Основные Аналитические методы технико-технологического исследования произведений станковой живописи 2 страница

Специфика проведения технико-технологического исследования в самой общей форме может быть сведена к следующим основным положениям, пренебрежение которыми может привести к недоразумениям, поставить в тупик исследователя или дискредитировать метод исследования.

Прежде всего необходимо помнить, что не существует ни одного аналитического метода, который мог бы дать исчерпывающие сведения одновременно о природе, составе, структуре, происхождении материала, технике исполнения и подлинности художественного произведения. Ответы на эти вопросы могут быть получены только путем сопоставления и анализа данных различных методов. Поэтому научное исследование художественного произведения должно быть комплексным, а его участниками должны являться различные специалисты лабораторий, реставрационных мастерских и историки искусства. Окончательное суждение о произведении, претендующее на объективность, может явиться результатом только такого сотрудничества. При этом успех исследования — особенно при атрибуции — во многом зависит от количества сопоставимых данных, которыми располагает специалист к началу работы. Поэтому одним из необходимых условий проведения подобной работы является систематическое и планомерное накопление самых разнообразных сведений о возможно большем количестве художественных произведений. Всестороннее изучение отдельных памятников искусства, проводимое эпизодически, от случая к случаю, не может стать достаточно эффективным, так как его результаты не

могут быть критически осмыслены и сопоставлены с результатами исследования других, аналогичных произведений.

Каковы же основные современные методы технико-технологического исследования произведений искусства? Прежде всего, это ставшие уже классическими физические, химические и физико-химические методы. В помощь им привлекаются такие естественные науки, как минералогия, геология, биология, а также сведения из различных областей техники и художественных ремесел.

Используемые сегодня методы исследования принято делить, как уже говорилось, на две основные группы: методы, не требующие изъятия пробы и поэтому иногда называемые «неразрушающими», и методы, связанные с изъятием пробы, часто называемые «лабораторными».

Неразрушающие исследования базируются на физико-оптических методах анализа. Бинокулярная лупа, микроскоп, различные варианты освещения, обычная, микро- и макрофотография — вот те наиболее простые средства, с помощью которых начинается исследование художественных произведений. Ультрафиолетовые лучи, вызывая люминесценцию (свечение) красок и лака, делают видимым то, что скрыто от глаза при обычном свете. Просмотрев произведение в свете люминесценции или сфотографировав его в отраженных ультрафиолетовых лучах, можно судить о состоянии картины, определить, что принадлежит ее создателю и что добавлено (или утрачено) впоследствии. Инфракрасные лучи, обладающие способностью проникать сквозь слои лака, а иногда и сквозь верхние слои живописи, во многом дополняют эти сведения. Не менее важную информацию позволяет получить рентгенография.

Методы, требующие изъятия пробы, применяются для изучения структуры произведения, а также для определения качественного или количественного состава образующих его материалов, когда можно взять для исследования микроскопическое количество вещества. В этом случае используют доступные средства физического, физико-химического или микрохимического анализа.

Неразрушающие исследования применимы в любых случаях; исследования, требующие изъятия пробы, — когда оказывается возможным получить необходимый материал. Естественно, что оба вида исследований во многом дополняют друг друга.

Казалось бы, любая физико-химическая, химическая или рентгеновская лаборатория может провести анализ предложенного ей образца или произведения. Однако, когда нужно исследовать вещество, взятое с художественного произведения, особенно микропробу, иправильно интерпретировать результат исследования, необходим специалист, знакомый с изучением музейных экспонатов, который и определит выбор метода в зависимости отпоставленной задачи.

Всякое научное исследование предполагает предварительное знание или по крайней мере представление о материалах, с которыми предстоит столкнуться при изучении произведения, а также о возможной реакции этих материалов на применение того или иного аналитического метода. Это позволяет не только выбрать наиболее эффективный метод исследования, но и предвидеть результативность самого исследования. Выбор метода зависит прежде всего от того, что и с какой целью подлежит изучению. Правильно намеченный объект и точно сформулированная цель исследования во многом определяют результативность работы, так как помогают правильно оценить значение тех отдель-

ных фактов, которые устанавливаются в ходе его изучения.

Если исследование технико-технологических особенностей произведения проводится в связи с его реставрацией, цель и объект исследования должны быть указаны реставратором. Если же исследование связано с определением подлинности, с атрибуцией или экспертизой, — направление исследованию должен дать специалист, компетентный в историко-художественной оценке вещи. Действительно, полное изучение художественного произведения может быть достигнуто лишь в результате исследования всех его элементов — собственно художественных и материальных.

Под художественными элементами понимают, в частности, композицию, колорит, почерк художника, «фактуру» произведения, то есть то, каким образом материал объекта исследования организован в художественном произведении. Художественные элементы произведения в конечном счете определяют его стиль — совокупность устойчивых и характерных, исторически сложившихся признаков, присущих искусству определенной эпохи, направления, школы, мастера. Материальные элементы — это материалы и их свойства, технологические особенности произведения и его структура, то есть весь вещественный комплекс, составляющий художественное произведение со всеми присущими данному мастеру особенностями.

Художественные элементы произведения, их связь с вопросами атрибуции должны оставаться компетенцией историка искусства, хорошо представляющего себе возможное место исследуемого произведения в ряду его «предшественников» и «современников» и имеющего в то же время достаточные знания в области технико-технологических особенностей создания художественных произведений той эпохи, школы или мастера, к которым он предположительно относит данную вещь. Интерпретация результатов исследования материальных элементов, поставляющих опорные технико-технологические данные для выводов искусствоведческого плана, может быть доверена только специалистам лаборатории, компетентным в вопросах истории технологии.

Многочисленные примеры из отечественной и зарубежной практики дают основание утверждать, что технико-технологическое исследование позволяет получить весьма обширную и разностороннюю информацию о произведении искусства, информацию, которая может быть использована в различных целях. Поэтому нужно еще раз подчеркнуть, что объектом такого исследования может быть каждое произведение живописи, независимо от техники его исполнения и времени создания. Однако получением лабораторных данных изучение произведения не исчерпывается. Скорее, напротив, работа в лаборатории является лишь подготовкой к завершающему этапу, на котором необходимо собрать воедино все полученные результаты и, вернувшись к оригиналу, сопоставить их с визуальным наблюдением. Только в этом случае можно получить наиболее полную информацию об изучаемом произведении.

Интерпретация лабораторных данных — несомненно является наиболее ответственным моментом исследования. Если овладение даже сложными методами анализа не представляет большого труда для специалиста, а объективный характер аналитических методов, дающих результаты высокой точности и достоверности, снимает в известной мере момент личного воздействия на результат исследования, то правильность прочтения и истолкования полученных данных в значительной степени зависит от субъектив-

ной оценки интерпретатора — его умения разобраться в большом числе подчас противоречивых фактов. Физик может достаточно компетентно судить, например, об отклонении видимого изображения от полученного в различных областях спектра, химик — о составе краски по данным химического анализа, а ботаник — о породе древесины основы. Однако объяснения только физического, химического или ботанического смысла явления будет явно недостаточно. Специалист, интерпретирующий лабораторные данные, должен отметить именно те особенности исследуемого произведения, которые говорят об отличительных чертах определенного мастера, характерны для той или иной живописной школы или эпохи. Следовательно, любой из методов научного изучения живописи и особенно интерпретация результатов исследования всегда будут требовать участия специалистов, обладающих знаниями в области истории искусства.

Нужно, однако, напомнить, что далеко не всегда лабораторное исследование дает одинаково ценные сведения. Нередко фотография люминесценции или инфракрасная фотография мало чем отличаются от обычной, а слабоконтрастная рентгенограмма ничего не прибавляет к видимому изображению, пигмент не поддается расшифровке, а характер связующего не устанавливается. Подобные неудачи не должны приводить к преждевременным выводам о непригодности того или иного метода или к поспешным оценкам результатов исследования. Только комплексное исследование, практический опыт, постоянное общение с произведениями искусства, знание техники и технологии живописи в историческом аспекте позволят исследователю извлечь максимальную пользу из находящихся в его руках документов.

 

ФИЗИКО-ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Наиболее доступными, а следовательно, и наиболее распространенными в музейной работе являются физико-оптические методы анализа, включающие всевозможные исследования произведений искусства в видимой, ультрафиолетовой, инфракрасной и рентгеновской областях спектра.

Первые опыты изучения картин с помощью оптических средств относятся к концу XVIII века, когда французский физик Ж. Шарль с помощью так называемого «мегаскопа» изучал на экране увеличенные изображения картин. Однако по-настоящему широкое применение в изучении живописи физико-оптические методы исследования получили лишь с развитием фотографии, а затем рентгенографии. Сравнение, сопоставление, анализ картин немыслимы сегодня без изучения данных этих исследований.

Глаз человека воспринимает очень небольшой отрезок электромагнитных колебаний в виде ощущения света и цвета. Большая же часть этих явлений не воспринимается нами, то есть оказывается для нас невидима. Однако благодаря успехам физики область невидимого со временем перестала быть таковой. Мы располагаем в настоящее время различными видами излучений, помогающих глубже изучить законченную картину и процесс работы над ней художника. Именно поэтому изучение любого произведения должно начинаться с комплекса физико-оптических исследований, способных дать быстрый и достаточно точный ответ на многие вопросы.

 

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОПТИКЕ

 

Так как многие методы технико-технологического исследования произведений живописи основаны на исполь-

зовании различных участков электромагнитного спектра, необходимо, прежде чем приступить к изложению сути этих методов, напомнить некоторые основные положения оптики — раздела физики, рассматривающего световые явления, взаимодействие света и вещества, природу света.

Оптика делится на два отдела — геометрическую и физическую оптику.

Геометрическая оптика рассматривает вопросы, решение которых основано на установленных опытным путем простейших представлениях о свете — его отражении, преломлении и прямолинейном распространении. Одной из задач геометрической оптики является выяснение условий получения на плоскости изображения, подобного изображаемому предмету по геометрическому виду и по распределению яркости, — задача, решение которой лежит в основе построения изображения оптической системой.

Вместе с тем сущность описываемых методов исследования не исчерпывается вопросом построения оптического изображения, а включает в себя целый ряд более сложных явлений, объяснение которых составляет предмет физической оптики. Физическая оптика помимо теоретического обоснования законов, которыми геометрическая оптика пользуется как эмпирическими, занимается разрешением проблем, связанных с природой света и взаимодействия света и вещества, сопровождающегося различными эффектами — собственно оптическими, химическими (фотохимия), явлениями поглощения и испускания света (тепловое излучение, люминесценция) и другими.

Так как большинство рассматриваемых аналитических методов основано на использовании именно этих явлений, необходимо, хотя бы в самых общих чертах, познакомиться и с основами физической оптики.

Отражение, поглощение и преломление света. В однородной среде — воздухе, стекле — свет распространяется прямолинейно. При этом всегда (кроме прохождения через вакуум) имеет место поглощение света, величина которого зависит от рода среды, состава излучения и других факторов. Если свет полностью поглощается средой, пройдя в ней незначительное расстояние, среда называется непрозрачной. Если свет проходит в той или иной среде сравнительно большие расстояния заметно не ослабевая, среда называется прозрачной. Правда, прозрачность и непрозрачность — понятия в известной степени относительные, соотносимые обычно с излучением видимого участка электромагнитного спектра. Вместе с тем вещество может быть непрозрачным для видимого света и прозрачным — для излучения в интервалах других длин волн. Так обычное стекло, прозрачное для видимого излучения инфракрасных и рентгеновских лучей, сильно поглощает ультрафиолетовые лучи, а прозрачное для рентгеновских лучей дерево непрозрачно для видимых, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

Поглощение видимого света может быть нейтральным, то есть равномерным по всему участку спектра, или избирательным — с преимущественным поглощением в определенных областях спектра. Последним свойством обладают светофильтры, применяемые в фотографии для улучшения или изменения цветопередачи фотографируемого объекта. При изучении произведений живописи светофильтры (обычно цветные плоскопараллельные стеклянные пластинки) служат для поглощения из светового потока источника излучения или из светового потока, отражаемого исследуемым объектом, участков спектра, влияние которых должно быть значительно уменьшено или вовсе исключено. На явлениях аб-

сорбции (поглощения) и пропускания лучей, лежащих в различных интервалах длины волн, основываются многие методы технико-технологического исследования произведений живописи. Веществ, которые бы полностью поглощали, пропускали или отражали падающий на них свет, не существует. Встречая на своем пути препятствие, падающий на него свет как бы делится на две части. Одна из них отражается от поверхности раздела двух сред, то есть остается в первой среде, а другая проникает во вторую среду, где может быть полностью или лишь частично поглощена. Именно так ведет себя луч света, упав под некоторым углом на стеклянную плоскость: он разделяется на два луча, один из которых отражается обратно в воздух, а другой уходит из воздуха в стекло, изменив при этом свое направление. Частым случаем отражения света является его рассеяние. По сути дела, это одно и то же явление, но происходящее в разных условиях. Если предмет, на который упал луч света, гладкий, происходит его отражение в определенном направлении. Если же поверхность предмета шероховатая, то параллельные между собой лучи падающего света после отражения не будут параллельны, а пойдут, согласно закону отражения, в разных направлениях. Такое отражение света называется рассеянным или диффузным.

Свойства поверхностей отражать и рассеивать свет необходимо учитывать при выборе наиболее выгодного освещения для визуального изучения произведения или его фотографирования. Правильно выбранное освещение не только позволяет избежать появления мешающих бликов, но и дает возможность четче выявить особенность фактуры исследуемой вещи.

Если поверхность предмета, освещенная «белым» светом, абсорбирует световые лучи определенной длины волны, а лучи другой длины волны отражает, возникает цветовая картина. Например, «фиолетовый» предмет поглощает все видимые лучи, кроме тех, длина волны которых больше 420 нм, то есть кроме фиолетовых, тогда как «красный» предмет поглощает все видимые лучи, кроме красных, длина волны которых лежит в интервале 620 — 760 нм. Предмет воспринимается как белый в том случае, если его поверхность равномерно отражает все видимые лучи, образуемые источником белого света; поверхность, поглощающая все лучи, воспринимается глазом как черная.

Очень важным свойством света является изменение его направления при переходе из одной прозрачной среды в другую, называемое преломлением света. Изменение направления света на границе двух сред объясняется различием оптических плотностей последних. Когда пучок света входит под некоторым углом в более плотную оптическую среду, его движение с одного края замедляется, тогда как с другого края лучи света продолжают двигаться с прежней скоростью до встречи с новой средой. В результате, когда весь пучок света входит в более плотную среду, его направление оказывается уже иным. (Когда свет падает на поверхность перпендикулярно, преломления света не происходит и луч света входит из одной среды в другую не меняя первоначального направления.)

Отношение скоростей света для двух данных сред есть величина постоянная и называется показателем (или коэффициентом) преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления любой среды относительно вакуума, а практически и воздуха, называется абсолютным показателем преломления (см. табл. 3 и 4).

Таблица 3

Абсолютные показатели преломления некоторых веществ

Вещество	п	Вещество	п
Воздух	1,00	Свежее льняное масло	1,48
Вода	1,33	Стекло разных сортов	1,51 — 1,61
Спирт этиловый	1,36	Канадский бальзам	1,52
Глицерин	1,47

Таблица 4

Абсолютные показатели преломления некоторых пигментов*

Пигмент	п	Пигмент	п
Киноварь	3,00	Сиена натуральная	2,00
Красный кадмий	2,70	Сиена жженая	1,85
Красный крон	2,60	Изумрудная зелень	1,82
Титановые белила	2,55	Кобальт	1,74
Окись хрома	2,50	Индийская желтая	1,67
Хромовая желтая	2,45	Кость жженая	1,65
Свинцовый сурик	2,42	Асфальт	1,64
Желтый кадмий	2,40	Берлинская лазурь	1,56
Умбра жженая	2,25	Ультрамарин	1,55
Неаполитанская желтая	2,15	Мел	1,55
Ярь-медянка	1,53
Свинцовые белила	2,05	Гипс	1,52
Цинковые белила	2,00	Смальта	1,49
Умбра натуральная	2,00
Охра светлая	2,00

Так абсолютный показатель преломления стекла определяется отношением:

.

Таким образом, абсолютный показатель преломления не только зависит от оптической плотности вещества, но и определяет его, то есть является его физической константой. Нужно, однако, помнить, что абсолютный показатель преломления среды различен для электромагнитных волн разной длины. Поэтому лучи различного цвета преломляются не одинаково. Показатель преломления пигментов стабилен. Однако для приготовленной на его основе краски он может меняться, что объясняется разницей в показателях преломления пигмента и связующего.

__________

* По Б. Сланскому («Техника живописи», М., Академия художеств СССР, 1962, стр. 15 — 16).

Показатель преломления охры и сиены дан по отношению только к окрашенному веществу — гидрату или безводной окиси железа. Из-за примесей с низким показателем преломления общая укрывистость этих пигментов ниже приведенных в таблице.

Это легко понять на следующем примере. Порошок мелко толченного стекла, насыпанный тонким слоем, является хорошо кроющим веществом, так как разница показателей преломления стекла и воздуха, который находится между его частицами, велика (1,52 — 1,00= 0,52). Если смешать толченое стекло с водой — образуется масса, которая из-за уменьшения разницы в показателях преломления (1,52 — 1,33 = 0,19) кроет значительно хуже. Толченое стекло в смеси с льняным маслом вообще не кроет (1,52 — 1,48 = 0,04), а смесь его с канадским бальзамом дает абсолютно прозрачную массу (1,52 — 1,52 = 0,00).

Как показали специальные исследования масляных красок, показатель преломления по мере «высыхания» льняного масла со временем значительно меняется. У свежего масла он составляет 1,48, а на произведениях шестисотлетнего возраста — 1,60.

Это обстоятельство необходимо учитывать при художественном и технологическом анализе произведений старых мастеров, так как происходящая при этом постепенная потеря кроющей способности масляных красок приводит ко все большей прозрачности верхних красочных слоев. Со временем некоторые из них меняют не только тональность, но и колорит живописи; сквозь верхний красочный слой начинают просвечивать нижележащие изображения, детали измененной автором композиции (илл. 16). Этим же объясняется потемнение многих картин, написанных на темных грунтах, тогда как произведения, выполненные масляными красками на светлых грунтах, сохраняют первоначальную яркость красок. Если мы и говорим об изменении колорита таких картин, последнее чаще объясняется потемнением и потерей прозрачности покровных лаков. С точки зрения реставрации живописи это обстоятельство очень важно: если потемнение красочного слоя, вызванное изменением оптических свойств покровного лака, устранимо путем его полного или частичного удаления, то потемнение, вызванное просвечиванием грунта, является процессом необратимым.

 

Спектральный состав света. Одной из важнейших характеристик света является его спектральный состав. Прошел дождь, выглянуло солнце, и на небосводе засверкала многоцветная радуга. Это в многочисленных капельках воды преломился солнечный свет. Луч света упал на грань стекла, и оно вспыхнуло «всеми цветами радуги».

Послав тонкий луч солнечного света на стеклянную трехгранную призму и отбросив его на белый экран, мы получим на нем полосу, окрашенную в яркие цвета, которую называют оптическим спектром.

Спектр солнечного света и спектры других самосветящихся тел называются спектрами испускания. По своему виду они делятся на сплошные, линейчатые и полосатые, то есть спектры с непрерывным распределением световой энергии и спектры, у которых эта энергия сосредоточена в отдельных узких участках.

Свет, характеризующийся сплошным спектром, излучается твердыми или жидкими телами при их нагревании. Эти спектры представляют собой цветные полосы, в которых переход цветов друг в друга происходит непрерывно, а выделение определенного числа спектральных цветов носит условный характер.

Примером сплошного спектра является спектр солнечного света и свет ламп накаливания, в которых источником света служит раскаленная металлическая нить.

Линейчатые спектры возникают при свечении газов или паров, нагретых

до высокой температуры или при прохождении через них электрического разряда.

Линейчатые спектры излучаются отдельными атомами, переходящими в указанных условиях из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией. Иногда эти спектры называют атомными спектрами.

Линейчатые спектры характеризуются наличием отдельных резко выраженных спектральных линий, отличающихся цветом, положением и числом. Изучение линейчатых спектров показало, что атомы каждого химического элемента дают спектр, отличный от спектра атомов других элементов. Поэтому по линейчатому спектру можно установить, какие химические элементы входят в состав того или иного вещества. Этот метод определения химического состава вещества называется эмиссионным спектральным анализом.

Эмиссионный спектральный анализ — один из эффективных физико-химических методов, применяемый для исследования неорганических материалов живописи.

Каждая линия в линейчатом спектре характеризуется определенной длиной волны в отличие от полосатых (или молекулярных) спектров, испускаемых слабо взаимодействующими между собой молекулами. Полосатые спектры характеризуются наличием большого числа линий, располагающихся более или менее тесными группами, зрительно сливающимися в полосы. При рассмотрении их через оптические приборы с большой разрешающей способностью, в полосе можно увидеть отдельные линии, позволяющие судить о строении молекул.

Выше говорилось, что прозрачные вещества поглощают часть проходящего сквозь них света. Если рассмотреть спектр после прохождения белого света сквозь такое вещество, можно увидеть, что часть цветов из него исчезла, то есть появились темные линии или полосы поглощения. Такой спектр называется спектром поглощения. Спектры поглощения также используются при исследовании химического состава вещества. Если эмиссионный спектральный анализ применяется для исследования неорганических компонентов живописи (пигментов, наполнителей грунта), то спектры поглощения (например, в инфракрасной спектроскопии) используются помимо исследования пигментов также и при исследовании органических веществ (связующих, покровных лаков, органических красителей).

 

Электромагнитные волны. Известно, что свет переносит энергию. Падая на предметы, он вызывает их нагревание, выцветание, люминесценцию, стимулирует химические реакции и т. д. Энергию могут переносить в пространстве или движущиеся тела, или распространяющиеся в среде волны. Стало быть, световое излучение должно представлять собой либо поток мельчайших частиц, либо волновой процесс в какой-то среде. Именно так и развивались представления о природе света. В XVII веке Ньютон создал корпускулярную теорию света, согласно которой излучение представляет собой поток мельчайших частиц различного вида — корпускул. Одновременно с Ньютоном Гук выдвинул гипотезу о волновой природе света, а Гюйгенс создал научное обоснование волновой теории света. Волновая теория, получившая широкое распространение в XIX веке, предполагала, что световое излучение не что иное, как поперечные механические волны, распространяющиеся в мировом эфире. Однако во второй половине того же столетия Максвелл высказал предположение, что свет представляет собой не механические, а электромагнитные

волны. Таким образом, была создана электромагнитная теория света, которой пользуются и сегодня для объяснения многих оптических явлений.

Рассматривая свет как волновое движение, каждое излучение связывают с определенной длиной волны. Простейшей формой волнового движения является синусоидальное движение среды (рис. 3). Расстояние между двумя последовательно распо-

Рис. 3. Простейшая форма волнового движения

ложенными и находящимися в одинаковой фазе точками двух соседних волн, например, расстояние между двумя соседними «гребнями» волны, называется длиной волны (λ) Это расстояние, пройденное светом за время одного полного колебания. Если вместо периода колебания взять обратную величину, то есть число колебаний в единицу времени, и обозначить эту величину частотой , то скорость распространения света в вакууме, а практически и в воздухе* с, частота и длина волны λ будут связаны между собой отношением .

Согласно электромагнитной теории света, к видимому излучению относят-

__________

* Скорость распространения света в вакууме равна 300 000 км/сек. Эту же величину на практике принимают равной скорости света в воздухе. Скорость распространения света в любой среде всегда меньше, чем в вакууме, например, в стекле скорость света примерно в полтора раза меньше, чем в воздухе.

ся такие электромагнитные волны, длина которых в вакууме лежит в интервале от 400 до 760 нм. При этом цвет излучения определяется частотой колебаний: красный свет соответствует наиболее медленным, а фиолетовый — наиболее быстрым из всех видимых колебаний. Так как скорость распространения света в вакууме не зависит от его цветности, то есть от частоты колебания, и является величиной постоянной, красному цвету по уравнению соответствуют наиболее длинные световые волны, а фиолетовому — наиболее короткие.