Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться

В отличие от птиц, превосходно видящих в цвете, многие млекопитающие вообще лишены истинного цветового зрения. Другие же, в том числе и те люди, которые страдают частичной цветовой слепотой, используют дихроматическую систему, содержащую колбочки двух типов. Вполне возможно, что высококачественное, трихроматическое, цветовое зрение возникло у наших предков-приматов затем, чтобы лучше различать плоды в зеленом лесу. Кембриджский психолог Джон Моллон предположил даже, что трихроматическая система — это «средство, изобретенное некоторыми плодовыми деревьями в целях собственного распространения». Оригинальный и творческий способ напомнить о том, что деревьям выгодно поощрять млекопитающих к поеданию плодов и распространению семян! Некоторые из обезьян Нового Света даже объединяются в причудливые альянсы, где особи одного и того же вида обладают дихроматическими системами с различными сочетаниями типов колбочек и, следовательно, специализируются на распознавании различных объектов. Никто не знает, приносит ли им это пользу, а если приносит, то какую, но на некоторые предположения может навести тот факт, что во время Второй мировой войны, формируя экипаж бомбардировщика, предпочитали брать хотя бы одного дальтоника, так как он способен был распознавать отдельные разновидности наземной маскировки.

Расплетая радугу дальше, перемещаясь на другие участки электромагнитного спектра, мы отделяем одну радиостанцию от другой на шкале приемника и изолируем друг от друга телефонные разговоры в сотовой сети. Без тонкого расплетания электромагнитной радуги мы слышали бы все разговоры одновременно, а все радиопередачи, передаваемые на разных частотах, сливались бы в единый белый шум вавилонского столпотворения. Иной способ расплетания радуги, с участием специальных компьютеров, лежит в основе магнитно-резонансной томографии — впечатляющей методики, благодаря которой сегодняшние врачи могут разглядывать трехмерную структуру наших с вами внутренних органов.

Когда источник волн движется относительно того, кто их воспринимает, происходит нечто необычное: наблюдается так называемое доплеровское смещение частот. Его нетрудно заметить в случае звуковых волн, поскольку они распространяются медленно. Звук автомобильного мотора заметно выше, когда машина приближается к нам, чем когда она удаляется. Вот почему, когда она проносится мимо, мы слышим характерную интонацию из двух нот «иии-ааа». В 1845 году голландский ученый Христофор Бёйс-Баллот впервые проверил предсказание Кристиана Доплера, наняв духовой оркестр, чтобы тот играл в открытом железнодорожном вагоне, мчавшемся на полной скорости мимо слушателей. Световые же волны распространяются столь стремительно, что эффект Доплера можно заметить, только если двигаться очень быстро к источнику света (в этом случае свет смещается в сторону синего края спектра) или от него (тогда свет смещается в сторону красной области). Именно это справедливо в отношении отдаленных галактик. Тот факт, что они уносятся от нас на большой скорости, был открыт благодаря доплеровскому смещению излучаемого ими света. Их свет краснее, чем, по идее, должен быть, — он неизменно смещен в сторону длинноволнового, красного конца спектра.

Откуда мы знаем, что свет, приходящий от далекой галактики, смещен в красную область? Вдруг он был красным изначально? На этот вопрос можно ответить, используя фраунгоферовы линии в качестве маркеров. Как мы помним, каждый химический элемент оставляет свою «подпись» в виде уникального штрихкода из линий поглощения. Причем уникальны, как отпечаток пальца, не только расстояния между этими линиями, но и их точное местоположение на радужном фоне. Штрихкод свечения отдаленных галактик представляет собой хорошо знакомый нам рисунок из линий. Сама эта узнаваемость говорит о том, что далекие галактики состоят из того же набора веществ, что и наша. Но все эти линии передвинуты на фиксированное расстояние в длинноволновую часть спектра: их фон краснее, чем ему следует быть. В 1920-е годы американский астроном Эдвин Хаббл (в честь которого космический телескоп «Хаббл» получил свое название) открыл смещение спектров отдаленных галактик в красную область. Самое выраженное смещение наблюдается у тех галактик, которые расположены дальше всего, о чем можно судить по слабости доходящего от них света. Так Хаббл пришел к своему знаменитому выводу (впрочем, он не был первым, кто высказал такое предположение): Вселенная расширяется — и потому, какую конкретную точку наблюдения ни возьми, галактики будут выглядеть удаляющимися со все возрастающей скоростью.