Красота физики. Постигая устройство природы

Для людей с нормальным цветовым зрением мы обычно кодируем изображения в трехцветном формате и декодируем их с помощью проекционных приборов, имеющих три цвета. Где бы это ни делалось – на мониторах компьютеров (в том числе и на крошечных дисплеях, встроенных в очки!), на смартфонах или, например, на цифровых проекторах, наше решение для цветовой слепоты можно реализовать в программном обеспечении как измененную схему перехода информации от входа к выходу.

Мы также можем поразмыслить над тем, как применить тот же самый общий подход к «железу». Например, существуют материалы, которые называют электрохромными. Их способность поглощать свет определенного спектра может модулироваться с помощью электрического напряжения. Если мы снабдим обычные очки электрохромным покрытием и подадим на них переменное по времени электрическое напряжение, мы откроем новые цветовые каналы.

Пути и средства

Те же основные идеи позволят нам открыть совершенно новые измерения цветового зрения, как показано на вклейке AA. Конечно, до того, как сделать новую информацию доступной, мы сперва должны собрать ее. Тот факт, что цифровая фотография и компьютерная графика основаны на трех, а не на большем количестве основных цветов, не связан ни с какими фундаментальными физическими положениями. Как мы уже видели, существует двойная бесконечность цветов, ждущая нашего обогащенного восприятия. Причины, по которым техника в основном остановилась на трех цветах, следующие:

1. Три основных цвета позволяют нам, как учил Максвелл, синтезировать любой воспринимаемый цвет.

2. Два основных цвета не позволяют этого сделать.

3. Проще и дешевле использовать самое минимальное количество, которое является достаточным.

Но если мы решили расширить восприятие дополнительными измерениями цветового пространства, появление нужных технических приспособлений вполне возможно (и они уже используются в исследовательских целях). Незамысловатая разработка для четырех измерений, пригодная как для цифрового приема, так и для цифровой передачи, показана на вклейке BB.

Мы можем создать четыре (или пять…) различных видов цветовых рецепторов в виде плотных матриц по тем же принципам, на базе которых мы сейчас создаем три. На выходе мы можем либо позволить трехцветным передатчикам выполнять двойную работу с помощью наложенных переливов или – как на вклейке BB – установить особый класс пикселей для нового канала. При любом способе дополнительные каналы становятся доступными, когда мы открываем возможность искусственных изменений во времени, место и сила которых контролируются сигналами от новых рецепторов.

Думаю, будет очень увлекательно увидеть таким образом новые цвета.

«Для чего это?»

Для меня всегда было радостью общаться с Максвеллом через его сочинения и через свидетельства его друзей. Он стал моим любимым физиком. Поэтому именно сейчас приведу его маленький импрессионистский портрет. По словам его друга и биографа Льюиса Кэмпбелла:

В детстве он все время спрашивал: «А для чего это? Что оно делает?» И никогда не удовлетворялся расплывчатым ответом, а переспрашивал: «Но для чего именно оно?»

Переписка Максвелла с его семьей и друзьями напоминает письма Моцарта. В ней много игры слов, комических рисунков и человеческого тепла. Вот отрывок из письма к его молодому двоюродному брату Чарльзу Кею. В одной строчке он упоминает о «Динамической теории», своем шедевре, который мы обсудили ранее; в следующей, без всякой паузы, описывает наблюдения за своей новой собакой:

У меня работа над одной статьей в полном разгаре, об электромагнитной теории света, благодаря которой, хотя я убежден в обратном, я буду отмечен как очень важная персона.

Спайс становится хоть куда: она главный пациент моего офтальмоскопа и поворачивает глаза по команде, как будто бы, чтобы показать тапетум, оптический нерв или другую нужную часть.

Всю свою жизнь Максвелл писал стихи. Одно из его лучших стихотворений – это песня «Твердое тело», которую он сам исполнял, аккомпанируя себе на гитаре. В каждом четверостишии Максвелл жалуется на то, как трудно рассчитать движение твердых тел; затем само твердое тело отвечает по сути: «Я просто делаю свое дело». Это стихотворение стало переложением произведения Роберта Бёрнса «Пробираясь у калитки»[50] и пестрит шотландизмами: