Девять цветов радуги

Александр Штейнгауз

ДЕВЯТЬ ЦВЕТОВ РАДУГИ

Большая часть прохладов и утех в жизни нашей от цветов зависит. Красота лица человеческого, одежды и другие украшения и утвари, приятность многоразличных минералов и драгоценных камней, потом животных разного рода, наконец все сияние благоприятного и прекрасного солнца, все, что оно в своем великолепии по расцветающим полям, в лесах и морях производит, — все сие не достойно ли внимания нашего?..

Что ж о таковом безмерном света океане представлять себе те должны, которые во внутреннее натуры святилище взирают любопытным оком и посредством того же света большую часть других естественных таинств усердствуют постигнуть?

СВЕТ

В создании физической теории существенную роль играют фундаментальные идеи, а не формулы. Физические книги полны сложных математических формул. Но началом физической теории являются мысли и идеи, а не формулы.

Сколько же все-таки цветов в радуге?

Вовсе не семь, как всегда говорят, и не девять, как утверждает название книги, а намного больше, потому что каждый цвет плавно переходит в соседний, образуя бесчисленное множество оттенков. Их глаз человека — необыкновенно чувствительный прибор — может различать в спектре более сотни.

Если же не говорить об оттенках, а лишь об основных цветах, то их действительно только семь: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Значит, название книги неправильное?

Нет, правильное. Потому что в радуге есть еще две полосы, окаймляющие ее сверху и снизу. Одна полоса лежит за фиолетовой, а другая — за красной границами видимого участка радуги. Их не может заметить глаз, так как он нечувствителен к ним, но они, несмотря на это, существуют и могут быть обнаружены различными способами. Та полоса, что находится за фиолетовой границей, обязана своим существованием ультрафиолетовым лучам, а та, что за красной, — инфракрасным.

Вот наличие-то этих полос в радуге и оправдывает название книги.

Наш глаз нечувствителен к таким лучам, он не видит их; и, находясь в закрытом помещении, освещенном либо инфракрасными, либо ультрафиолетовыми лучами, человек будет думать, что вокруг кромешная темнота. Однако это не так: свет в помещении есть, только необычный — черный свет. Черный потому лишь, что мы не видим его. Но, например, инфракрасные лучи можно почувствовать. Если их интенсивность будет достаточной, кожа ощутит тепло, ибо именно эти лучи переносят его, за что их часто называют тепловыми.

Могут возникнуть и действительно возникают вопросы: зачем считаться с ультрафиолетовыми, инфракрасными лучами, какое они в этом случае могут иметь значение и стоит ли вообще говорить о них?

Оказывается, стоит. Потому что наука и техника уже неплохо освоили их, и в будущем даже в повседневной жизни обойтись без них будет так же невозможно, как теперь невозможно жить без видимого света.

Кусок стекла

Уже десятки веков прошли с тех пор, как люди научились варить стекло и с помощью длинных трубок выдувать из расплавленной, чуть светящейся массы тонкостенные, разнообразные по форме, прозрачные сосуды.

Стекло не сразу научились делать хорошим: оно не было ни чистым, ни достаточно прозрачным, в нем часто встречались темные крупинки, пузырьки и другие изъяны. Время шло, и шаг за шагом люди постигали тайны производства стекла, его качество становилось все лучше и лучше, и, что не менее важно, стало возможным приготавливать довольно крупные куски, в которых почти не оказывалось дефектов.

Именно из таких кусков, чистых и однородных по составу, можно было изготавливать линзы. Первые линзы были созданы в начале средних веков. Предполагают, что их изобрели арабские врачи, которые в те времена уже достаточно хорошо знали строение глаза человека. Именно глаз и особенно одна из его важнейших частей — хрусталик — натолкнули на мысль отшлифовать из хорошего куска стекла подобие хрусталика — линзу.

Линзы сразу нашли применение, и, естественно, прежде всего их использовали люди с плохим зрением. Лишь немногие могли позволить себе покупку этих спасительных, но очень дорогих стекол. Однако их счастливые обладатели не могли пользоваться ими в полной мере — еще не была изобретена оправа для очков.

Ее изобрели лишь в 1350 году, по-видимому в Италии. Вот тогда-то и появились очки — первый оптический прибор.

Хотя в те далекие времена только немногие умели читать и писать и, казалось бы, не должны были особенно утруждать свои глаза, все же спрос на очки был очень велик. Появились новые ремесла: шлифовальщиков линз и оптиков, изготавливающих очки.

Конечно, о законах оптики, а тем более о природе и свойствах света тогда знали крайне мало. Это не значит, что их не пытались открыть и постигнуть. С самых давних времен ученые интересовались законами оптики.

Некоторые факты были известны ученым древней Греции. Евклид знал о законе отражения света, Аристотель изучал явление преломления света, а знаменитый астроном древности Птолемей даже измерял углы падения и преломления света. Греки применяли вогнутые зажигательные зеркала.

Изучали оптику и арабские ученые: примерно девятьсот лет назад появилось целое научное исследование по оптике Ибн-аль Хайтама; оно в течение почти четырехсот лет являлось самым полным и лучшим.

Законами света занимались и многие европейские ученые средневековья. Они исследовали действие линз, пытались объяснить явление радуги; им уже были известны опыты по преломлению лучей с помощью призм, изготовленных из шлифованного стекла.

Но тем не менее до подлинной науки в современном ее понимании еще было далеко.

И все же именно куску стекла, которому умелые руки шлифовальщика придавали прозрачность и нужную форму, суждено было вызвать к жизни эту науку — науку о свете, или оптику, как ее называют ученые.

Как ни странно на первый взгляд, но крупнейшие изобретения в оптике были сделаны еще в те годы, когда эта наука только зарождалась. Речь идет об изобретении телескопа и микроскопа. Первые телескопы и микроскопы были созданы в Голландии в самом начале 1600-х годов. К тому времени в этой стране появилось много оптических мастерских, в которых работали великолепные шлифовальщики стекла и гранильщики драгоценных камней. И вот, как рассказывает легенда, в одной из таких мастерских был изобретен телескоп. Но изобрел его не оптик, не какой-нибудь ученый, а ребенок, которому разрешили поиграть с линзами. Он случайно взял две линзы и посмотрел через одну в другую. Каково же было удивление и восхищение не только его, но и всех взрослых, когда, смотря через эти стекла, они неожиданно для себя увидели, что отдаленные предметы кажутся совсем близкими, словно до них всего лишь несколько шагов!

В самом деле, тогда должно было казаться совершенно удивительным, просто-напросто волшебством, то, что далекое можно, не двигаясь с места, буквально в мгновение ока приближать к себе.

Это открытие сразу получило всеобщее признание и широкое практическое применение — мореплавателям помогали созданные на этом принципе подзорные трубы. Но не меньше моряков заинтересовались новым оптическим прибором и использовали его ученые. Еще в 1609 году итальянский физик и астроном Галилео Галилей (1564–1642) изготовил и применил телескоп для наблюдения неба.

Вначале телескопы были очень несовершенными инструментами. Звезды и планеты, наблюдаемые через эти телескопы, казались окрашенными по краям радужными каемками, и, чем большим пытались делать увеличение телескопов, тем заметнее становилось это окрашивание. Мастера и ученые старались разгадать природу радужных каемок, многие даже считали, что все дело в стекле, но никто до великого английского ученого Исаака Ньютона, родившегося в 1642 году, так и не сумел найти ответа.