Глава V. Правда об аккомодации. Демонстрация в процессе изучения изображений отраженных от хрусталика, роговицы, радужки и склеры
Выводы, полученные из опытов, описанных в предыдущей главе, были диаметрально противоположны тем выводам, которые получил Гельмгольц при изучении изображений, отраженных от передней поверхности хрусталика. Поэтому я решил повторить эксперименты немецкого исследователя и по возможности найти объяснение, почему его результаты так сильно отличались от моих. Я посвятил этой работе четыре года и смог продемонстрировать, что Гельмгольц ошибся, выбрав неправильную технику проведения эксперимента: изображение, полученное его методом, было настолько изменяющимся и неясным, что с его помощью можно было подтвердить практически любую возможную теорию. Я работал год или дольше с техникой Гельмгольца, но мне так и не удалось получить изображения с передней поверхности хрусталика, которое было бы достаточно ясным или достаточно разборчивым для того, чтобы его можно было измерить или сфотографировать. Используя огонь свечи в качестве источника света, можно было получить чистое и ясное изображение с роговицы; на задней поверхности хрусталика оно было достаточно ясным; но на передней поверхности оно было очень далеким от совершенства. Как констатировал сам Гельмгольц, оно было не только размытым, но и безо всякой на то причины сильно изменялось в размере и интенсивности. Порой совсем никакого изображения не удавалось получить вне зависимости от того, под какими углами ни располагался бы свет по отношению к глазу исследуемого или к глазу исследователя. Используя диафрагму, я смог получить более ясное и более устойчивое изображение, но оно по-прежнему не поддавалось замеру. Гельмгольцу казалось, что нечеткие изображения открытого пламени свечи указывали на существенное изменение, тогда как изображения, полученные с помощью диафрагмы, показывали это более ясно; но мне так и не удалось ни с помощью диафрагмы, ни без нее получить какого-либо изображения приемлемой для меня четкости.
Рис. 24. Установка для фотографирования изображений, отраженных от глазного яблока
СМ, вогнутое зеркало, в которое исследуемая может наблюдать изображения, отраженные от различных участков ее глаз; С, конденсор; D, диафрагма; L, 1000-ваттная лампа; F, упор для лба; МР, перекладина, за которую исследуемая держится зубами, для того чтобы ее голова оставалась неподвижной; Р, плоское зеркало, над которым расположена буква шрифта «диамант» и в котором отражается таблица Снеллена, находящаяся позади исследуемой на расстоянии двадцати футов (зеркало – чуть выше Р); САМ, фотоаппарат; Pr, периметр, используемый для измерения угла между светом и глазом; R, плоское зеркало, отражающее свет от 1000-ваттной лампы над глазом: без этого зеркала глаз будет находиться в полной темноте, за исключением той его части, от которой будет отражаться сильно сжатое изображение нити накала; В, экран из голубого стекла, используемый для легкого приглушения света, отраженного от зеркала R. Когда исследуемая читала нижнюю строку таблицы Снеллена, отраженную в зеркале Р, ее глаз находился в покое, но когда она увидела букву шрифта «диамант» четко, ретиноскоп зарегистрировал аккомодацию в десять диоптрий.
Люди, преподававшие и демонстрировавшие теорию Гельмгольца, повторили для меня его эксперименты; но изображения с передней поверхности хрусталика, полученные ими, не показались мне лучше тех, что получил я сам. После тщательно изучения этих изображений почти ежедневно в течение более чем одного года я так и не смог сделать какого-либо приемлемого заключения на предмет эффекта аккомодации. В действительности казалось, что, используя свечу в качестве источника освещения, по изображению на передней поверхности хрусталика можно было наблюдать проявления бесчисленного множества различных явлений. Иногда во время аккомодации изображение уменьшалось в размере и, казалось, удовлетворяло теории Гельмгольца; но, с другой стороны, столь же часто оно увеличивалось. В другие разы было просто невозможно как-либо интерпретировать то, что происходило с этим изображением.
Применение 30-ваттной, 50-ваттной, 250-ваттной и 1000-ваттной ламп не помогло получить более качественных изображений. Солнечный свет, отраженный от передней поверхности хрусталика, создавал такое же неясное изображение, как и отражения от других источников освещения, и оно было такой же изменяющейся формы, интенсивности и размера. В результате всего описанного выше я убедился в том, что передняя поверхность хрусталика – очень плохой отражатель света и ни один из вышеуказанных способов не позволяет получить на ней приемлемых изображений.
Рис. 25. Установка для обеспечения головы исследуемого объекта в неподвижном состоянии во время фотографирования изображения
СМ, вогнутое зеркало; F, упор для лба; С, конденсор; МР, перекладина для обеспечения неподвижности головы исследуемого объекта; Pr, периметр.
Рис. 26. Изображение электрической нити накала на передней поверхности хрусталика
R, состояние покоя; А, аккомодация. Под увеличительным стеклом никакого изменения размера двух изображений не наблюдается. Изображение справа выглядит больше только потому, что оно более четкое. Для поддержания теории Гельмгольца оно должно быть меньше. Хвостик кометы на рисунке слева – это случайное отражение от роговицы. Отблеск света внизу – просто отражение вспышки фотокамеры, на которую был запечатлен глаз. Потребовалось два года, для того чтобы получить эти фотографии.
Рис. 27. Изображения электрической нити накала, одновременно отраженной от роговицы и хрусталика
R, состояние покоя; А, аккомодация. Размеры изображений на обеих картинках одинаковые. Изображение на роговице настолько мало́, что оно не претерпело заметных изменений при несильном изменении, которое имело место в роговице во время аккомодации. На рисунке А оба изображения изменили свое расположение, а замыкающая часть отражения от хрусталика была отрезана радужкой, но она остается той же самой. Белый блик между двумя изображениями нити накала есть отражение от лампы, использовавшейся для освещения глаза. Заметьте, что на рисунке А видна бо́льшая часть склеры, что указывает на удлинение глазного яблока во время аккомодации.
После более года неудачных экспериментов я начал работать в аквариуме, исследуя глаза рыб. Очень долго у меня ничего не получалось. Но наконец мне удалось при помощи очень яркого света – 1000 ватт, – диафрагмы с маленьким отверстием и конденсора получить, хоть и не без труда, но ясное и четкое изображение с роговицы рыбы. Это изображение было достаточно четким для того, чтобы его можно было измерить, и спустя несколько месяцев мне удалось получить приемлемую фотографию. Затем я снова продолжил работать с глазом человека. Яркий свет в сочетании с диафрагмой и конденсором, использование которых было предложено для улучшения освещения предметного стекла под микроскопом, как и предполагалось, оказался гораздо лучше той методики, которую использовал Гельмгольц, и с помощью этих средств было получено изображение с передней поверхности хрусталика, которое было достаточно ясным и достаточно четким для того, чтобы его можно было сфотографировать. Согласно опубликованным ранее записям, изображение какого-либо вида впервые было сфотографировано с передней поверхности хрусталика. Профессиональные фотографы, с которыми я консультировался и надеялся на их помощь, уверили меня в том, что это сделать невозможно, и отказались даже попробовать это сделать. Поэтому мне пришлось самому учиться фотографировать – с нуля, потому что у меня совсем не было опыта фотографирования. После этого мне стало ясно, что профессионалы были правы в том, что невозможно получить снимок, пользуясь методикой Гельмгольца.
Я продолжил эксперименты и проводил их до тех пор, пока спустя почти четыре года постоянных поисков не получил удовлетворительных снимков до и после аккомодации и в процессе воспроизведения миопии и гиперметропии. Не только изображений на передней поверхности хрусталика, но и отражений от радужки, роговицы, передней поверхности склеры (белая часть глаза) и от боковой поверхности склеры. У меня также стало удаваться получать изображения на любой поверхности без отражения от других частей. Однако на моем пути было еще много трудностей, которые было необходимо преодолеть.
Рис. 28. Изображение электрической нити накала на поверхности роговицы
R, состояние покоя; А, аккомодация. Изображение на рисунке А меньше, но изменение настолько несущественное, что заметить его чрезвычайно трудно. Это указывает на то, что роговица лишь незначительно изменяет свою форму во время аккомодации. По этой причине думают, что офтальмометр с его маленькими изображениями демонстрирует, что форма роговицы не изменяется при аккомодации.
Накладывающиеся друг на друга отражения были нескончаемым источником проблем. Появление отражений от окружающих объектов можно было легко предотвратить; но трудно было работать с отражениями электрического света от глазного яблока, и было просто бесполезно пытаться получить изображения на передней поверхности хрусталика до тех пор, пока не удавалось устранить эти отражения или минимизировать их как только это было возможно с помощью надлежащей регулировки света. Однако регулировка освещения, которая казалась наиболее приемлемой, не всегда давала одинаковые результаты. Иногда случалось так, что не появлялось вообще никаких отражений в течение нескольких дней; но наступал день, когда свет, как я предполагаю, падал под тем же углом и изображения появлялись вновь.
С определенными настройками света можно было увидеть изображения, многократно отраженные от передней поверхности хрусталика. Иногда эти изображения были выстроены в горизонтальную линию, иногда – в вертикальную, а иногда – под различными углами, тогда как расстояния между ними также изменялись. Обычно было три изображения, иногда их было больше, а когда-то появлялось только два. Иногда все они были одного размера, но, как правило, изменялись, и казалось, что не было предела их способности изменяться в этом и в других отношениях. Какие-то из них были сфотографированы, что говорит о том, что это были реальные отражения. Изменение расстояния между диафрагмой, источником света и конденсором, а также изменение размера и формы отверстия не давали результатов, отличных от прежних. Различные настройки конденсора также не оказывали никакого эффекта. Изменение угла, под которым настраивался свет, иногда приводило к уменьшению количества изображений, но иногда их число увеличивалось. Это продолжалось до тех пор, пока наконец угол, под которым не было видно ничего, кроме одного изображения, не был найден. В действительности оказалось, что изображения были обусловлены отражениями электрического света от глазного яблока.
Даже после того как свет был настроен так, чтобы не возникало отражений, все равно было сложно, даже невозможно, получить ясное, четкое изображение электрической нити на передней поверхности хрусталика. Можно было изменять положение конденсора и диафрагмы и изменять ось фиксации, но все равно изображение оставалось замутненным, неясным, с искаженными границами. Подобное затруднение было обусловлено тем, что свет не был настроен под самым оптимальным для достижения необходимого эффекта углом и было не всегда возможным определить точную ось, вдоль которой может быть получено ясное, разборчивое изображение. Как и в случае с отражениями от боковых поверхностей глазного яблока, создавалось впечатление, что изображение изменяется без явной на то причины. Однако это было правдой – то, что были углы расположения оси глазного яблока, дававшие более хорошие изображения, нежели остальные, и их невозможно было точно определить. Я работал над освещением по два-три часа, но так и не мог подобрать правильного угла. Бывало и так, что ось оставалась неизменной в течение нескольких дней, позволяя тем самым всегда получать чистые и разборчивые изображения.
Результаты этих экспериментов подтвердили выводы, полученные из предыдущих экспериментов, а именно то, что аккомодация происходит за счет удлинения глазного яблока, а не за счет изменения кривизны хрусталика. Они также поразительным образом подтвердили мои более ранние заключения по поводу состояний, при которых возникают миопия и гиперметропия.[48]
Изображения, сфотографированные с передней поверхности хрусталика, не показали никакого изменения размера или формы во время аккомодации. Как показал телескоп офтальмометра, изображения на задней поверхности хрусталика также остались без изменения, но так как дискуссии по поводу ее поведения во время аккомодации не ведутся, то изображение, отраженное от нее, не было сфотографировано. Изображения с радужки до и во время аккомодации были одинакового размера и формы, как и ожидалось, исходя из характера изображений на поверхности хрусталика. Если форма хрусталика изменяется во время аккомодации, то радужка, которая закрывает его, также должна изменяться.
Рис. 29. Изображение электрической нити накала на склере
R, состояние покоя; А, аккомодация. Во время аккомодации передняя поверхность склеры становится более выпуклой, потому что глазное яблоко удлиняется, подобно тому как выдвигается объектив фотоаппарата, когда он фокусируется на объекте вблизи. Отблеск света на радужке – просто случайное отражение света.
Однако изображения, сфотографированные с роговицы и с передней и боковой поверхностей склеры, показывают, что произошли четыре вида хорошо заметных изменений в зависимости от того, было ли зрение нормальным или же присутствовало напряжение. Во время аккомодации изображения с роговицы были меньше, чем когда глаз находился в состоянии покоя, что указывает на удлинение глазного яблока и обусловленное им увеличение кривизны роговицы. Но когда было сделано напрасное усилие увидеть объект вблизи, изображение увеличилось, что говорит о том, что роговица стала менее выпуклой, то есть возникло состояние, которое появляется, если укорачивается оптическая ось, как при гиперметропии. Когда было сделано усилие увидеть удаленный предмет, изображение стало меньше, чем при состоянии покоя, снова указывая на удлинение глазного яблока и увеличение кривизны роговицы.
Рис. 30. Изображения на боковой части склеры
R, состояние покоя; А, аккомодация. Изображение на рисунке А больше, что говорит об уплощении боковой поверхности склеры во время удлинения глазного яблока. Му, миопия. Глаз делает усилие, чтобы увидеть объект вдали, и изображение увеличивается, что указывает на то, что глазное яблоко удлинилось, вызвав тем самым уплощение боковой поверхности склеры. Ну, гиперметропия. Глаз делает усилие, чтобы увидеть на расстоянии в два дюйма. Изображение на этой фотографии – самое маленькое изображение из фотографий этой серии, что указывает на то, что глазное яблоко стало короче по сравнению с другими фотографиями, а боковая поверхность склеры стала более выпуклой. Две нижние фотографии подтверждают ранние заключения автора о том, что дальнозоркость создается тогда, когда глаз делает усилие, смотря на объект вблизи, а близорукость возникает, когда глаз старается увидеть удаленные объекты.
Рис. 31. Множественные изображения на передней поверхности хрусталика
Этот рисунок показывает одну из трудностей, которую пришлось преодолеть, фотографируя изображения, отраженные от различных участков глазного яблока. Несмотря на то что свет был отрегулирован под максимально точным углом, нить накала отразилась от боковых поверхностей глазного яблока несколько раз. Обычно изображение раздваивалось, иногда получалось тройное изображение, как показано на рисунке, а иногда их было даже четыре. Обычно требуются дни кропотливой работы, для того чтобы устранить эти отражения, и по так и не установленным мной причинам те же настройки не всегда давали одинаковые результаты. Иногда в течение нескольких дней все получалось, а потом вдруг, непонятно почему, снова возвращались множественные изображения.
Изображения, сфотографированные с передней поверхности склеры, показали такие же серии изменений, как и изображения с роговицы. Но в тех, что были получены с боковой поверхности склеры, наблюдалось абсолютно противоположное: увеличение изображения вместо его уменьшения и наоборот – различие, которого естественно было ожидать, приняв во внимание то, что, когда передняя поверхность склеры становится более выпуклой, боковые поверхности должны стать более плоскими.
Изображение, отраженное от боковой поверхности склеры при попытке сделать усилие, чтобы увидеть объект вдали, было больше того изображения, которое было получено, когда глаз находился в состоянии покоя. Это говорит о том, что эта часть склеры стала менее выпуклой, или более плоской, в связи с удлинением глазного яблока. Изображение, полученное во время нормальной аккомодации, было также больше того изображения, которое наблюдалось в состоянии покоя, что снова говорит об уплощении боковой поверхности склеры. Однако изображение, полученное во время воспроизведения глазом усилия с целью разглядеть ближний объект, было намного меньше всех остальных изображений, что указывает на то, что склера стала более выпуклой с боков, то есть это говорит о состоянии, характерном для укороченного глазного яблока, как это происходит в случае гиперметропии.
Рис. 32. Отражение электрической нити накала от радужки
Рисунок демонстрирует то, что можно получить отражение от любой отражающей поверхности глазного яблока, не получив при этом отражений от других его частей, хотя они также могут присутствовать. Это было сделано путем изменения угла, под которым был направлен свет по отношению к глазному яблоку. На рис. № 1 наблюдения за глазом во время фотографирования продемонстрировали то, что это изображение – с радужки, а не с роговицы, и это видно на рисунке (сравните с изображением с роговицы на рис. 28). На рис. № 2, где изображение перекрывается поверхностью зрачка, то, что изображение отражено от радужки, подтверждается тем, что видна только часть нити накала. Если бы отражение было от роговицы, то отражалась бы вся нить. Заметьте, что на этом рисунке нет отражения от хрусталика. Изображения на радужке не изменили своего размера или формы во время аккомодации, опять демонстрируя то, что хрусталик, поверх которого располагается радужка, не изменяет своей формы, когда глаз настраивается на зрение вблизи.
Наиболее ярко выраженные изменения были отмечены среди изображений, отраженных от передней поверхности склеры. Отражения от боковых поверхностей склеры были менее заметными: это было связано с тем, что едва ли можно было что-либо различить на фотографии белого изображения на белом фоне. Однако они были отчетливо видны наблюдавшему и более или менее – наблюдаемому, который мог их видеть в вогнутом зеркале. Изменения размера изображения на роговице были настолько незначительными, что фотографии с ними не говорили ни о чем, за исключением случая, когда изображение было крупным, – факт, объясняющий то, почему считалось, что офтальмометр с его маленьким изображением показывал, что роговица не изменяется во время аккомодации. Правда, эти изменения были очевидны для наблюдаемого и для наблюдателя во время эксперимента.
Рис. 33. Демонстрация того, что задняя поверхность хрусталика не изменяется во время аккомодации
Нить накала лампочки электрического света (L) светит в глаз исследуемой (S), и отражение на задней поверхности хрусталика может наблюдаться исследующим (О) в телескоп (Т). На расстоянии четырех дюймов от себя исследуемая держит в руках зеркало (М), на которое наклеена маленькая буква и в котором отражается таблица Снеллена, висящая сзади над ее головой на расстоянии 20 футов. С помощью ретиноскопа удалось обнаружить, что, когда она смотрит на отражение таблицы и читает ее нижнюю строку расслабленными глазами, а потом смотрит на букву на зеркале, происходит аккомодация. Изображение на хрусталике не изменяется во время изменения фокуса. Телескоп – это телескоп офтальмометра с удаленными призмами. Поскольку не идет речи о поведении задней поверхности хрусталика во время аккомодации, то это изображение не было сфотографировано.
Изображения с роговицы – один из самых простых экспериментов этой серии в плане его проведения, и его может повторить практически каждый желающий. Все, что для этого нужно иметь: лампу мощностью в 50 свечей (обычная электрическая лампочка) и вогнутое зеркало, закрепленное на штыре, который перемещается взад-вперед вдоль паза таким образом, чтобы расстояние от зеркала до глаза при желании можно было изменять. В этом эксперименте также можно использовать простое зеркало, но вогнутое – лучше, так как оно увеличивает изображение. Зеркало должно быть расположено так, чтобы изображение электрической нити накала могло отражаться от роговицы и чтобы глаз исследуемого мог видеть отражение, глядя прямо вперед. Изображение в зеркале используется в качестве точки фиксации, а расстояние, на котором фокусируется глаз, изменяется из-за изменения расстояния от зеркала до глаза. Свет может быть размещен на расстоянии одного-двух дюймов от глаза, так чтобы было не очень горячо. Чем ближе свет, тем больше будет полученное изображение, и в зависимости от расположения – вертикальное, горизонтальное или под углом – четкость отражения может изменяться. При желании для уменьшения дискомфорта, вызываемого светом, также можно использовать голубое стекло. Как показали многочисленные эксперименты, если исследуемый пользуется левым глазом, то удобнее всего для этой цели располагать источник света слева от этого глаза и по возможности под углом 45 градусов к направлению взгляда вперед. Для наибольшей точности направления света голова исследуемого должна оставаться неподвижной, но для демонстрации это не столь обязательно. Исследуемый может просто держать лампочку в руке и, таким образом, продемонстрировать, что изображение изменяется в зависимости от того, отдыхает ли глаз, совершает ли он нормальную аккомодацию на ближнее зрение, или же делает усилие, чтобы увидеть вблизи или вдаль.
В оригинальном докладе были описаны различные причины возникновения аномалий рефракции и способы их устранения.