практически ничего, что невозможно было бы запечатлеть в движении. К 1892 г. Марей уже снимал действия любых животных, каких ему удавалось достать, от коз и собак до насекомых, уток и лошадей.
Идея снять падающую кошку, судя по всему, пришла ему в голову довольно поздно, после многих других исследований. Объект не имел ни военного значения, как изучение движения солдат, ни экономического, как изучение движения лошадей (благодаря тому что двигатель внутреннего сгорания Ньепса по-прежнему игнорировали, эпоха широкого использования автомобилей была еще впереди). И все же кошка садовника на Физиологической станции была мобилизована в интересах науки и сброшена перед объективом камеры в 1894 г. 22 октября 1894 г. Марей представил полученную последовательность снимков во Французской академии наук.
Если сам Марей считал фотографии падающей кошки простой демонстрацией своих новых фотографических возможностей, то реакция на них оказалась совершенно неадекватной. Его фотографии опубликовал буквально весь мир, а физики Французской академии, которые тоже заседали во время пресловутой презентации, согласно последующим сообщениям, пришли в ярость:
Почему кошка всегда падает на лапы? Этот вопрос недавно привлек к себе серьезное внимание Французской академии наук. Проблема, очевидно, оказалась весьма сложной, ибо это ученое собрание гениев до сих пор не сумело дать для нее исчерпывающего решения.
…
Когда месье Марей представил Академии результаты своих исследований, разгорелась оживленная дискуссия. Трудность состояла в том, чтобы объяснить, как кошка может перевернуть себя на пол-оборота без точки опоры [точки приложения рычага], которая могла бы помочь ей в этом. Один из членов заявил, что месье Марей представил им научный парадокс, который прямо противоречит самым элементарным механическим принципам.
