Несколько лет назад немало шума среди искусствоведов наделала гипотеза, выдвинутая живущим в Калифорнии британским художником Дейвидом Хокни (David Hockney) и американским физиком Чарлзом Фалко (Charles M. Falco), профессором университета штата Аризона в Тусоне. Они вдвоём опубликовали исследование, в котором пытались доказать, что великие живописцы эпохи Возрождения использовали в своей работе в качестве вспомогательного средства разные оптические приборы. Совсем недавно в британском журнале «Nature» – одном из ведущих научных журналов мира – появилась ещё одна статья Чарлза Фалко, в которой он приводит новые доказательства своей правоты. Даже на ежегодной сессии Американского физического общества, завершившейся неделю назад в Балтиморе, эта тема вызвала оживлённые, чтобы не сказать жаркие, дискуссии. С одной стороны, действительно не очень понятно, чем объяснить те разительные перемены, что произошли в западно-европейском искусстве – прежде всего, живописи, – на рубеже 14-го и 15-го веков. Если произведениям средневековых художников присущи двухмерность пространства и некоторая схематичность, даже догматическая условность образов, то картины мастеров Ренессанса, словно по мановению волшебной палочки, сразу обрели глубину и объёмность, реалистичность и перспективу, живую игру света и тени, безупречную гармонию пропорций. А с другой стороны, можно ли считать, что столь мощным и плодотворным импульсом живопись Возрождения обязана достижениям средневековых оптиков? Да, можно, пусть и с некоторыми оговорками, – считает Чарлз Фалко:

Кривое зеркало – вот что помогало художникам переносить окружавший их трёхмерный мир на двухмерное пространство холста, причём делать это столь искусно, что зрители видели и третье измерение. Технические предпосылки для этого были налицо: учёные уже постигли основные законы классической оптики, ремесленники научились делать хорошие зеркала и линзы. Первые картины, на которых были изображены очки и увеличительные стёкла, появились в 14-м веке, за 75 лет до Яна Ван Эйка. Однако понадобился гений, каким был Ян Ван Эйк, чтобы осознать: эти оптические инструменты облегчают проецирование объёмной натуры на плоскую поверхность.

Ян Ван Эйк (Jan van Eyck) считается родоначальником и одним из наиболее ярких представителей искусства Раннего Возрождения в Нидерландах. В своём знаменитом «Портрете Джованни Арнольфини с женой», хранящемся в Национальной галерее в Лондоне, художник даже поместил кривое зеркало непосредственно в картину в качестве предмета интерьера, что позволило ему показать зрителю не только ряд элементов и деталей, но и некоторых персонажей, которые иначе просто остались бы «за кадром». Впрочем, следует заметить, что плоских зеркал в те времен вообще не существовало: их ещё не научились делать, поэтому все зеркала были выпуклыми или вогнутыми... Однако не только Ян Ван Эйк, но и Ханс Хольбейн (Hans Holbein), и Меризи да Караваджо Микеланджело (Merisi da Caravaggio Michelangelo), и многие-многие другие живописцы широко пользовались оптическими устройствами – зеркалами и линзами – для проецирования изображения на холст. По крайней мере, именно такую гипотезу впервые выдвинул Дейвид Хокни, фотограф и живописец, мастер поп-арта, всю жизнь активно изучающий проблемы соотношения между реальностью и её художественным воплощением. Вскоре Хокни получил научную поддержку со стороны Чарлза Фалко. Профессор изучил множество картин старых мастеров и обнаружил, что в большинстве из них имеется по нескольку так называемых точек схода перспективы. Учёный интерпретирует этот факт как доказательство того, что для разных объектов художники юстировали свои приборы по-новому. Кроме того, Фалко выявил во многих картинах небольшие, но специфические искажения формы предметов, которые могли возникнуть только при проецировании их на плоскость с помощью линзы или кривого зеркала. Профессор поясняет:

Картина, которая содержит наибольшее количество таких оптических артефактов, – это «Муж и жена» Лоренцо Лотто (Lorenzo Lotto). Я могу с цифрами в руках неопровержимо доказать, что около 5-ти процентов картины создано с помощью оптической проекции. То есть художники, судя по всему, никогда не переносили на холст оптическую проекцию всей композиции целиком, позволяя себе такие приёмы лишь для уточнения отдельных деталей вроде глаз или губ. А остальное они писали уже без каких-либо вспомогательных устройств, как это, собственно, и подобает мастерам.

Для многих искусствоведов гипотеза Хокни и Фалко стала шоком. Видимо, они исходили из представления, что художники эпохи Ренессанса все как один были гениями небывалого масштаба, и просто отказывались верить, что, скажем, Ван Эйк мог прибегнуть к помощи кривого зеркальца. А вот коллег-физиков Фалко удалось убедить – правда, не столько красивыми словами, сколько строгими математическими выкладками. Профессор говорит:

Страсти, вызванные нашим открытием, были нешуточными. Причём вне зависимости от того, воспринимались ли наши тезисы с одобрением или с осуждением. Видимо, мы затронули какую-то важную струну в душах людей. Взяв уникальные произведения выдающихся мастеров вроде того же Ван Эйка, мы смогли показать, как эти художники работали, где в их мастерских сидели позирующие. Проблема лишь в том, что если кто-то является, скажем, большим поклонником Ван Эйка, то он либо хочет знать о нём каждую мелочь, каждую подробность, либо, наоборот, вообще не желает слышать ничего, что может дискредитировать его кумира в его собственных глазах. Между тем, ничего плохого в том, что художники эпохи Возрождения использовали оптические устройства, на наш взгляд, нет! Напротив, это тот случай, когда технический прогресс эффективно поспособствовал прогрессу в области искусства.

А теперь – совсем другая тема. То, что повышенная концентрация пыли в воздухе крайне негативно отражается на здоровье человека, известно давно. Болезни, вызываемые вдыханием пыли, именуются пневмокониозами. К наиболее распространённым причинам пневмокониоза относится вдыхание угольной, силикатной или асбестовой пыли на производстве. Но если в условиях производства установка специального вытяжного оборудования позволяет существенно понизить концентрацию такой мелкодисперсной пыли в воздухе на рабочем месте, то её содержание в окружающей нас атмосфере дома и на улице гораздо хуже поддаётся контролю. В последнее время наиболее пристальное внимание учёных и общественности вызывает мелкодисперсная пыль, выбрасываемая в воздух дизельными двигателями автомобилей. В крупных городах эта пыль стала одним из главных факторов загрязнения атмосферы.

Профессор Медицинского центра Нью-йоркского университета Мортон Липпмен (Morton Lippmann), специализирующийся на изучении влияния экологических факторов на здоровье человека, вспоминает:

По шесть часов в день, пять дней в неделю, и так на протяжении 6-ти месяцев.

Звучит так, словно профессор подсчитывает время, проведённое им в лаборатории университета в местечке Туксидо, в 60-ти километрах к северо-западу от Манхэттена. Однако на самом деле Липпмен говорит о подопытных мышах, которым в рамках руководимого им проекта пришлось полгода дышать пыльным воздухом:

Мы давали животным вдыхать мелкодисперсную пыль, но не в каких-то чрезмерно больших количествах. В общем, это соответствовало тому, как если бы мыши прожили год в центре Нью-Йорка, в Манхэттене.

На первый взгляд, тут нет ничего страшного. Тем удивительнее оказались результаты вскрытия подопытных животных после эксперимента. Учёные обнаружили, что очень умеренного, практически всегда присутствующего в воздухе количества пыли вполне достаточно, чтобы вызвать атеросклероз, то есть отложение жировых бляшек на внутренних стенках артерий. Коллега Липпмена, профессор-токсиколог Лун Цзи Чжэнь (Lung Chi Chen), говорит:

Это первое экспериментальное доказательство того, что повышенное содержание мелкодисперсной пыли в воздухе может вызывать серьёзные сердечно-сосудистые заболевания. Ведь образование жировых бляшек на внутренних стенках артерий рано или поздно приводит сперва к сужению, а затем и к полной закупорке сосудов, что становится причиной инфаркта или инсульта. Поэтому не вызывает сомнений: нужно всеми доступными методами снижать уровень концентрации мелкодисперсной пыли в атмосфере. Ведь мы ещё можем как-то выбирать, какую воду пить. Но каким воздухом дышать – это нам выбирать не дано.

Очевидно, что чем мельче частицы пыли, тем легче они проникают в самые тонкие структуры лёгочной ткани, добираясь до альвеол – тех мельчайших лёгочных пузырьков, где происходит газообмен между воздухом и кровью. Там мелкодисперсная пыль, видимо, и попадает в кровь. Однако механизм, вызывающий у мышей атеросклероз, пока до конца не выяснен. Профессор Лун Цзи Чжэнь говорит:

Многое указывает сегодня на то, что частицы мелкодисперсной пыли вызывают воспалительные процессы в стенках кровеносных сосудов. Одновременно начинает быстро нарастать содержание холестерина в крови, а эти два фактора в совокупности и приводят к образованию жировых бляшек и к сужению кровеносных сосудов.

Есть и ещё один важный фактор, обнаруженный нью-йоркскими учёными. Судя по всему, в этом процессе важную роль играет питание, – считает Лун Цзи Чжэнь:

Мы кормили наших лабораторных мышей по-разному. Одна часть животных получала пищу, богатую жирами. Содержание насыщенных жирных кислот в корме составляло здесь 20 процентов. Поэтому к концу эксперимента животные этой группы страдали избыточным весом. И оказалось, что у них площадь стенок кровеносных сосудов, поражённых атеросклерозом, значительно больше, чем у мышей, сидевших на менее жирном рационе.

Как обычно в подобных случаях, неминуемо возникает вопрос о том, насколько полученные на мышах данные могут быть перенесены на человека. Профессор Липпмен высказывается на этот счёт чрезвычайно осторожно:

Не все люди подвержены равному риску, связанному с загрязнением воздуха. Насколько нам известно, оно увеличивает уровень смертности только у некоторых категорий населения. Сюда относятся, прежде всего, люди преклонного возраста и люди, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями в относительно тяжёлой форме. Если человек относится к одной из этих групп риска, вряд ли ему имеет смысл налегать на слишком уж жирную пищу, потому что это повышает риск.

Впрочем, исследования, проведённые Кеном Доналдсоном (Ken Donaldson), профессором токсикологии Эдинбургского университета, свидетельствуют о том, что человеческий организм реагирует на мелкодисперсную пыль практически так же, как и организм мыши. Изучая влияние особо мелких – так называемых наночастиц – пыли на человека, шотландский профессор пришёл к тем же самым выводам, что и его нью-йоркские коллеги:

Примечательно, что наибольший эффект эти наночастицы оказывают на сердце и кровеносные сосуды. Поэтому наиболее негативно загрязнение воздуха отражается на людях, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Это очень интересный феномен. То, что такие частицы действуют на лёгкие, вполне понятно. Но как вдыхаемые частицы пыли влияют на функцию сердечно-сосудистой системы, мы пока не вполне понимаем.

А то, что такое влияние имеет место, профессор и его коллеги установили экспериментальным путём. В ходе так называемого рандомизированного двойного слепого испытания группа добровольцев вдыхала выхлопные газы дизельного автомобильного двигателя в концентрации, типичной для городской улицы с интенсивным движением транспорта. Затем подопытные принимали сосудорасширяющие препараты. При сравнении с контрольной группой оказалось, что вдыхание выхлопных газов существенно снижало способность кровеносных сосудов к регуляции. Профессор Доналдсон указывает и на ещё одну потенциальную опасность для здоровья:

Если частицы пыли могут влиять на функцию сердечно-сосудистой системы, то очевидно, что они это делают, проникая в кровь. А если они проникают в кровь, то могут ею разноситься по всему телу. И при этом, возможно, оказывать воздействие на другие ткани и органы – на печень, на селезёнку или даже на головной мозг.

Однако каково это воздействие – пока непонятно. Ясно лишь, что большое значение тут имеет размер частиц. Так, некоторые вещества, безобидные в виде относительно крупных частиц, обретают новые, порой весьма опасные свойства, если оказываются мелкомолотыми. Кроме того, пока не изучен и сам механизм проникновения частиц мелкодисперсной пыли из лёгких в кровь. Видимо, совсем мелким частицам проникнуть в клетки живой ткани гораздо проще, – говорит Вольфганг Крайлинг (Wolfgang Kreyling), научный сотрудник Института биологии дыхания при Исследовательском центре экологии и здоровья в Нойерберге:

Обычно клетки поглощают инородные частицы, используя для этого определённые механизмы. На поверхности мембраны клетки имеются специальные рецепторы – белковые молекулы, обеспечивающие так называемый «эндоцитоз», то есть захват внеклеточного материала и его интернализацию, транспортировку внутрь клетки. Иными словами, речь идёт об активном процессе. Однако он имеет место лишь в случае, если диаметр частицы превышает 200 нанометров. Если же частица меньше, начинают происходить непонятные вещи. Похоже, что самые мелкие частицы – ну, скажем, 20 нанометров в диаметре – преодолевают оболочку клетки, используя механизм обычной диффузии.

А это уже процесс пассивный. То есть мелкодисперсные частицы, похоже, просто проплывают сквозь мембрану клетки, не задерживаясь и словно не замечая её:

Так ли это на самом деле, или этот процесс всё же как-то управляется, мы пока не знаем.

В этом и состоит главная проблема: токсикологи знают слишком мало о механизмах, участвующих в регуляции процессов взаимодействия живого организма с частицами мелкодисперсной пыли, чтобы оценить, насколько реальна исходящая от такой пыли угроза. Да и само понятие «наночастица» представляется сегодня уже недостаточно точным. Различия в структуре, физических и химических свойствах наночастиц порой столь велики, что, кроме размеров, они не имеют между собой ничего общего. Поэтому токсикологи пытаются сегодня разработать такую методику испытаний наночастиц, чтобы даже совершенно неожиданные и непредсказуемые эффекты не остались незамеченными. По мнению Крайлинга, такие тесты должны как можно скорее стать неотъемлемым элементом уже идущего полным ходом процесса разработки новых наноматериалов.