Трилобиты: Свидетели эволюции

Если прийти в Смитсоновский институт с научными целями, то сначала нужно влиться с толпой через центральный вход, потом вывернуться из толчеи и найти сбоку телефон, и по звонку вас заберет оттуда коллега, до поры находившийся за сценой. Не пройдет и нескольких минут, как вы войдете в незаметную дверь и окажитесь в прохладном замкнутом мирке вдали от городской суеты, среди шкафов и коллекций. Когда здесь работал Кен Тове, из его кабинета был виден через дорогу дворик здания ФБР. Посетителей-смитсоновцев пускали туда обедать — и настолько скучными оказались те обеды, что впору посмеяться над истерией по поводу шпионов и пятой колонны. Кен вставил в фотоаппарат трилобитовую линзу вместо обычной и сделал несколько снимков этого здания: получилось вполне узнаваемо. Что за прекрасный способ воздать должное Эдгару Гуверу (бывшему до 1972 г. директором ФБР) — сфотографировать его рабочее место через глаз древнего ископаемого! Следующую фотосессию Кен посвятил пуговицам — модным тогда пуговицам с разными рожицами. И пуговицы ухмылялись с фотографий Кена. Стало совершенно ясно, можно даже сказать — кристально ясно, что факопидные линзы могут фокусировать объекты разного размера и на разном расстоянии. Они видели больше пространства, чем множество мелких линз обычного типа, причем изумительно четко. Это были блестящие образцы оптического конструирования, выполненные из самого распространенного минерала — кальцита.

Немного позже Юан Кларксон и Рикардо Левисетти разгадали, как все это работает. К тому времени уже было понятно, что Phacops получает зрительные образы какими-то другими способами, не тем, что его родичи, — об этом свидетельствовал и большой размер линз, и их сферическая форма. Линзы были крупные, двояковыпуклые, приспособленные как раз для того, чтобы фокусировать световые лучи. Если взять стеклянный шарик и посмотреть сквозь него на свет, то станет примерно понятно, как факопидная линза преобразует изображение: все кажется перевернутым, искаженным и изогнутым. Но фотографии, полученные через линзу, казались более реалистичными и точными. Как могло такое быть? Если имеется выпуклая линза, то основная трудность — собрать лучи в одну точку, сфокусировать их: лучи проходят через выпуклую форму разное расстояние, разница определяется самой формой и направлением луча, кроме того, они преломляются в зависимости от свойств материала, а значит, отклоняются так или иначе от первоначальной траектории. И в результате фокус смазывается. Как в случае с моим одноглазым коллегой, иметь глаз не означает видеть. Искажения, которые дают выпуклые линзы, имеют специальное название — сферические аберрации.

Рикардо Левисетти был физиком-ядерщиком из Чикагского университета, где каждый, кого ни возьми, — блестящий талант. У Рикардо, помимо всего, оказалась личная страсть к трилобитам, он отдавался ей даже более рьяно, чем иной профессиональный палеонтолог. Юан и Рикардо составляли любопытную пару: добродушный шотландец с богатой непослушной шевелюрой и учтивый, изысканный итальянец. И что они открыли? А то, что Phacops преотлично справился с проблемой сферической аберрации. Юан разглядел нечто вроде плошки внутри шизохроальной линзы трилобита, ближе к ее нижней части, и определил, что эта плошка является частью самой линзы, хотя у нее немного другая структура. В некоторых случаях такие плошки выветривались из линзы, и было похоже, что глаз выглядит как серия маленьких блюдечек. Как показали Юан и Рикардо на тонких срезах линз, в этих зонах с кальцитом что-то происходит: в нем появляются примеси. Некоторые атомы кальция в структуре кальцита могут замещаться атомами близкого по свойствам магния. Из-за сходства атомы магния легко внедряются в кристаллическую решетку кальцита — так переодетый в чужую форму шпион может пристроиться в армии противника. Даже в самом чистом кальците имеются такие скрытые шпионы. Если процесс внедрения магния продолжается достаточно интенсивно, получается так называемый высокомагнезиальный кальцит, у которого другой коэффициент преломления, т.е. свет, проходя сквозь него, отклоняется чуть иначе. Из этого корректирующего слоя и выполнена вложенная внутрь плошка. Толщина высокомагнезиального слоя в линзе меняется с поразительной точностью — как раз так, чтобы скомпенсировать сферическую аберрацию: каждый уклон луча вправо уравновешен угловым склонением и утолщением высокомагнезиальной вкладки влево. Трилобит изобрел то, что в современной оптике называется дублетом, когда два неверных отражения складываются и исправляют друг друга.