Наверное, на свете нет человека, который бы в детстве не был поражён этим попавшим ему в руки чудом, продававшемся едва ли не в каждом магазине детских игрушек.

Как трудно родителям было заставить ребёнка отложить в сторону эту незатейливую и одновременно удивительную игрушку, вызывавшую у него восхищение и одновременно недоумение: казалось бы, обыкновенная картонная трубка с глазком на одном из торцов содержала бесконечное множество самых фантастических узоров!

И каким нередко было разочарование ребёнка, который в поисках ключа к разгадке удивительного волшебства разбирал калейдоскоп и, к своему удивлению, внутри трубки обнаруживал стёклышки, бусинки и установленные под определённым углом друг к другу плоские зеркала. Сочетание хаоса и строгого порядка.

Неужели же из этих бесформенных, беспорядочно перемещающихся мелких цветных осколков зеркала способны создавать бесконечное множество идеально симметричных, неповторимых, фантастических картинок?! Поразительно, но это так…

Калейдоскоп (от греч. καλός – красивый, είδος – вид, σκοπέω – смотрю, наблюдаю) – оптический прибор-игрушка, выполненный обычно в виде трубки, содержащей внутри чаще всего три продольных, сложенных под углом друг к другу зеркальных стекла; при поворачивании трубки вокруг продольной оси цветные элементы, находящиеся между зеркалами, отражаются и создают изменяющиеся симметричные узоры.

При этом поражает необычайная гармония, повторяющиеся фрагменты узора и буйство красок. Различное взаимное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений: например, при угле между соседними зеркалами 45° образуются 8 изображений, 60° – 6, а 90° – 4.

Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются, поэтому каждый его поворот приводит к появлению нового узора. В книге «Занимательная физика» выдающегося популяризатора науки Якова Исидоровича Перельмана (1882–1942) приведён такой пример: если вы держите в руках калейдоскоп с 20 стёклышками и 10 раз в минуту его поворачиваете, то понадобится 500 миллиардов лет, чтобы просмотреть все возможные узоры!

…Некоторые исследователи полагают, что калейдоскоп был известен ещё в античной Греции, но со временем был подзабыт. Другие убеждены, что калейдоскоп впервые был сконструирован Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765). Однако убедительные доказательства обоих предположений отсутствуют.

А официальным изобретателем этого удивительного прибора считается шотландский физик Дэвид Брюстер (1781–1868), который придумал его в 1816 году в результате проведения им экспериментов с поляризацией света (таким образом, в 2016 году любимой многими детской игрушке исполнится 200 лет!).

Дэвид Брюстер был неординарным человеком. Он изучал теологию в университете столицы Шотландии – Эдинбурге, принял сан священника и стал одним из основателей Свободной шотландской церкви.

Работал фармацевтом, затем адвокатом, а с 1801 года стал заниматься физикой, которой (преимущественно, оптике) не изменял уже до конца своих дней.

Впоследствии он стал профессором физики, а через какое-то время и ректором Эдинбургского университета.

Ну а многим поколениям физиков-оптиков Брюстер известен, прежде всего, как автор закона, описывающего преломление света в зависимости от угла его падения и носящего его имя.

Также Дэвид Брюстер является автором ряда научных биографий выдающихся учёных. Так, в 1831 году из-под его пера вышло «Жизнеописание сэра Исаака Ньютона», а в следующем году – «Мученики науки: Галилей, Тихо Браге, Кеплер».

…Незатейливый прибор буквально «раскрасил» нередко однообразную жизнь представителей всех классов и сословий, которые независимо от возраста и положения в обществе с восхищением проводили время за рассматриванием бесконечных причудливых узоров.

Так, например, всего за несколько дней 1817 года в Великобритании было продано более 30 тысяч этих оптических приборов! Одновременно калейдоскоп начал своё триумфальное шествие по всему миру. В результате через пару лет он проник и в Россию, где был встречен с невероятным восторгом и восхищением. Баснописец Александр Ефимович Измайлов (1779–1831) писал о нём в июльском номере журнала «Благонамеренный» за 1818 год:

Смотрю – и что ж в моих глазах?
В фигурах разных и звездах
Сапфиры, яхонты, топазы,
И изумруды, и алмазы,
И аметисты, и жемчуг,
И перламутр – всё вижу вдруг!
Лишь сделаю рукой движенье –
И новое в глазах явленье!

Появление калейдоскопа в России совпало с периодом романтизма в русской культуре (первая половина XIX века), который характеризовался, в том числе, интересом к транспарантам – прозрачным картинам. Необычайно популярными в это время стали и витражи, которыми украшали православные храмы.

Тогда же живописцы увлеклись изображением природных световых явлений: закатами и рассветами, извержениями вулканов и сверканием молний, в которых яркие краски нередко заменялись цветными стёклышками. Калейдоскопы с их бесконечно изменяющимися узорами в то время оказались как нельзя кстати.

Как и любая популярная вещь, калейдоскоп стал объектом пристального внимания многих изобретателей, которые стали экспериментировать с количеством, формой и взаимным расположением зеркал, а также количеством, формой и цветом элементов засыпки. Например, в разновидности калейдоскопа – афанеидоскопе – наряду с прозрачными стёклышками используются и непрозрачные элементы, например, цветы, насекомые, цветные камни и даже камеи.

На выставке «Экспо» 2005 года в Японии был выстроен целый павильон размером с пятидесятиметровую башню, попав внутрь которого можно было ощутить себя внутри калейдоскопа.

Сегодня наиболее распространены такие виды калейдоскопов:

• классический калейдоскоп с разноцветной засыпкой, которая перемещается при вращении корпуса калейдоскопа вокруг своей продольной оси;
• гелевые (масляные) калейдоскопы с высоковязким жидким заполнением, в котором присутствует разноцветная засыпка; при этом наблюдатель видит не только конечный узор, но и процесс его формирования во время перетекания заполнителя с засыпкой, которые отражаются в системе зеркал;
• калейдоскоп с вращающимися кольцами, в котором традиционная оптическая схема из трёх зеркал отражает узоры, которые создаются вращением одного или двух колец на торце трубки;
• талейдоскопы (теледоскопы) с традиционной оптической схемой, не имеющие внутри цветной засыпки; узоры в них создаются благодаря отражению элементов окружающего нас мира: фрагмент изображения, на который направлена труба талейдоскопа, увеличивается благодаря линзе и многократно отражается от зеркальной внутренней призмы.

...Если у вас внезапно появилось непреодолимое желание уйти от серых будней, окунуться в мир прекрасного и немного помечтать, попробуйте где-то в кладовке или на чердаке отыскать игрушку своего детства – калейдоскоп – и вы непременно будете вознаграждены!

Источники информации
1. Калейдоскоп. Википедия.
2. Дмитрий Пучков. Из истории простых вещей. Калейдоскоп.
3. Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1. – М.: Наука, 1972.

И.О. Микулёнок, доктор технических наук, профессор, КПИ им. Игоря Сикорского