Физика и жизнь

Если бы вы хотели продемонстрировать, насколько разделены между собой разные длины волн, трудно было бы придумать более подходящий пример, чем этот. Я поняла, что ранее в тот же день что-то писала на этой странице красными чернилами. При белом освещении на белой бумаге довольно удобно читать текст, написанный красными чернилами. Но при красном свете моего фонаря красные чернила стали невидимы. Белая бумага отражала красный свет обратно в мои глаза. И красные чернила также отражали его туда же. В красном свете моего фонаря страница выглядела пустой, поскольку красный свет одинаково отражал в мои глаза все, что на ней было. В результате я написала новые заметки на той же странице синими чернилами. Я могла видеть этот текст, потому что он не отражал красный свет, вследствие чего возникал контраст между чернилами и бумагой. Если бы я посмотрела на эту страницу в свете синего фонаря, то смогла бы увидеть текст, написанный красными чернилами, но не видела бы синего. Точно так же как я настраиваю радиоприемник на нужную волну, вращая ручку настройки, я могла бы читать один из двух текстов, выбирая цвет освещения. У красного света длина волны больше, чем у синего. Выбирая длину волны, на которую я хотела настроиться, я выбирала информацию, которую мне нужно было получить.

По сути, это можно рассматривать как полную аналогию настройке на радиостанцию. Большинство используемых нами способов обнаружения света (и других видов волн) сводятся к выявлению лишь очень узкого диапазона длин волн. Если среди окружающих нас волн присутствует волна, выходящая за границы этого диапазона, то мы даже не узнаем о ее существовании. Случай с моим блокнотом подтвердил, что это правило касается видимых цветов, но оно также верно и для невидимых. Окружающий нас мир переполнен всевозможными световыми волнами, и все они накладываются друг на друга подобно заметкам на странице моего блокнота. Эти световые волны не взаимодействуют между собой и не изменяют другие цвета вокруг. Световые волны разной длины совершенно независимы друг от друга. Вы можете предпочесть радиоволны с самой большой длиной (то есть настроиться на них) и слушать одну из радиостанций, вещающих в длинноволновом диапазоне. Или можете нажать кнопку на пульте дистанционного управления, которая посылает сигналы в инфракрасном диапазоне волн, воспринимаемые только вашим телевизором. Или можете написать на листе бумаги заметки красными чернилами. Или решите подождать, пока ваш смартфон определит Wi-Fi-сети, доступные в том месте, где вы находитесь (каждая такая Wi-Fi-сеть, по сути, представляет собой трансляцию, осуществляемую на определенной длине волны, правда, в данном случае речь идет о сверхвысокочастотном диапазоне волн). Мы постоянно пребываем в эпицентре этой информационной какофонии, представляющей собой нагромождение волн разной длины. Чтобы узнать, есть ли среди них интересующая вас информация, нужно попытаться отыскать ее подходящим способом. Мы рисуем свою картину окружающего мира лишь в очень узком диапазоне длин волн – в видимых цветах радуги. Но на эти видимые цвета никак не влияют остальные окружающие нас, но невидимые цвета.

Тот факт, что волны разной длины не влияют друг на друга, очень полезен с практической точки зрения. Мы можем отобрать только волны нужной нам длины, отмежевавшись от остальных. Окружающий мир по-разному воздействует на волны разной длины. Он сортирует и фильтрует их в зависимости от длины. Хотя я выросла вблизи серого, хмурого и дождливого Манчестера, где увидеть ночное безоблачное звездное небо – подарок судьбы, я проживала лишь в 25 километрах от обсерватории Джодрелл-Бэнк, где установлен крупнейший в Великобритании радиотелескоп имени Бернарда Ловелла. Это огромное сооружение с диаметром параболической антенны 76 метров. И даже в самые пасмурные дни в Манчестере, когда толщина облачного покрова достигает нескольких километров, этот радиотелескоп видит небо таким, словно на нем нет ни облачка. Для видимого света, длина волны которого не превышает миллионной доли метра, облачное небо представляет собой серьезную преграду. Свет отражается и отклоняется облаками и в итоге полностью поглощается. Но радиоволны, в принципе не отличающиеся от волн видимого света, за исключением того, что длина их волны составляет примерно 5 сантиметров, проникают сквозь облака практически беспрепятственно. Оказавшись в следующий раз возле Манчестера в дождливую погоду, имейте это в виду. Возможно, вы почувствуете себя несколько комфортнее, вспомнив, что именно в этот момент, когда за пеленой дождя или тумана едва угадываются верхушки деревьев, перед астрономами открывается космос во всем его величии[53]. Хотя допускаю, что мысль об этом способна согреть душу далеко не каждому.