Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться - Ричард Докинз

Романтическое обаяние радуги частично кроется еще и в том, что нам кажется, будто она всегда расположена вдали на горизонте — гигантская недосягаемая дуга, удаляющаяся по мере нашего приближения. Однако у Китса «блеск радуги в волне прибрежной»[26] был близко. И если ехать на машине вдоль живой изгороди, то иногда можно увидеть радугу в виде полной окружности, имеющей всего несколько футов в диаметре[27]. (Полукруглыми радуги выглядят только потому, что их нижняя часть скрыта под линией горизонта.) А такой большой радуга нам кажется отчасти из-за иллюзии восприятия расстояния. Наш мозг проецирует ее изображение на небосвод, отчего оно увеличивается. Точно такого же эффекта можно добиться, если долго глядеть на яркую лампу, чтобы «запечатлеть» ее след на своей сетчатке, а затем «спроецировать» его вдаль, посмотрев на небо, — изображение тоже как бы вырастет.

Есть и другие пленительные подробности, еще больше все усложняющие. Я описал, как свет проникает в дождевую каплю через верхнюю половину обращенной к солнцу поверхности, а выходит через нижнюю. Однако, конечно же, ничто не мешает свету входить и через нижнюю половину. При определенных условиях этот свет может дважды отражаться внутри сферической дождинки таким образом, что в итоге и он, также преломленный, выходит из нижней части капли и попадает в глаз наблюдателю, создавая вторую радугу с обратной последовательностью цветовых полос, расположенную примерно на 8 градусов выше первой. Само собой разумеется, что для каждого конкретного наблюдателя эти две радуги формируются разными множествами дождевых капель. Двойная радуга наблюдается нечасто, но наверняка Вордсворту иногда доводилось ее видеть, и в этих случаях, несомненно, его сердце занималось даже сильнее обычного. В принципе, бывает и большее количество дополнительных радуг — правда, еще более бледных, — расположенных концентрически, но увидеть их можно крайне редко. Неужели кто-то всерьез мог полагать, будто понимание того, что происходит внутри всех этих мириад падающих, искрящихся, отражающих и преломляющих свет капелек, способно чему-то повредить? В третьем томе своих «Современных художников» (1856 г.) Джон Рёскин написал:

Все это как-то добавляет правдоподобия тому предположению, согласно которому брачная ночь несчастного Рёскина была загублена ужасающим открытием, что у женщин есть лобковые волосы.

В 1802 году, за пятнадцать лет до «нетленного ужина» у Хейдона, английский физик Уильям Волластон провел эксперимент, аналогичный ньютоновскому, только на сей раз солнечный луч, прежде чем встретиться с призмой, должен был пройти через узкую щель. Спектр, получившийся на выходе из призмы, состоял из серии узких полос разного цвета. Полосы переходили одна в другую, образуя полный диапазон оттенков, однако то там, то сям по спектру были разбросаны тонкие темные линии, имевшие строго определенное местоположение. Позже эти линии исследовал и подробно описал немецкий физик Йозеф фон Фраунгофер, чьим именем они и были названы. Расположение фраунгоферовых линий представляет собой уникальный «отпечаток пальца» — или, лучше сказать, «штрихкод», — зависящий от химической природы вещества, через которое прошло излучение. Например, водород дает свой особый, характерный рисунок из линий и промежутков между ними, натрий — свой, и так далее. Волластон увидел только 7 линий, Фраунгофер, чьи приборы были совершеннее, обнаружил 576, а современные спектроскопы различают до 10 000.

Уникальность «штрихкода» химического элемента заключается не только в расстояниях между линиями, но и в их местоположении на радужном фоне. Точно и детально «штрихкоды» водорода и всех прочих элементов объяснила квантовая теория, но здесь мы подходим к тому рубежу, где я вынужден извиниться и откланяться. Иногда мне кажется, что я способен оценить поэзию квантовой теории, но мне еще далеко до понимания, достаточно глубокого для того, чтобы объяснять ее другим. На самом деле не исключено, что никто по-настоящему не понимает этой теории — возможно, потому что наш мозг был отлажен естественным отбором для выживания в мире больших и медленных предметов, где квантовые эффекты сглажены. Эту мысль хорошо изложил Ричард Фейнман, которому также приписывают следующее высказывание: «Если вы думаете, что понимаете квантовую теорию, — значит, вы не понимаете квантовой теории!» Мне кажется, что я сильно приблизился к ее пониманию благодаря опубликованным фейнмановским лекциям, а также изумительной и сбивающей с толку книге Дэвида Дойча «Структура реальности» (1997 г.). (Особенно она сбивает с толку тем, что в ней трудно различить, где заканчивается общепризнанная физика и начинаются дерзкие умопостроения самого автора.) Но каковы бы ни были сомнения физиков относительно того, как толковать квантовую теорию, ее феноменальная способность точнейшим образом предсказывать результаты экспериментов несомненна. И к счастью, для целей настоящей главы нам достаточно знать то, что известно еще со времен Фраунгофера: каждому химическому элементу достоверно свойственен уникальный «штрихкод» из узких линий, определенным образом расположенных на фоне спектра.

Фраунгоферовы линии можно увидеть двумя способами. До сих пор я вел речь только о темных линиях на радужном фоне. Они возникают потому, что химический элемент, находящийся на пути у луча, поглощает световые волны определенных длин, избирательно отнимая их у видимого нами спектра. Но можно получить и аналогичный рисунок из ярких цветных линий на темном фоне, если заставить тот же самый элемент светиться — как это бывает в тех случаях, когда он входит в состав какой-нибудь звезды.