Восхождение на гору Невероятности

Для зрения лучше иметь большую сетчатку, чем маленькую. Она вмещает больше фоторецепторов, и можно разглядеть больше мелких деталей. Но за все надо платить. Вспомните сюрреалистическую улитку с рис. 5.1. И все‐таки некоторые мелкие создания могут позволить себе более широкую сетчатку. Майкл Лэнд, профессор Университета графства Суссекс, в послужном списке которого множество ярких и незаурядных открытий, касающихся глаз, и у которого я почерпнул массу сведений из этой области науки, нашел великолепный образчик – паука-скакуна[11]. У пауков глаза не фасеточные, вот и пауки-скакуны используют глаз камерного типа в высшей степени рационально (рис. 5.17). Лэнд обнаружил весьма оригинальную сетчатку. Не широкий экран для проекции полномасштабной картинки, а длинную вертикальную полосу, узкую и не пригодную для восприятия качественного изображения. Однако паук с удивительной изобретательностью компенсирует минусы узкой сетчатки. Непрерывно перемещая сетчатку, он “сканирует” зону возможной проекции изображения. Таким образом, его “полезная” сетчатка намного больше реальной – похожий принцип используют пауки-боладоры, когда раскручивают свою единственную нить и увеличивают область захвата до площади обычной круговой паутины. Если сетчатка паука-скакуна зафиксирует достойный внимания объект – например, летящую муху или другого паука-скакуна, – “сканер” локализуется на прилегающем к цели пространстве. Это создает динамический эквивалент центральной ямки сетчатки. Находчивые пауки-скакуны оккупировали для своего глаза с хрусталиком невысокий, но вполне респектабельный пик в своем районе горы Невероятности.

Я показал вам великолепный инструмент для исправления пороков глаза-дырочки – хрусталик. Однако это не единственное средство. Эффект вогнутого и выпуклого зеркал основан на другом принципе, но они позволяют иначе решить ту же задачу – собрать потоки лучей, исходящих от каждой точки объекта, и свести их в одну точку изображения. Иногда такие зеркала работают эффективнее линз, недаром все самые большие телескопы – зеркальные (рис. 5.18а). Зеркальный телескоп имеет один небольшой недостаток: изображение формируется перед зеркалом, а именно – на пути входящих лучей. Как правило, в зеркальном телескопе есть маленькое зеркало, которое отражает сфокусированное изображение вбок – в объектив или фотокамеру. Это маленькое зеркало если и создает помехи, то несущественные, и не портит изображение. Оно лишь незначительно сокращает общий поток света, попадающий на расположенное сзади большое зеркало, а его собственного изображения не видно.

Рис. 5.17. Паук-скакун.

Рис. 5.18. Применение сферических зеркал для формирования изображения: (а) зеркальный телескоп; (b) Gigantocypris, крупное планктонное ракообразное, рисунок сэра Алистера Харди; (с) глазки гребешка в просвете створок раковины; (d) поперечный срез глаза гребешка; (е) овал Декарта.

Следовательно, теоретически вогнутое или выпуклое зеркало могло бы стать практичным физическим решением серьезной проблемы. Найдутся ли примеры “зеркальных” глаз в животном мире? Одним из первых об этом задумался сэр Алистер Харди, мой бывший профессор в Оксфорде; он прокомментировал свой рисунок интересного экземпляра глубоководных ракообразных – Gigantocypris (рис. 5.18b). В обсерваториях – например в Маунт-Вилсоновской и Паломарской – астрономы с помощью гигантских параболических зеркал улавливают даже самые слабые потоки фотонов, которые долетают от далеких звезд. Напрашивается мысль, что и Gigantocypris точно так же ловит фотоны, проникающие сквозь толщу воды в океане, но недавние исследования Майкла Лэнда решительно опровергают гипотезу о вероятном сходстве этого существа с телескопом. На сегодняшний день механизм его зрения неизвестен.

Зато другое животное для формирования изображения действительно пользуется самым что ни на есть вогнутым зеркалом, хотя и в комплекте с хрусталиком. Это открытие тоже принадлежит Майклу Лэнду, можно сказать, царю Мидасу в области исследования глаз животных. Это животное – двустворчатый моллюск морской гребешок.

На рис. 5.18с приведено увеличенное фото небольшого фрагмента щели между двумя створками раковины морского гребешка (шириной всего в 2–3 миллиметра), через которую видно тело моллюска. Между краем раковины и щупальцами расположены в ряд десятки крохотных глазок. В каждом глазу за сетчаткой есть вогнутое зеркало, которое участвует в формировании изображения. Именно эти зеркала придают глазкам морского гребешка голубоватое и зеленоватое жемчужное сияние. На рис. 5.18d показан глаз моллюска в разрезе. Как я уже говорил, помимо зеркала в нем есть и хрусталик – мы еще к нему вернемся. Сплошная серая зона между хрусталиком и вогнутым зеркалом – это сетчатка. К задней стороне хрусталика плотно прилегает часть сетчатки, видящая четкое изображение, которое проецируется зеркалом. Изображение получается перевернутое, а формируют его отраженные зеркалом лучи.