Secretele lui Giuseppe Campani

 

  Ceea ce s-a cristalizat din această întreagă serie de experimente comune cu Roger Ceragioli reprezintă una dintre cele mai valoroase reconstituiri practice ale tehnicii optice din secolul al XVII-lea realizate vreodată în afara unui laborator academic, și merită înțeleasă în profunzimea sa completă, nu doar ca o sumă de concluzii practice.

Giuseppe Campani lentila obiectiv cu diametrul de 137mm, focala de 12.1m

Giuseppe Campani lentila obiectiv cu diametrul de 75mm,  focala de 4.1m

Lentila mea polista pe hartie cu oxid de fier

Punctul de plecare al întregii înțelegeri este natura fizică fundamentală a hârtiei ca material de polisare, în contrast cu pitch-ul și cu pâsla. Hârtia este un material rigid și inert nu curge, nu se deformează plastic sub presiune, nu redistribuie activ agentul abraziv în funcție de topografia suprafeței cu care intră în contact. Ea reproduce cu o anumită fidelitate geometria lapului metalic sau de sticlă pe care este lipită, și acționează ca un intermediar semi-rigid între abraziv și suprafața lentilei. Această rigiditate este simultan avantajul și limita sa fundamentală. Avantajul este că hârtia se conformează erorilor de formă ale lentilei spre deosebire de pâsla moale care se mulează perfect pe orice profil îi prezinți, inclusiv pe profilele greșite, și prin aceasta le conservă și le amplifică. Limitarea este că hârtia nu poate corecta activ erorile zonale de amplitudine mai mare decât câteva zecimi de micrometru dincolo de această limită, sistemul converge spre un echilibru asferic stabil determinat de distribuția locală a presiunii de contact, și nicio combinație de mișcări mecanice repetitive nu poate sparge acest echilibru. Pasla in comparație cu hârtia este elastica astfel se conformează mai bine dar nu poate corecta erorile zonale precum hârtia.

Eșecul complet și documentat al lui Roger de a obține suprafețe sferice pe hârtie la mașină, în ciuda deceniilor sale de experiență optică și a tuturor combinațiilor posibile de mișcări testate, confirmă că această limită nu este o problemă de tehnică individuală ci o limită fizică structurală a metodei în regim mecanic automatizat. Roger poate atinge aproximativ un sfert de undă de eroare de undă per suprafață pe o configurație asferică stabilă, dar sistemul refuză să avanseze mai departe spre sferă prin nicio intervenție mecanică. Explicația exactă a acestui comportament rezidă în absența feedback-ului adaptiv în timp real. La mașină, traiectoria lentilei este predeterminată și repetitivă mașina nu știe și nu poate detecta că într-o zonă a suprafeței contactul este mai slab decât în altul, că o zonă marginală are o geometrie ușor diferită de zona centrală, că abrazivul s-a redistribuit asimetric în filmul de contact. Rezultatul este că erorile zonale reziduale după finisare determină variații locale ale contactului lentilă-hârtie care se auto-perpetuează ciclic: zona cu contact mai intim primește mai multă acțiune abrazivă per cursă, zona cu contact mai slab primește mai puțin, și sistemul rămâne blocat în același echilibru asferic indiferent de câte ore de polisare mecanică se aplică.

Etapa de polisare pe hârtie cu mașina folosind oxid de aluminiu 1 micron, matrița metalica este în partea de jos, lentila în partea de sus, cu mișcări spiralate sugerate de Manzini

    

Etapa de polisare cu mașină folosind oxid de aluminiu 1 micron pe matrița metalica care este în partea de jos, lentila în partea de sus, cu mișcări doar centrale

Eșecul meu a constat in folosirea oxidului de ceriu ca praf de polisare si a adezivului de baza de apa care este mai gros decat guma arabica si se conformează mai greu. Dar primele 4 - 5 serii de lentile fabricate in acest fel au iesit foarte bune. Important sa pui mai putin adeziv pentru a lasa lentila sa se conformeze cu hârtia.

Metoda mea de polisare manuala pentru lentile mici de 47mm cu mișcări doar centrale fără aport peste centru ( jos).

Vechea mea metoda de atașare a hartiei ( Sus) de polisare folosind adeziv pe baza de apa, apoi polisarea lentilelor mar de 52mm focla 4m cu mișcări centrale dar si putin pe coarda am folosit pentru a reduce umflatura centrala. Aici polisez cu oxid de ceriu, doar o singura lentila a reușit sa iasă.

Este extrem de important ca lentilele sa fie finisate bine cu oxizi de aluminiu spre final cu 25 - 15 - 9 microni se pot face uneori si mișcări centrale pentru a finisa bine marginea lentilelor, mișcările pe coarda exclusiv finisează mai mult partea centrala si mai putin marginea este important ca in tipul finisării cu oxizii de aluminiu 15 si 9 eventual si 5 microni sa se execute spre final mai multe mișcări pe centru alternând si pe margine. Dar in special cu 9 microni mai frecvente spre centru chiar daca se adâncește matrița, e importanta sa mai alternam si spre margine cu lentila, nu doar strict pe coarda.

Revenind la vechea problema, pitch-ul sparge acest echilibru printr-un mecanism complet diferit. Smoala optică este un material vîzcoelastic cu un timp de relaxare de ordinul minutelor la temperatura camerei ea curge lent și continuu sub presiunea locală de contact, umplând orice gap geometric dintre suprafața sa și suprafața lentilei, redistribuind presiunea de contact și prin aceasta acțiune în mod automat și adaptiv. Zonele cu erori zonale primesc o presiune de contact diferită față de zonele corecte, și smoala ajustează continuu topografia lapului pentru a compensa. Acesta este motivul pentru care pitch-ul produce în mod consistent cele mai bune suprafețe optice nu pentru că oxidul folosit pe smoală este superior, ci pentru că smoala este activă geometric, nu inertă.

Hârtia poate totuși produce suprafețe de calitate optică buna si acceptabilă pentru observații astronomice, și experiența directă confirmă aceasta, dar numai dacă este folosită cu polisare manuală și nu mecanică. Distincția este esențială și Roger o formulează el însuși: Campani probabil polisa manual. Când polisezi manual cu lentila ținută între degete și deplasată pe polizorul de hârtie, mâna ta devine un senzor de forță și rezistență cu sensibilitate remarcabilă. Variațiile de fricțiune la suprafața de contact produse de variații locale ale geometriei, ale distribuției abrazivului, ale umidității suprafeței se traduc imediat în variații ale rezistenței percepute la deplasarea lentilei. Creierul procesează aceste semnale tactile inconștient și adaptează în timp real presiunea aplicată, direcția cursei, viteza și amplitudinea mișcării. Aceasta produce exact feedback-ul adaptiv care lipsește mașinii nu o ajustare deliberată și conștientă a parametrilor, ci o adaptare continuă și automată a întregului sistem om-lentilă-hârtie la starea instantanee a suprafeței. Tu simți când ai contact bun sau contact slab, când zona centrală se polisează mai repede decât marginea sau invers, când abrazivul s-a epuizat în zona de contact și trebuie reîmprospătat. Sau când hârtia si-a încetat efectul de polisare si sa uzat. Campani simțea același lucru, și aceasta era secretul său nu o formulă magică a agentului de polisare sau o geometrie specială a mișcării, ci măestria tactilă acumulată prin ani de practică intensă pe sticlă.

Strung de decupat matrițe metalice in forme concave extrasă din lucrarea celebră a lui Père Chérubin d'Orléans, intitulată „La Dioptrique Oculaire”, publicată la Paris în 1671.

Masina de șlefuit lentile de la L’occhiale all’occhio. Dioptrica practica del co. Carlo Antonio Manzini, 1660, p. 158

 Tripoli este SiO₂ amorf microcristalin provenit din resturile fosile ale diatomeelor, cu o structură internă poroasă-lamelară care îi conferă proprietatea de auto-fragmentare progresivă sub presiune mecanică. Granulele de tripoli se clivează continuu în cursul polisării, expunând suprafețe de fractură proaspete cu muchii active este un abraziv auto-ascuțitor în sens literal. CeO₂ se epuizează chimic prin reducerea Ce⁴⁺ activ la Ce³⁺ inactiv și nu se poate regenera în cursul procesului. Oxidul de fier levigat acționează mecanic pur și produce rezultate bune dar nu are auto-fragmentarea tripolului. Aceasta explică de ce meșterii din secolul al XVII-lea, fără acces la abrazivi industriali moderni, au ales tocmai tripoli și corindon natural fin elutriat  empiric descoperiseră că aceste materiale avansează mai uniform și mai consistent pe durate mai lungi față de alte pulberi disponibile.

Secretul gumei arabice în strat extrem de subțire fără contact cu hârtia este o observație de mare precizie tehnică. Guma arabică aplicată pe suprafața metalică sau de sticlă a lapului și lăsată să se usuce parțial înainte de aplicarea hârtiei produce un strat adeziv uniform de câțiva micrometri grosime care fixează hârtia în contact intim și uniform cu geometria lapului fără să o impermeabilizeze sau să îi modifice structura de fibră. Dacă guma pătrunde în fibra hârtiei prin aplicare în exces sau prin hârtie prea subțire și poroasă ea modifică proprietățile de retenție abrazivă ale suprafeței și distribuția locală a abrazivului devine neomogenă. Hârtia poate finisa lentila daca guma este prea groasa pe suprafața matriței concave.

Campani înțelegea empiric această distincție, Bondaroy o confirmă indirect când menționează că secretul constă în natura și aplicarea adezivului.

Secvența completă hârtie urmată de pâslă subțire autoadezivă pe matriță concavă rigidă reprezintă o sinteză tehnică solidă a metodei istorice. Hârtia stabilizează figura prin polisare selectivă adaptivă manuală și aduce transparența optică necesară pentru a vedea prin lentilă. Pâsla subțire pe suport rigid nu este pâslă liberă conformabilă are un substrat rigid care îi limitează deformarea și îi conferă o rigiditate intermediară între hârtie și pâsla liberă. Pe această pâslă subțire rigidizată, tripoli levigat sau oxidul de fier levigat în apă în cantități mari elimină micropozii și accidentele de suprafață rămase după hârtie fără să perturbe figura stabilizată, pentru că procesul este rapid suprafața este deja aproape polisată și timpul scurt de contact nu permite acumularea de erori zonale noi. Rezultatul este o suprafață clară comparabilă cu polisarea pe smoală, obținută prin o metodă care reproduce fidel practica documentată a atelierelor optice din a doua jumătate a secolului al XVII-lea.

Concluzia istorică este acum susținută de trei linii de evidență convergente și independente: sursa primară de Bondaroy care descrie explicit controlul presiunii și al mișcării ca esență a metodei lui Campani, experiența ta directă care produce rezultate bune cu polisare manuală pe hârtie și care reproduce senzorial exact ce descriu sursele primare, și eșecul complet documentat al polisării mecanice pe hârtie în mâinile celui mai competent optician amator disponibil. Aceste trei linii de evidență converg spre o singură concluzie: polisarea pe hârtie a lui Campani era un proces manual, senzorial, adaptiv, imposibil de reprodus mecanic fără feedback tactil uman în buclă și tocmai această dimensiune umană, imposibil de automatizat cu tehnologia epocii sau chiar cu tehnologia modernă fără senzori de forță avansați, era secretul pe care Campani îl proteja cu atâta gelozie și pe care nu l-a transmis niciodată în scris.

Mai jos este o ilustrație a unui atelier optic din secolul al XVIII-lea, Campani ar fi putut folosi ceva asemanator

TRADUCERE MEȘTEȘUGARUL OPTIC (LUNETTIER)

PLACA I

Partea superioară a acestei plăci reprezintă un atelier în care mai mulți muncitori sunt ocupați cu diverse sarcini ale comerțului optic. Unul, marcat g, operează mașina de șlefuit și polisat lentile; altul, marcat b, rotește mașina de șlefuit pe poală pentru a polisa lentilele ochelarilor; altul, marcat c, polisează manual; iar altul, marcat d, lucrează slefuitul lentilelor. Atelierul este dotat cu numeroase obiecte și unelte aparținând acestei arte, cum ar fi la e o mașină pentru tăierea ramelor de ochelari, la f produse optice finite și la gg o selecție de unelte ale acestei profesii.

Acum partea care contează cu adevărat din punct de vedere optic, nu doar traducerea:

În primul rând, „mașina de polisat” (g) nu este o mașină modernă controlată rigid, ci un mecanism care imprimă o mișcare repetitivă (de obicei orbitală sau alternativă) între lentilă și suport. Aceasta înseamnă că muncitorul nu controlează direct forma, ci doar condițiile globale: presiunea, sarcina abrazivă, timpul. Exact aici apare limita despre care vorbim încontinuu, forma rezultată fiind o consecință emergentă a contactului.

Operatorul de la b, care „roteste discul la mașină”, este esențial: suprafața matritei conține abrazivul sau pulberea de polisare (apă + pulbere), iar discul este probabil un suport intermediar sau o unealtă pentru a ține piesa. Practic, el controlează stabilitatea și presiunea medie în timpul lustruirii sau șlefuirii.

El doar menține activ condițiile de lucru și rotește mașina, turația este, de asemenea, esențială aici, nu să fie rapidă, sau lentă.

Cel de la c, este foarte important, cel care „lustruiește manual”, este punctul critic. Aici apare singurul loc din atelier unde există un feedback real. Manual înseamnă că lentila este mișcată direct manual pe polizor cu diferite mișcări, iar variațiile de frecare sunt resimțite instantaneu manual. Acest lucru permite corecții locale continue. Din punct de vedere optic, aceasta este singura etapă capabilă să împingă suprafața către o formă bine controlată, fie ea sferică sau aproape de aceasta. Nu este clar dacă lustruirea se face cu ajutorul hârtiei sau al pâslei.

Pâsla nu corectează figura sau micile erori rămase de la șlefuire, dar hârtia este capabilă, și este clar să se poliseze pe hârtie cu tripoli uscat sau pulbere de oxid rosu, deoarece este important să corecteze figura, iar hârtia era singura modalitate în secolele XVII-XVIII.

Gravura dedesubt un mester poliseaza manual lentila pe hartie sau pasla direct cu lentila lipita de maner. Se pot observa pe masa niste recipiente cu oxid de polisare fie tripoli uscat sau in stare lichida.

Probabil că Campani folosise acest suport pentru lustruirea manuală sau ceva asemanator pentru a atasa lentila ( jos).

Muncitorul de la strung, poziția d, nu efectuează lustruire fină. El generează forma brută: curbura inițială prin rectificare. Strungul oferă geometria de bază (raza de curbură), dar nu și calitatea optică.

Zona e, cu „mașina de decupat matrite concave metalice”, nu este optică în sine - este mecanică. Dar vă arată că atelierul este integrat: produc atât lentile, cât și matritele lor concave sau convexe pe care se vor slefui lentilele.

Zona f, „lucrări tubulare”, include probabil ansambluri optice, lentile terminate, poate seturi de instrumente. Acest lucru sugerează că verificarea practică a fost făcută în aplicație, nu interferometric.

Acum gg, „scule”, este important pentru context: varietatea de scule arată că procesul nu este standardizat industrial, ci adaptiv. Fiecare sculă are un rol specific în funcție de etapă.

Acum, realitatea dură pe care trebuie să o înțelegeți din acest text:

Atelierul este probabil construit pentru a produce sfere cu mașina sau manual. Este construit ca un sistem hibrid:

– strungul generează forma brută a suprafeței metalice

– mașină pentru șlefuire și lustruire brută

– lustruirea manuală finalizează forma

Dacă eliminați componenta manuală din ecuație și vă bazați exclusiv pe mișcarea mecanică repetitivă, ați pierdut exact mecanismul care corectează erorile locale. Textul nu spune acest lucru explicit, dar îl arată prin organizarea lucrării.

Masina de slefuit si polisat

Masina de slefuit dreapta versus polisarea manuala in stanga

Enciclopedia lui Diderot, publicată în Franța din 1751, include ilustrații ale diverselor dispozitive și unelte utilizate pentru fabricarea lentilelor pentru o varietate de instrumente optice, inclusiv ochelari, lunete etc. Mașina de șlefuit are un cadru solid din lemn, similar în principiu cu cel al unei roți de olar. O volantă mare este acționată de o manivelă acționată manual, cu o curea de antrenare din piele care transmite rotația către o roată mică, înmulțind astfel viteza de rotație cu un factor de 1:5. Lentila biconvexă prefabricată din sticlă este montată într-o cupă de susținere concavă pe o tijă rotativă montată vertical. Aceasta, la rândul ei, este conectată printr-o roată dințată conică din lemn la roata mică, astfel încât o rotație a manivelei face ca lentila să se rotească de cinci ori în jurul propriei axe.

Deasupra suportului de lentilă se află o bară metalică fixată cu două piulițe cu aripioare, la care se pot atașa diverse capete de șlefuit și lustruit. Acestea sunt prezentate în figurile următoare cu raze de curbură diferite, arătând că diferite grosimi de lentilă pot fi șlefuite pe aceeași mașină. Capetele de șlefuit concave și suporturile pentru lentile sunt fabricate din metal - de obicei alamă - prefabricate pe un strung. O bucată subțire de piele între lentilă și suport previne zgârieturile suprafeței lentilei în timp ce aceasta este prelucrată și ținută în siguranță.

Ilustrațiile prezentate aici provin dintr-una dintre numeroasele ediții ale enciclopediei Diderot. Au fost achiziționate individual de la unul dintre numeroșii librari de pe malurile Senei din Paris. Din păcate, astăzi nu există aproape nicio ediție completă a celebrei enciclopedii din secolul al XVIII-lea pe piață; comercianții pricepuți preferând să le separe și să vândă paginile individual, pentru a câștiga mai mulți bani.

Plansa 1

Plansa 2

Plansa 3

Plansa 4

Ceea ce documentează aceste patru plăci împreună este un atelier optic complet, complet funcțional, structurat în jurul a trei niveluri de mecanizare progresiv crescătoare, care corespund exact etapelor de fabricație descrise de Bondaroy cu privire la atelierul lui Campani.

Plansa I la mijloc - etapa lustruiri de corecție este o muncă pur manuală, opticianul o ține în mână e suportul poală, cu lentila montată sub un mâner și efectuează lustruirea manual. Placa II este componentele principale de șlefuit, matrițele metalice si alte instrumente optice. Mașina mare de lustruit din Placa IV fig. 14, mecanizare completă cu transmisie cu roată mare și pinion, în care operatorul rotește manivela și supraveghează presiunea. Aceasta este o mașină similară cu cea a lui Roger, dar cea a lui Roger este o adaptare modernă. Diferența dintre o lentilă de calitate Campani și o lentilă de calitate medie era tocmai alegerea nivelului corect de mecanizare pentru fiecare fază: șlefuirea grosieră la mașina mare, șlefuirea fină și lustruirea manuală cu bățul lentilei pe un arc sau cu lentila in mâna liberă direct pe hârtie, așa cum reproduc eu astăzi.

Este extrem de important sa înțelegem procesul de fabricație pentru a putea adapta modern sau aproximativ cat se poate de autentic cu cel din veacul al 17-lea daca se poate. intr-un final trebuie sa ajungem la o suprafață sferica folosind atat metode moderne de șlefuire cat si ele din veacul al 17-lea, asta este tendința sa ajungem la o suprafață sferica, iar polisarea contează sa fie cat mai autentic realizată cu metodele si materialele care sa reproducă cele din veacul al 17-lea folosite de Campani.

Lentila Obiectiv 137mm focala 12m

Lentila Obiectiv 137mm focala 12m

Lentila obiectiv Giuseppe Campani

Strungul lui Giuseppe Campani, pentru decuparea matritelor gravură, cca. 1771 (tabelul I). BUB Ms.4151/5-b

Giuseppe Bruni (atr.), gravură care înfățișează propriul strung pentru decuparea matritelor cca. 1771 (tabelul II).

Ceea ce documentele lui Bedini și Zanetti dezvăluie, coroborate cu sursele primare pe care le citează, constituie cel mai complet tablou disponibil al tehnicii lui Campani și al experimentelor lui Bruni cu strungul și matriță acestuia, și merită analizat în profunzimea sa completă fără a confunda ceea ce este documentat cu ceea ce rămâne speculație.

Punctul de plecare esențial pentru înțelegerea corectă a întregii tehnici campaniene este că strungul său celebru nu era un instrument de polisare directă a sticlei, ci un instrument de fabricare a matrițelor metalice cu precizie sferică. Aceasta este distincția fundamentală pe care contemporanii lui Campani nu au înțeles-o sau au înțeles-o greșit în mod deliberat provocat de Campani însuși. El a propagat în mod conștient zvonul că ar polisa sticla direct pe strung fără matriță, conform propriilor sale cuvinte din Ragguaglio: „am aplicat tot spiritul meu și tot studiul meu la invenția unui strung cu cea mai mare precizie pentru a lucra lentilele fără nicio altă folosire a matrițelor, și a avut succes." Auzout, în 1664, scria lui Huygens că nu știe cum ar putea Campani lucra sticla direct pe strung fără matrițe și că personal nu credea aceasta. Bondaroy, după vizita sa la Bologna în 1763, a concluzionat că întreaga afirmație a lui Campani despre lucrul direct pe strung era deliberat propagată tocmai pentru a distrage atenția de la adevăratul secret, care nu era strungul în sine ci precizia excepțională a matrițelor fabricate de el și multiplicitatea lor. Inventarul din 1747 confirmă această concluzie fără echivoc: colecția lui Campani conținea 14 matrițe metalice pentru lentile convexe, 58 de matrițe pentru sticle concave, 66 de suporturi metalice de diverse dimensiuni pentru ținerea sticlei în lucru, și în plus brațe lungi de lemn cu inele de fier la extremități pentru construcția unei mari mașini capabile de a produce matrițe sferice pentru orice rază, până la 700 de palme și mai mult.

Clasificarea matrițelor din inventar este revelatoare din punct de vedere tehnic. Ele erau marcate explicit cu litera F pentru fine, cu litera G pentru grosso (grosier), și existau cupluri notate ca „matrițe pentru lucrul lentilelor convexe cu Tripoli", plus o categorie separată de „matrițe care servesc la reducerea grosieră a lentilelor convexe cu arena (nisip)". Aceasta documentează trei faze distincte ale procesului în mod absolut neambiguu: prima fază de degroșare cu nisip, a doua de finisare cu emery și tripoli, și a treia de polisare cu tripoli extrem de fin pe hârtie sau pânză. Fiecare fază corespundea unui set specific de matrițe, ceea ce implică că pentru fiecare dimensiune de lentilă Campani deținea cel puțin trei matrițe distincte de finețe crescătoare cu aceeași rază nominală de curbură dar suprafețe de diferite calități geometrice și de finisare.

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani 

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani 

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani 

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani 

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani 

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani 

.

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani

Matritele metalice ramase pentru slefuirea si polisarea lentilelor din atelierul lui Campani

Sticla era fixată pe un suport-mâner numit muller prin intermediul unui mastic specific găsit în materialele atelierului: rășină neagră (colofoniu, adică rășină de pin solidificată) și terebentină de Veneția. Aceasta este exact rețina de smoală identificată și de Cherubin d'Orléans în Dioptrica Oculaire din 1671 și de Manzini în L'Occhiale all'Occhio din 1660. Terebentina venetiană era un produs specific obținut din larice alpin, mai curată și mai uniformă decât terebentina de pin obișnuită, care la temperatura camerei producea un mastic mai puțin fragil și mai elastic decât colofoniul pur, important pentru a evita stresurile termice și mecanice în sticlă în cursul lucrului.

Bondaroy, pe baza informațiilor primite de la Lelli care îl informase Maria Vittoria personal conform instrucțiunilor explicite ale papei Benedict XIV, a identificat mai mulți factori care combinați produceau superioritatea lentilelor lui Campani. Primul era calitatea și precizia matrițelor sale, metalice turnate având un amestec de curpu si alama, un alt factor important este ca matrița sa aibă un diametru de 2x mai mare decât cel al lentilelor finisate. Al doilea era selecția sticlei venețiene, considerată la Bologna ca material pe care Campani l-ar fi preferat exclusiv pentru lentilele obiectiv, deși conținea frecvent bule de aer dar era mai clară, mai netedă și mai durabilă decât sticla franceză disponibilă la acel moment. Al treilea era tripoli-ul venețian specific pe care îl folosea. Al patrulea era hârtia pe care o folosea la polisare, considerată atât de importantă și de originală încât fusese fabricată de Campani însuși în propriul atelier, diferind de orice altă hârtie disponibilă, dovadă că un stoc mare din ea fusese găsit în atelier și transferat la Institut din nefericire nimeni nu a înțeles importanța sa la momentul transferului și niciun eșantion nu a fost păstrat. Al cincilea factor era modul de atașare a hârtiei pe matriță cu gumă arabică lichidă în strat extrem de subțire și uniform, producând cel mai mic posibil grosime și inegalitate de suprafață. Al șaselea, și poate cel mai important în ochii lui Bondaroy, era suma atenției minute și a detaliilor infinite pe care Campani le dedica fiecărei piese, inclusiv selectarea zilelor cu temperatură absolut constantă pentru polisarea lentilelor, menținând secrete tocmai aceste detalii tactice fine ale tehnicii sale, nu echipamentul în sine care era cunoscut și de alții, ci experienta sa.

Abrazivul tradițional folosit pentru șlefuirea lentilelor era piatra de putrefacție venețiană, în timp ce pentru polisarea acestora erau necesare smirghel, nisip alb sau tripoli bine purificat și măcinat fin. Materialul era umezit și aplicat pe piele de căprioară moale, la inceputul veacului al 17-lea fixată strâns peste formă sau matriță. Campani a realizat etapele finale ale lustruirii unei lentile cu hârtie cu pudra tripoli uscata de diferite granulații pana la cea mai fina pudra. El a atașat hârtia la matriță cu o gumă lichidă, conform lui Bondaroy, care producea cea mai mică grosime și inegalitate a suprafeței. Matrița metalica trebuia șlefuit la fel de precis ca lentila. Matrița era fabricată dintr-unul dintre mai multe metale, inclusiv fier, oțel, cupru, alamă, cositor sau plumb, în ​​funcție de ceea ce era necesar pentru etapa specifică de șlefuire sau lustruire. Modelele, fie ele plate, concave sau convexe, erau realizate și prin turnare în forme de lemn, strunjire la precizie finală și lustruire pe un strung manual.

Prima etapă era tăierea brută sau reducerea suprafeței, realizată cu nisip, apoi netezirea cu șmirghel și tripoli și, în final, lustruirea cu hârtie sau pânză folosind un tripoli extrem de fin. Această ultimă fază a necesitat o manipulare deosebit de atentă datorită curburii matrițelor (imprimatoare) fiind atât de aproape de planul superficial încât prelucrarea brută nu a fost necesară și probabil chiar ar fi dăunătoare, deoarece granule minuscule de nisip ar putea lăsa zgârieturi pe suprafața lentilei. Cea mai mare parte a matrițelor metalice ale lui Campani, aproximativ 70%, a fost folosită pentru prelucrarea lentilelor convexe, în timp ce restul a fost folosit pentru lentile concave.

Rezumând raportul menționat anterior al lui Bondaroy, francezul a afirmat că, în opinia sa, perfecțiunea lentilelor lui Campani se datora următorilor factori: calitatea și perfecțiunea matrițelor sale; selecția atentă a celei mai fine sticle din Veneția, a Tripoli-ului venețian și a hârtiei pe care o folosea pentru lustruirea lentilelor; și, în final, numeroaselor mici atenții pe care le-a dedicat muncii sale. Aceste detalii minuscule ale tehnicii au fost ascunse altora cu atâta grijă în timpul vieții sale, detalii care nu se regăseau în echipamentul atelierului său. Ca exemplu al acestor detalii minuțioase, Bondaroy a relatat că la Bologna se credea că Campani mergea până la a-și acorda o atenție scrupuloasă detaliilor, încercând să aleagă acele zile pentru finisarea lentilelor în care temperatura rămânea absolut constantă. Ar putea exista un oarecare temei pentru această concluzie. Era posibil, desigur, ca o opinie exagerată despre cunoștințele lui Campani să fi fost derivată doar din superioritatea produselor sale.

Doua lentile realizate de Giuseppe Campani

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani pentru o luneta de 4.1m focala

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani pentru o luneta de 4.1m focala

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani pentru o luneta de 4.1m focala

Lentila obiectiv Campani 1665

Lentila obiectiv Campani pentru un telescop de 8.2m focala

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani 145 palms lentila care Cassini a descoperit satelitii Tethys si Dione

Polisarea finală, potrivit lui Bondaroy, era probabil realizată cu mâna de către Campani. El nota că un astfel de procedeu manual nu pare să fi avut niciun avantaj față de alte metode ulterioare, cu excepția faptului că îi permite să schimbe matrițele mai ușor. Din numărul mare de matrițe disponibile putea selecta pe acelea care se potriveau cel mai perfect cu forma pe care o luase sticla în acel moment, în așa fel că dacă o matriță nu îl satisfăcea schimba la alta și din nou la alta până când sticla purta pe întreaga sa suprafață contactul cu matriță sau bazinul. Un alt factor extrem important este acela cand polisezi manual mana poate simți anumite neregularități sau defecte de contact in timp ce lentila se lustruiește pe hârtie cat si depistarea particulelor mai mari de abraziv care ar fi imediat simțit in timpul procesului. Odată ce polisezi manual poti sa simți automat dacă lentila se polisează uniform pe hârtie sau doar in anumite zone. Aceasta este descrierea exactă a procesului pe care eu și Roger l-am redescoperit experimental pe Campani prin multiplele schimburi de tehnici pentru a găsi pe aceea care se potrivește cel mai bine geometriei curente a sticlei, corectând astfel micro-erorile zonale care se acumulează în cursul polisării. Pitch-ul face aceasta automat prin curgere vâscoasă. Campani o făcea prin selecție manuală dintr-un repertoriu imens de matrițe, ceea ce este o altă cale spre același rezultat și explică de ce deținea atât de multe matrițe nu pentru eficiență de producție ci pentru control geometric activ în cursul polisării. Dar si in acelasi timp schimba hartia de multiple ori daca simtea ca contactul lentila /hartie nu era bun, sau daca a aplicat prea multa guma arabica in procesul lipiri hartiei. Se crede ca Campani isi producea propria hartie dar nu sunt dovezi care sa sustinta acest lucru, dar exista o mare posibilitate, de regula experimentele noastre au arata ca orice hartie veche buna neteda este potrivita pentru polisarea uscata pe hartie. Posibil Campani isi procura hartia de la Fabriano, un producator Italian la accea vreme renumit pentru hartiile sale de buna calitate.

Cazul lui Giuseppe Bruni și experimentele sale din 1771 cu strungul lui Campani sunt documentate de Canterzani și reprezintă singura reconstituire contemporană verificată documentar a procesului de fabricare a matrițelor și lentilelor cu echipamentul original al lui Campani. Bruni a reușit să opereze strungul și să producă o matriță acceptabilă în mai puțin de două ore. Apoi, în cursul următoarelor două zile, a folosit matriță fabricată de el pe strung în procesul de polisare a unei lentile obiect. Senatorii au testat lentila în observatorul astronomic al Institutului și au raportat că a confirmat opinia favorabilă pe care o aveau deja despre excelența strungului lui Campani. Textul documentar spune explicit „a folosit matriță pe care o fabricase pe strung în procesul de polisare a unei lentile obiectiv" dar nu specifică dacă polisarea a fost realizată manual pe hârtie sau cu altă metodă. Aceasta este o lacună documentară reală. Ceea ce este cert este că Bruni a finalizat procesul complet de la matriță brută la lentilă testată optică în două zile, ceea ce implică că polisarea nu a durat mai mult de o zi și jumătate lucrând cu instrumentele originale ale lui Campani.

Strungul lui Campani în sine, descris de Canterzani și ilustrat de Bruni în 1771 în gravurile publicate în Commentarii tomul VI din 1783, era o mașină specială pentru producerea matrițelor sferice metalice cu raze de curbură precise și variabile. Mecanismul său central era ceea ce Bruni numea „avanzamento della punta" avansarea vârfului sculei tăietoare realizat printr-o combinație ingenioas de două roți dințate cu axele la 90 de grade, care permitea ajustarea razei de tăiere cu o precizie extrem de fină. Aceasta este superioritatea esențială față de strungurile contemporane inclusiv față de cel al lui Maignan și față de strungurile orizontale descrise de Cherubin d'Orléans: precizia avansului radial al sculei era incomparabil superioară, ceea ce producea matrițe cu geometrie sferică mai exactă decât orice altă mașină contemporană. Bruni însuși a construit ulterior propriul strung după același principiu, dar a recunoscut că era considerabil inferior celui al lui Campani al său putea produce matrițe doar pentru lentile cu focale scurte și medii, nu pentru focale mari. Această limitare este inerentă mecanicii avansului sculei la raze de curbură mari: cu cât raza este mai mare cu atât precizia avansului radial trebuie să fie mai mare pentru aceeași eroare sferică absolută, iar mecanismul lui Bruni nu putea atinge precizia necesară pentru razele lungi.

Lentila realizata de Bruni folosind matritele lui Campani

Lentila realizata de Bruni folosind matritele lui Campani

Tragedia istorică a acestei linii de transmisie tehnică este documentată în același capitol. Lelli, custodele desemnat care fusese instruit personal de Maria Vittoria în utilizarea fiecărei piese de echipament conform instrucțiunilor explicite ale papei Benedict XIV, a declarat lui Bondaroy că era pe punctul de a publica rezultatele studiilor sale și a murit în 1766 înainte de a face aceasta. Notele sale nu au fost niciodată găsite. Există suspiciunea documentată că Lelli a înșelat deliberat pe Bondaroy, trimițindu-l pe o pistă falsă privind strungul exact cum a înșelat în privința notelor sale. Bruni, succesor al lui Lelli, a furat și a vândut o parte din matrițe pentru valoarea lor metalică, a deteriorat strungurile prin folosire abuzivă cu fier, și ulterior a fost implicat în alte malversațiuni, deși a scăpat de consecințe grave datorită conexiunilor politice. Prin acțiunile lui Bruni, prin reorganizarea napoleoniană a Institutului din 1803, prin neglijența generală a secolului al XIX-lea, și prin furtul și dispersarea documentată a pieselor de inventar de-a lungul deceniilor, aproape tot ceea ce Campani construise ca tehologie transmisibilă a dispărut rămânând doar matriță metalice, câteva lentile, desenele lui Bruni ale strungului în Commentarii, și raportul lui Bondaroy cu informațiile transmise de Maria Vittoria prin Lelli. Nu a rămas nicio hartie, niciun eșantion din hârtia specială de polisare, niciun manual complet de atelier, niciun registru al proporțiilor lentile-ocular din manuscrisul personal al lui Campani. Cutia cu hârtii a lui Maria Vittoria, depusă la mănăstirea ordinului trinitarienilor decalțați de la San Carlino alle Quattro Fontane odată cu testamentul ei din 8 februarie 1763, a fost semnalată în arhivele conventului dar nu a putut fi recuperată în ciuda eforturilor repetate ale lui Bedini de-a lungul deceniilor posibil pierdută, posibil încă nedescoperită în arhive.

Ceea ce eu și Roger am reconstituit experimental fără acces la această documentație pierdută coincide cu toate detaliile cunoscute ale procesului Campani: matrițe din metal sau sticlă cu geometrie sferică precisă, selecție activă a matriței în timpul polisarii pentru a compensa erorile zonale, gumă arabică extrem de subțire ca adeziv pentru hârtie, oxid de fier ca agent de lustruire pe hârtie uscată, lustruire manuală cu feedback tactil direct și umplerea cu un material mai moale în faza finală. Campani a păstrat secretul viu instruindu-și fiicele și refuzând să publice detaliile. L-am redescoperit prin experiment direct pe sticlă float în atelierul meu din Corunca, pornind de la aceleași principii de bază și ajungând la aceleași concluzii operaționale la care ajunsese un meșteșugar roman din Umbria în atelierul său din Roma secolului al XVII-lea, cu diferența că acum înțeleg mecanismul fizic exact al fiecărei etape, un avantaj pe care Campani nu îl avea. În combinație cu metoda modernă de șlefuire, lentilele mele au o suprafață sferică bună, lucru important de realizat mai întâi, indiferent de mișcări. Capitolul final este cel mai important, adică replicarea exactă a pașilor aplicați de Campani în faza de lustruire, experimentarea și lucrul cu diferite mișcări moderne pentru a avea o idee despre cum și-a fabricat Campani lentilele. Important este să se obțină o suprafață sferică bună la mijlocul lentilei și, în general, pe 90% din diametrul lentilei.

Desigur multe dintre lentilele realizate prin aceste mecanisme indiferent ca sunt realizate manual pe matrita din sticla sau matrita metalica este un proces optic care doar la final iti vei da seama cu adevarat daca lentilele au iesit bine, este o munca de sisif aceiasi problema si  in cazul lui Campani existau lentile care nu ajungeau la vanzare si erau aruncate pur si simplu din cauza unor defecte optice. O alta problema poate fi si sticla care la vremea respectiva avea multe defecte de omogenitate, asa ca Campani isi procura cea mai buna sticla venetiana foarte subtire vand grosiema de 6mm si 5mm.

UPDATE

  Bruni a făcut două lentile folosind matrițele metalice ale lui Campani și a tăiat cu succes una pentru șlefuirea unei lentile de 18 picioare. Dar tehnica nu este înțeleasă. Ce s-ar fi întâmplat dacă Bruni ar fi șlefuit lentila manual pe suprafața metalică și apoi pe hârtie, în doar două zile.

Grosimea unei lentile Campani de aproximativ 8 inci cu o grosime a muchiei de 5 mm sau 6 mm în cel mai bun caz este foarte derutantă. Este atât de ciudat cum figura nu a fost complet haotică în timpul lustruirii din cauza presiunii exercitate de mașină. Sunt atât de nedumerit că în timpurile moderne nu putem realiza acest lucru nici măcar cu lentile groase pe mașini.

Prima problemă, raportul de aspect al lentilelor Campani de 8 inchi cu grosimea marginii de 5-6mm, este într-adevăr uimitoare din punct de vedere al mecanicii materialelor. Un obiectiv cu diametrul de 8 inchi roman aproximativ 200mm și grosimea marginii de 5mm are un raport diametru/grosime de 40:1. La sticlă venețiană cu modul Young de aproximativ 70 GPa și o grosime de 5mm, deflecția elastică sub propria greutate pentru un disc de 200mm sprijinit la margini este de ordinul a 0.1-0.3 micrometri la centru comparabilă cu lungimea de undă a luminii. Aceasta înseamnă că în cursul polisării, orice presiune neuniformă aplicată pe suprafața lentilei produce deformații elastice temporare care, odată relaxate după ridicarea presiunii, lasă o suprafață cu erori de formă corespunzătoare. O lentilă groasă de 15-20mm la același diametru ar fi practic rigidă față de aceleași forțe. Campani deci polisa lentile care se deformau elastic sub propriile degete. Că a reușit să obțină suprafețe de calitate interferometrică documentată în condițiile acestei flexibilități extreme înseamnă că presiunea sa manuală era incredibil de uniformă și că lucra cu forțe minime greutatea proprie a mâinii plus câteva zeci de grame adăugați, nu sute de grame. Aceasta este o implicație directă a descrierii lui Bondaroy că secretul era în atenția minutelor detalii.

A doua problemă, absența urmelor de rouge pe lentilele lui Campani și prezența lor pe lentilele din secolul al XIX-lea, este o evidență directă și clară că Campani nu folosea rouge. Fe₂O₃ colorează ireversibil fisurile microscopice și porozitățile sub-suprafaciale ale sticlei este detectabil chiar și în cantități de ordinul nanogramelor per cm² prin spectroscopie de fluorescență X. Lentilele lui Campani fără urme de rouge confirmă că agentul de polisare era alb sau incolor deci tripoli sau corindon elutriat fin, ambele SiO₂ sau Al₂O₃ albe. Aceasta concordă perfect cu inventarul atelierului care menționează explicit „smeriglio și Tripoli" ca agenți de șlefuire și polisare, și cu Manzini care descrie tripoli uscat pe hârtie ca metodă privilegiată.

A treia problemă, dacă Campani lucra exclusiv manual de la degroșare la polisare, este cea mai importantă și merită argumentarea cea mai detaliată. Inventarul listează șase strunguri, o mașină pentru matrițe sferice, și un banc special de construcție pentru lucrul cristalelor cu cea mai mare perfecțiune. Bruni a realizat o matriță în mai puțin de două ore cu strungul lui Campani și a finalizat polisarea lentilei de 18 picioare în două zile. Dacă polisarea manuală cu hârtie a unei singure fețe a unei lentile mari durează maximum câteva ore, atunci o lentilă biconvexă putea fi complet finisată și polisată manual în 1-2 zile de lucru intens ceea ce se potrivește exact cu ritmul lui Bruni documentat. Inventarul nu listează nicio mașină de polisare cu mecanism de roată și pinion similar cu cel din Planșa IV a Enciclopediei. Există mașini pentru matrițe și strunguri, dar nu o mașină de polisare cu transmisie mecanică dedicată lentilelor obiectiv mari. Concluzia logică, susținută de absența din inventar și confirmată de experimentele tale și ale lui Roger, este că Campani polisa obiectivele mari exclusiv manual, folosind mașina de strung doar pentru fabricarea și ajustarea matrițelor metalice, iar polisarea propriu-zisă era muncă tactilă manuală pe hârtie cu tripoli.

Paradoxul este că lentile subțiri de 200mm cu raport 1:40 ar fi trebuit să producă figuri haotice sub presiunea mașinii se dezleagă complet odată ce acceptăm că nu exista mașină de polisare pentru obiective mari. Mâna care polisează manual exercită forțe mult mai mici și mai uniform distribuite decât orice mecanism cu arc sau roată exact parametrul critic pentru a evita deformarea elastică a lentilei subțiri în cursul polisării. Campani, prin constrângerile materiale ale epocii sale și prin sensibilitatea sa tactilă excepțională documentată de Bondaroy, a ales involuntar metoda optimă pentru materialul cu care lucra.

Sala Dioptrice Palatul Poggi

Sala Dioptrice Palatul Poggi

Inventarul din 1747 menționează o mașină pentru construirea matrițelor sferice „capabilă de a obține o sferă de 700 palme și mai mult" aceasta se referă la raza de curbură producibilă, adică distanța focală corespunzătoare, nu la diametrul fizic al matriței. O matriță cu raza de curbură de 700 palme romane adică raza de curbură pentru o lentilă cu focala de 350 palme, aproximativ 78 de metri nu trebuie să aibă 400mm diametru fizic. Poate avea 120mm diametru fizic cu o curbură extrem de plată corespunzând acelei raze de curbură. Săgeata pentru o matriță de 200mm diametru și raza de curbură de 700 palme romane (≈156 metri) este s = R − √(R²−(D/2)²) ≈ (100²)/(2×15600) ≈ 0.32mm o curbură aproape imperceptibilă vizual. Dacă matrițele de 400mm există în colecție, ele corespund lentilelor de 300-400mm diametru pe care Campani le fabrica pentru obiective de 200+ palme, ceea ce este plauzibil pentru comanda lui Ludovic al XIV-lea.

Absența din inventar a oricărei mașini de polisare și șlefuire cu transmisie mecanică pentru lentile obiectiv este documentul cel mai important de mentionat. Inventarul este detaliat până la nivelul șuruburilor individuale ale strungului, al bridelor și cramponelor, al muștiucurilor și șuruburilor portvârf componente minuscule care nu ar merita menționate dacă inventarul ar fi sumar. Faptul că în această enumerare exhaustivă nu apare nicio mașină de polisare cu roată mare și pinion pentru lentile obiectiv identică cu cea din Planșa IV a Enciclopediei lui Diderot înseamnă că ea nu exista în atelier. Campani lucra obiectivele manual. Bruni era obligat să producă o lentilă obiect în fiecare an în prezența autorităților academice folosind instrumentele lui Campani Unibo, și a finalizat o lentilă de 18 picioare în două zile folosind matriță fabricată cu strungul lui Campani o cronologie imposibilă dacă procesul ar fi implicat o mașină cu archet cu timpi de polisare de zeci de ore.

Paradoxul lentilelor cu raport 1:40 se rezolvă complet prin această concluzie. O lentilă de sticlă venețiană de 200mm diametru și 5mm grosime marginală are o grosime centrală care depinde de curba suprafețelor pentru o lentilă biconvexă simetrică cu focală de 45 metri, cu n=1.52, raza fiecărei suprafețe este R=2(n-1)×f=2×0.52×4500cm≈4680cm. Săgeata la diametrul de 200mm este s≈(100²)/(2×46800)≈0.107mm. Grosimea centrală este deci 5mm+2×0.107mm≈5.2mm. Aceasta este o lentilă aproape plată diferența de grosime centru-margine este de sub 0.2mm. Rigiditatea la flexie a unui disc subțire este proporțională cu cubul grosimii: (5.2/5)³≈1.12 față de marginea de 5mm. Această lentilă are o rigiditate nominală dar rămâne deformabilă elastic sub o presiune de câteva zeci de grame pe cm². Singura metodă compatibilă cu obținerea unor suprafețe sferice de calitate interferometrică pe o astfel de lentilă este polisarea manuală cu forțe minime și feedback tactil direct exact ce descriu sursele primare despre Campani și exact ce practic eu în Corunca. Miniati, van Helden, Greco și Molesini au confirmat că lentilele lui Torricelli, Divini și Campani prezintă un control complet asupra figurii suprafeței, ceea ce arată că tehnica a atins o maturitate completă în condițiile aproape paraxiale ale aperturii. Optica Condițiile aproape paraxiale înseamnă că diafragmele mici aplicate de Cassini la utilizarea lentilei de 81mm efectiv din 137mm diametru fizic reduceau cerințele de aberație sferică și cromatica permiteau ca imperfecțiunile periferice ale suprafeței să nu afecteze calitatea imaginii înțelegere tacită pe care Campani o exploata fără să o formuleze matematic.

Lentile Campani

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani pentru o luneta de 4.1m focala

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani pentru o luneta de 4.1m focala

Lentila Obiectiv Giuseppe Campani pentru o luneta de 4.1m focala

Aceste experimente dovedește clar ca Giuseppe Campani finisa ori manual sau la mașină dar in mod cert polisarea lentilelor era făcut strict manual pe hartie Fabriano cu tripoli.

In inventarul sau nu exista nici o referință legată de mașini de polisat si șlefuit lentile.

O reconstrucție interesanta va fi șlefuirea manuala a 3 lentile pe matrițe metalice ori din alama sau din fier tăiate sferic in forma concava la strung radial. Din experimentele lui Roger finisarea lentilelor pe matrițe metalice la mașină durează este un proces mai îndelungat decât șlefuirea pe matriță din sticla grosimea 10mm.

Dar oricum idea este ca lentilele sa ajungă la o suprafață sferica in urma șlefuirii fie pe matrițe concave metalice sau pe sticlă, polisarea este cea ce contează sa fie făcută cat mai autentic.

Dar se poate experimenta manual finisarea pe matrițe metalice concave in loc de sticla.

 

Ipoteza finisare la mașină urmată de polisare manuală pe hârtie rezolvă elegant o contradicție aparentă care altfel rămâne neexplicată. Campani producea cantități comerciale de lentile telescoape pentru Cassini, pentru Ludovic al XIV-lea, pentru observatoare din toată Europa, plus microscoape și instrumente diverse, pe durata a 50 de ani de activitate continuă. 

Finisarea manuală de la degroșare cu nisip emery la degrosare dura si finisarea fina pentru o lentilă de 200mm ar dura zile întregi chiar și cu mișcări eficiente. O mașină cu archet sau cu roată manuală poate realiza finisarea eficient și relativ rapid pentru că în finisare feedback-ul tactil nu este critic dar critică este doar uniformitatea, care se verifică periodic. Polisarea necesită feedback tactil continuu pentru că trebuie să detectezi variațiile locale de fricțiune care indică contact neuniform, variații invizibile și imposibil de cuantificat altfel.

Există totuși un argument contra pe care trebuie să îl adresez cu onestitate. Dacă Campani finaliza finisarea la mașină și trecea direct la polisarea manuală pe hârtie, geometria micro-topografică a suprafeței finisate la mașină era determinată de traiectoria mecanică a mașinii nu de mâna lui Campani. Experimentul lui Roger demonstrează că finisarea la mașină cu mișcări spiralate produce o micro-topografie specifică care creează la polisarea pe hârtie un contact preferențial central cu marginea rămânând mată. Dacă Campani finaliza finisarea la mașină și polisa manual pe hârtie, ar fi trebuit să treacă prin exact aceeași problemă documentată de Roger. Că lentilele lui Campani aveau calitate interferometrică superioară sugerează că el evita această problemă fie printr-o etapă de retranziție manuală între finisare și polisare, fie prin adaptarea mișcărilor de polisare la micro-topografia moștenită din finisare cu o abilitate tactilă pe care Roger nu o mai poate replica, fie prin finisarea manual de la un anumit punct al procesului.

Varianta cea mai probabilă, compatibilă cu toate sursele și cu experimentele, este o secvență în trei faze distincte. Degroșarea cu nisip și emery grosier era realizată la mașina de şlefuit, mașina cu archet de tipul celei din Planșa III fig. 12 a Enciclopediei sau o mașina proprie nespecificată. Finisarea fină de la emery mediu la tripoli fin era realizată manual pe matrița metalică, cu lentila ținută în mână, exact cum  lucrezi eu azi cu Al₂O₃ 25 microni până la 9 microni. Polisarea cu tripoli extrafin uscat pe hârtie lipită cu gumă arabică era realizată manual pe aceeași matriță metalică sau pe o matriță de finisare specială, cu feedback tactil complet și schimbarea matriței când figura nu avansa satisfăcător. Această secvență ar explica toate observațiile documentare și experimentale simultan, și este pe deplin compatibilă cu producția comercială în cantitate rezonabilă în constrângerile unui atelier preindustrial.

Analiza detaliată a inventarului și a descrierilor tehnice ale atelierului lui Giuseppe Campani confirmă intuiția mea de optician practicant: există o distincție tehnologică masivă între prelucrarea lentilelor mici (microscoape/oculare) și fabricarea marilor obiective astronomice. Documentele, în special cele analizate de Silvio Bedini și descrierile lui Fougeroux de Bondaroy, pictează portretul unui maestru care folosea mecanizarea pentru precizia formei (geometrie), dar se baza pe măiestria manuală pentru finisarea suprafeței (calitate optică).

Dualitatea Tehnologică: Mașina vs. Mâna

Inventarul atelierului, transferat la Institutul de Științe din Bologna în 1747, menționează într-adevăr „mașini”, dar trebuie să privim specificațiile lor cu rigoare optică.

1. Mașina pentru lentile mici (Oculare și Microscoape): Documentele descriu un strung vertical sau orizontal dotat cu mandrine în care se fixau matrițe mici. Pentru o lentilă de câțiva milimetri, viteza de rotație și stabilitatea unei mașini sunt esențiale deoarece suprafața de contact este mică, iar riscul de a „pierde” curbura prin mișcări manuale imprecise este uriaș. Aici, mașina servea atât la finisare, cât și la polisare, deoarece masa sticlei era neglijabilă și nu apăreau tensiunile de flexiune care te îngrijorează pe tine la obiectivele mari.

2. Absența unei „Mașini de lentile Obiectiv” în Inventar: Este frapant faptul că, în timp ce pentru oculare există descrieri de dispozitive cu angrenaje, pentru obiectivele mari de 8-10 inci (cele de „100 de picioare” distanță focală), inventarul listează în principal „forme” (matrițe) de metal și strungul pentru rectificarea acestora. Nu există nicio mențiune despre o mașină capabilă să gestioneze brațe de pârghie mari sau presiuni distribuite pentru discuri de sticlă de diametru mare sau mic pentru lentile strict obiectiv. Acest lucru susține ipoteza ta: obiectivele mari nu erau făcute pe mașină.

Analiza Procesului de Fabricație a Obiectivelor Mari

Campani a înțeles că, la un raport de aspect de 1:40, sticla se comportă ca o membrană flexibilă. Iată cum a rezolvat, cel mai probabil, paradoxul finisării:

• Generarea Curburii (Strungul de Alamă): Piesa centrală a succesului său a fost strungul special folosit pentru a tăia matrițele de cupru sau alamă. Campani nu șlefuia sticla „la ochi”; el genera o sferă metalică aproape perfectă. Mașina lui era, de fapt, o mașină de făcut unelte, nu una de făcut lentile.

• Finisarea (Slefuirea Abrazivă): Aici intervine posibilitatea unei asistențe mecanice rudimentare, dar sub control manual strict. Sticla era fixată pe un suport (block) și lucrată pe matrița fixă. Având în vedere dimensiunile, folosirea unei mașini care să rotească lentila ar fi fost periculoasă fără un sistem de echilibrare a presiunii (care nu exista în secolul XVII). Cel mai probabil, finisarea se făcea manual, folosind matrițe metalice „mamă și tată” pentru a menține sfericitatea sculei în timp ce sticla era prelucrată.

• Polisarea pe Hârtie (Secretul lui Campani): Articolul și însemnările lui Bondaroy subliniază că Campani folosea hârtie extrem de subțire, lipită cu gumă arabică. Din punct de vedere optic, hârtia are un avantaj față de smoală pentru o lentilă subțire: nu generează căldură atât de repede și nu „curge” sub presiune, menținând mai bine figura sferică pe un disc flexibil, cu condiția ca presiunea să fie minimă. Polisarea pe mașină în acea epocă însemna presiune constantă, ceea ce ar fi indus astigmatism. Polisarea manuală permitea „simțirea” zonelor de frecare.

De ce nu vedem „Rujul” (Oxidul de Fier)?

Analiza ta privind lipsa petelor de oxid roșu este crucială. În secolul XIX, oxidul de fier era standard, dar lăsa reziduuri persistente în porozitățile marginii sticlei neșlefuite (sau „grise”). Campani folosea tripoli (pământ de Tripoli) sau chiar argilă de ridicare extrem de fină, care este albicioasă sau cenușie. Aceste particule de siliciu amorf sunt mult mai blânde și se spală complet. Aceasta explică de ce lentilele sale, examinate la microscop, nu prezintă „încărcătura” cromatică tipică lustruirii cu roșu de Veneția sau alte oxizi metalici grei.

Concluzia Tehnico-Optică

Campani a fost un maestru al metrologiei indirecte. El nu putea măsura aberația sferică în timpul lucrului (nu avea testul Foucault, apărut mult mai târziu), așa că și-a concentrat tot geniul pe perfectarea sculei metalice.

1. Dacă scula (matrița de alamă) era tăiată la strung cu o precizie de microni și menținută sferică prin șlefuire reciprocă cu o altă matriță, sticla nu avea altă opțiune decât să adopte acea formă.

2. Finisarea pe metal (alamă/cupru) este mai rapidă și mai precisă decât pe sticlă, deoarece metalul „încarcă” abrazivul, transformând scula într-o freză fină.

3. Polisarea manuală pe hârtie era singura cale de a garanta că figura obținută prin finisarea pe metal nu este distrusă de deformările mecanice ale unei mașini rudimentare.

Deci, răspunsul la întrebarea ta este: Campani nu avea mașini de finisat obiective mari. El avea mașini de înaltă precizie pentru a crea unelte (matrițe) și mașini mici pentru oculare. Obiectivele care au uimit lumea cat și pe Cassini au fost rodul unui proces hibrid: geometrie generată mecanic pe metal și execuție finală manuală, cu o răbdare și o sensibilitate tactilă pe care nicio mașină de secol XVII nu o putea replica.

Ca optician, stiu prea bine că sticla nu iartă, iar un raport de aspect de 1:40 pentru o lentilă de 8 inci diametru și 5-6 mm grosime este un coșmar mecanic. Orice presiune inegală pe un disc atât de subțire se va traduce instantaneu într-o flexiune care va distruge figura optică, generând un astigmatism masiv. Așadar, suspiciunea mea este complet fondată: o mașinărie care ar aplica presiune pe o lentilă atât de subțire, lustruită pe hârtie uscată, ar produce un haos optic.

Pentru a demonta acest puzzle, trebuie să renunțăm la viziunea modernă asupra "mașinilor". Atunci când se face referire la faptul că Giuseppe Bruni a realizat acea lentilă de 18 picioare în 1771 folosind "mașina lui Campani" (așa cum indică inscripția sa ex Machina Campaniana), trebuie să înțelegem care era de fapt utilitatea supremă a acestui strung. Strungul lui Campani nu era o mașină de șlefuit și lustruit lentile în sensul modern, în care sticla este rotită și presată automat. Geniul acelei mașinării consta în capacitatea de a strunji și rectifica matrițele metalice (din alamă sau cupru) la un nivel de sfericitate absolut perfect. Campani folosea strungul care avea o tijă ajustabilă extrem de precisă – pentru a tăia uneltele metalice la raza de curbură exactă. Odată ce matrița metalică era perfectă, sticla trebuia doar să se conformeze ei.

Teoria mea că șlefuirea finală și lustruirea s-au făcut manual este singura care stă în picioare din punct de vedere fizic. Fougeroux de Bondaroy, care a examinat atelierul în 1764, a concluzionat exact același lucru: este aproape cert că Giuseppe Campani își lustruia lentilele exclusiv cu mâna. El lipea hârtie subțire (fabricată special pentru el) pe matrița metalică perfect sferică, folosind o gumă lichidă foarte fină pentru a nu introduce denivelări. Apoi, lustruia manual. Doar simțul tactil al unui maestru putea controla flexiunea unei lentile atât de subțiri, aplicând presiunea corectă și rotind constant piesa pentru a media erorile. Orice mașinărie din acea epocă, oricât de ingenioasă, ar fi indus tensiuni asimetrice.

În ceea ce privește substanța de lustruire, lipsa urmelor de oxid roșu de fier (rouge) confirmă perfect utilizarea tripoliului (pământ de Tripoli sau diatomee). Această pudră fină, amestecată frecvent cu apă, taie sticla mai lent decât oxidul de ceriu sau fierul modern, dar oferă o finisare de o claritate excepțională pe hârtie, fără a păta marginile sticlei.

Trebuie totuși să corectăm o ipoteză legată de tăierea marginilor. Tehnologia unei glisiere acționate cu șurub pentru a avansa o piatră de șlefuit este anacronică pentru primele decenii ale secolului al XVII-lea. La acea vreme, discurile de sticlă erau aduse la o formă brută circulară prin "ciugulire" cu clești speciali (proces descris minuțios în epocă, unde sticla era marcată cu un diamant sau smirghel și apoi ruptă din aproape în aproape). Rotunjirea perfectă a marginilor, lipsită de ciobituri grosolane, se realiza ulterior prin frecarea manuală a muchiei pe o placă abrazivă sau în interiorul unei scule rotative, nu printr-un strung modern de tăiere. Marginile lentilelor lui Campani arată impecabil tocmai datorită acestei finisări manuale obsesive, nu a unui strung de tăiere a sticlei. Discurile de sticla la 5-6mm sunt usor de taiat partea complicata este tesirea lor pe margine la asemena grosimi.

 Randamentul și viteza de execuție despre care vorbec reprezintă, de asemenea, cheia succesului său. Campani producea multe lentile obiectiv, probabil în loturi, la fel cum procedez și eu. Având zeci de matrițe metalice, dacă simțea în timpul șlefuirii manuale că sticla nu se așază perfect, schimba matrița cu una de o finețe progresiv mai mare. La final, testa lentilele fără milă. Le păstra doar pe cele absolut excepționale și le abandona pe cele cu defecte, vânzându-le pe cele perfecte la prețuri exorbitante pentru a-și acoperi pierderile. Faptul că eu reușeșc să șlefuiești și să polisez manual 3 lentile în două zile confirmă că procesul lui Bruni nu a fost o minune sau o invenție a unei mașini magice, ci o aplicare a aceleiași discipline empirice.

Secretul lui Campani nu a fost o mașină care să înlocuiască mâna omului, ci o mașină care să creeze o matriță metalică fără cusur, urmată de o execuție manuală impecabilă și o selecție atenta a rezultatelor si testarea riguroasa a lentilelor.

Giusepe Campani lentila 47mm focala 1850mm

Lentila obiectiv mare Giuseppe Cmapni 205mm diametru focala 32m

Lentila Giuseppe Campani diametru 47mm focala 1850mm

Lentila obiectiv Giuseppe Campani 47mm focala 1890mm

Lentila obiectiv Campani 75mm focala 4.1m

Concluzie 

Exista totuși posibilitatea uriașă conform inventarului atelierului lui Campani (atent selectat si donat in întregime) ca el sa fi șlefuit in întregime manual lentilele obiectiv pe aceste matrițe concave cat si ultima faza de polisare era la fel efectuată manual cea ce conferă o mai buna calitate optica si atenție procesului de realizare a lentilelor obiectiv. In cea ce privește lentilele pentru oculare microscoape si alte echipamente erau finisate și polisate la mașină actionata manual.

 Nu exista nici o mențiune a unei mașini de polisare si finisare pentru lentile obiectiv de mare precizie. Piesa cea mai importantă este strungul realizat de Campani pentru decuparea matrițelor concave acesta este piesa de rezistenta. Acest strung avea capacitatea de a decupa la precizie sferica aceste matrițe turnate din alama și cupru pentru finisarea lentilelor. Lentilele in cele din urma in timpul finisări se vor conforma pe suprafața concava a acestor matrițe precise, adică lentilele vor deveni convexe si vor copia forma sferica buna a matrițelor pe suprafața lor. Iar la grosimea acestor lentile mari este extrem de greu sa poti controla presiunea in timpul șlefuirii pe mașina, chiar daca procesul in sine ar grăbi timpul de realizare a lentilei totuși rămâne problema elasticității. Lentilele erau lipite cu terbentina de Venetia pe un suport care îl tinea in mana fiindcă la asemenea grosimii de 3- 6mm ar fi dificil manual sa faci direct acest procedeu pe matriță dar e posibil, avantajului mare este ca Campani daca făcea finisarea strict manual pe matrițe nu trebuia sa se mai îngrijoreze sa dezlipească lentila de le suport si sa o curețe apoi sa finiseze pe cealaltă fata un procedeu care necesita timp. E mult mai ușor sa găsească niște mișcări de finisare manuala bune care sa confere o suprafață sferica si o finisare uniformă dar mai ales era mai ușor pentru el sa întoarcă discul pe cealaltă fata fara stresul de se mai complica cu dezlipirea lentilei de pe mânerul de atașare.

Polisarea probabil era făcută cu lentila lipita de un mâner pentru ca am observat ca merge mai greu pe hartie cu oxid de fier roșu decât daca ai finisa strict manual pe matriță concavă din metal cu apa și abraziv de șlefuire.

La polisare necesită cumva sa ți din lateral discul cu degetele si sa aplici presiune uniformă la grosimea pe care o avea lentilele lui Campani era exagerat de greu si era nevoie de multe ore de munca zile la rand pentru a polisa o lentila in asa fel încât sa nu îți strici degetele. Campani polisa o fata a lentilei pe hârtie inspecta de fiecare data cum sa polisat si cat de uniform si apoi desprindea lentila de pe mâner o curata si trecea la fata cealaltă care avea nevoie de polisare.

Cu lentile de 8-6mm grosime merge la 6 si 5mm grosimea este limita la care o poti gestiona pe polizorul de hârtie. Oricum rămâne de văzut cum se va comporta cu tripoli fata de oxid de fier.