Вчені люблять говорити, що будь-яка теорія чогось варта, якщо її можна викласти простим, доступним для більш-менш підготовленого обивателя мовою. Камінь падає на землю за такою-то дузі з такою-то швидкістю, кажуть вони і їх слова підтверджуються практикою. Речовина Х доданий в розчин Y, забарвлення його в синій колір, а речовина Z, доданий в той же розчин, дасть зелене забарвлення. Зрештою, практично все, що оточує нас у повсякденному житті (за винятком ряду зовсім непояснених явищ), або пояснено з точки зору науки, або і зовсім, як, наприклад, будь-яка синтетика, є її продуктом.
А ось з таким фундаментальним явищем, як світло, все не так просто. На первинному, побутовому рівні начебто все просто і ясно: ось світло, а його відсутність - темрява. Переломлюючи і відбиваючись, світло буває різних кольорів. При яскравому і при малому освітленні предмети бачаться по-різному.
Але якщо копнути трохи глибше, виявляється, що природа світла поки неясна. Фізики довго сперечалися, а потім прийшли до компромісу. Він називається "Корпускулярно-хвильовий дуалізм". У народі про такі речі говорять "ні мені, ні тобі": одні вважали світло потоком частинок-корпускул, інші думали, що світло це хвилі. В якійсь мірі обидві сторони були і праві, і неправі. В результаті вийшов класичний Тягништовхай - іноді світло це хвиля, іноді - потік частинок, розбирайтеся самі. Коли Альберт Ейнштейн поцікавився у Нільса Бора, ніж є світло, той запропонував поставити це питання перед урядом. Ухвалять, що світло - це хвиля, доведеться забороняти фотоелементи. Вирішать, що світло - потік частинок, значить, поза законом виявляться дифракційні грати.
Наведена нижче добірка фактів уточнити природу світла, звичайно, не допоможе, але це і не все пояснює теорія, а лише якась найпростіша систематизація знань про світло.
1. Зі шкільного курсу фізики багато хто пам'ятає, що швидкість поширення світла або, точніше, електромагнітних хвиль у вакуумі становить 300 000 км / с (насправді 299 793 км / с, але така точність не потрібна навіть в наукових розрахунках). Ця швидкість для фізики як Пушкін для літератури - наше все. Тіла не можуть пересуватися швидше за швидкість світла, заповідав нам великий Ейнштейн. Якщо раптом якесь тіло дозволить собі перевищити швидкість світла хоч на метр на годину, воно порушить тим самим принцип причинності - постулат, згідно з яким майбутнє подія не може впливати на попереднє. Фахівці визнають, що до сих пір принцип цей не доведений, помічаючи при цьому, що на сьогоднішній день він є незаперечним. А інші фахівці роками сидять в лабораторіях і отримують результати, в корені спростовують фундаментальну цифру.
2. У 1935 році постулат про неможливість перевершити швидкість світла критикував видатний радянський вчений Костянтин Ціолковський. Теоретик космонавтики витончено обґрунтував свій висновок з точки зору філософії. Він писав, що виведена Ейнштейном цифра подібна біблійним шести днях, знадобиться на створення світу. Вона тільки підтверджує окремо взяту теорію, але ніяк не може бути основою світобудови.
3. Ще в 1934 році радянський вчений Павло Черенков, випромінюючи світіння рідин під впливом гамма-випромінювання, виявив електрони, швидкість руху яких перевищувала фазову швидкість світла в даному середовищі. У 1958 році Черенков спільно з Ігорем Таммом і Іллею Франком (вважається, що двоє останніх допомогли Черенкову теоретично обґрунтувати відкрите явище) отримали нобелівську премію. Чи не теоретичні постулати ні відкриття, ні премія не вплинули ніяк.
4. Поняття про те, що у світла є видимі і невидимі компоненти, остаточно сформувалося лише в XIX столітті. На той час очолювала хвильова теорія світла, і фізики, розклавши по частотах видиму оком частина спектра, пішли далі. Спочатку були відкриті інфрачервоні промені, а потім і ультрафіолетові.
5. Як би скептично ми не ставилися до слів екстрасенсів, людське тіло дійсно випромінює світло. Правда, він настільки слабкий, що побачити його неозброєним оком неможливо. Таке світіння називається надмалим світінням, воно має теплову природу. Однак зафіксовані випадки, коли все тіло або окремі його частини світилися так, що це було видно оточуючим людям. Зокрема, в 1934 році лікарі спостерігали у англійки Ганни Монара, що страждала на астму, світіння в області грудної клітини. Світіння зазвичай починалося під час кризи. Після його закінчення світіння зникало, у хворої на короткий час частішав пульс і підвищувалася температура. Таке світіння обумовлене біохімічними реакціями - світіння літаючих жуків має таку ж природу - і поки не має наукового пояснення. А для того, щоб побачити Надмалий світіння звичайної людини, ми повинні бачити в 1 000 разів краще.
6. Ідеї про те, що сонячне світло має імпульсом, тобто здатний впливати на тіла фізично, скоро виповниться 150 років. У 1619 році Іоганн Кеплер, спостерігаючи комети, помітив, що у будь-який комети хвіст завжди направлений строго в бік, протилежний Сонцю. Кеплер припустив, що хвіст комети відхиляють назад якісь матеріальні частинки. Лише в 1873 році один з головних дослідників світла в історії світової науки Джеймс Максвелл припустив, що на хвости комет впливає сонячне світло. Це припущення довгий час залишалося астрофізичної гіпотезою - вчені констатували факт наявності у сонячного світла імпульсу, але підтвердити його на могли. Лише в 2018 році вченим з Університету Британської Колумбії (Канада) вдалося довести наявність імпульсу у світла. Для цього їм знадобилося створити велике дзеркало і помістити його в ізольоване від всіх зовнішніх впливів приміщення. Після того, як дзеркало підсвітили лазерним променем, датчики показали, що дзеркало вібрує. Вібрація було крихітній, її навіть не вдалося заміряти. Однак наявність тиску світла було доведено. Висловлювана фантастами з середини ХХ століття ідея здійснення космічних польотів за допомогою гігантських найтонших сонячних вітрил, в принципі, може бути реалізована.
7. Світло, точніше, його колір, впливає навіть на абсолютно сліпих людей. Американському лікарі Чарльзу Цейслеру після декількох років досліджень знадобилися ще п'ять років на те, щоб зробити пролом в стіні редакторів наукових видань і опублікувати роботу, присвячену цим фактом. Цейслеру вдалося з'ясувати, що в сітківці людського ока крім звичайних клітин, що відповідають за зір, є клітини, пов'язані безпосередньо з областю мозку, завідуючу добовим ритмом. Пігмент, що міститься в цих клітинах, чутливий до синього кольору. Тому освітлення синього тону - по температурної класифікації світла це світло інтенсивністю вище 6 500 К - діє на сліпих людей так само заколисливе, як і на людей з нормальним зором.
8. Людське око має абсолютну чутливість до світла. Це голосно вираз позначає, що око реагує на мінімально можливу порцію світла - один фотон. Експерименти, проведені в 1941 році в Кембріджському університеті, показали, що люди навіть із середнім зором реагували на 5 з 5 фотонів, які були надіслані в їхньому напрямку. Правда, для цього очі повинні були "звикнути" до темряви протягом декількох хвилин. Хоча замість "звикнути" в даному випадку правильніше вживати слово "пристосуватися" - в темряві очні колбочки, відповідальні за сприйняття кольорів, поступово відключаються, і в справу вступають палички. Вони дають монохромне зображення, але мають набагато більшу чутливість.
9. Світло - особливо важливе поняття в живопису. Спрощено кажучи, це відтінки в освітленості і затіненості фрагментів полотна. Самий яскравих фрагмент картини - відблиск - місце, від якого світло як би відбивається в очі глядача. Самою темне місце - власна тінь зображуваного предмета або людини. Між цими крайнощами є кілька - виділяють 5 - 7 - градацій. Зрозуміло, мова йде про предметного живопису, а не про жанрах, в яких художник прагне висловити свій власний світ і т. П. Хоча від тих же імпресіоністів початку ХХ століття в традиційний живопис потрапили сині тіні - до них тіні писали чорними або сірими. І ще - в живопису вважається поганим тоном робити що-небудь світлим за допомогою білил.
10. Існує дуже цікаве явище, іменоване сонолюмінесценция. Це поява яскравого спалаху світла в рідині, в якій створена потужна ультразвукова хвиля. Це явище було описано ще в 1930-х роках, але його суть зрозуміли на 60 років пізніше. Виявилося, що під впливом ультразвуку в рідині створюється кавітаційний бульбашка. Якийсь час він збільшується в розмірах, а потім різко схлопивается. Під час цього схлопування і виділяється енергія, яка дає світло. Розмір одиничного кавітаційного пухирця дуже малий, але з'являються вони мільйонами, даючи стійке світіння. Довгий час дослідження сонолюминесценции походили на науку заради науки - кому цікаві джерела світла потужністю 1 кВт (а це на початку XXI століття було великим досягненням) з зашкалює собівартістю? Адже сам генератор ультразвуку споживав електрики в сотні разів більше. Безперервні досліди з рідкими середовищами та довжинами ультразвукових хвиль поступово довели потужність джерела світла до 100 Вт. Поки таке світіння триває дуже короткий час, але оптимісти вважають, що сонолюминесценция дозволить не тільки отримувати джерела світла, але і запустити реакцію термоядерного синтезу.
11. Здавалося б, що може бути спільного між такими літературними персонажами, як напівбожевільний інженер Гарін з "Гіперболоїда інженера Гаріна" Олексія Толстого і практичний доктор Клоубонні з книги "Подорожі та пригоди капітана Гаттераса" Жюля Верна? І Гарін, і Клоубонні майстерно використовували фокусування світлових променів для отримання високої температури. Тільки доктор Клоубонні, витесані лінзу з крижаної брили, зумів отримати вогонь і з пас себе і супутників від голодної і холодної смерті, а інженер Гарін, створивши складний апарат, злегка нагадує лазер, знищив тисячі людей. До речі, отримати вогонь за допомогою крижаної лінзи цілком можливо. Будь-хто може повторити досвід доктора Клоубонні, заморозивши лід в тарілці з увігнутим дном.
12. Як відомо, першим розділив білий світ на кольори звичного нам нині райдужного спектра великий англійський учений Ісаак Ньютон. Однак спочатку Ньютон нарахував у своєму спектру 6 кольорів. Вчений був фахівцем у багатьох галузях науки і тодішньої техніки, і при цьому пристрасно захоплювався нумерологією. А в ній число 6 вважається диявольським. Тому Ньютон, після довгих роздумів Ньютон додав в спектр колір, який він називав "індиго" - ми називаємо його "фіолетовий", і в спектрі стало 7 основних кольорів. Сімка - число щасливе.
13. У музеї історії академії Ракетних військ стратегічного призначення експонуються діючий лазерний пістолет і лазерний револьвер. "Зброя майбутнього" було виготовлено в академії ще в 1984 році. Група вчених на чолі з професором Віктором Сулаквелідзе повністю впоралася з поставленим створенням: виготовити лазерне стрілецька зброя нелетальної типу, нездатне також пробити обшивку космічного корабля. Справа в тому, що лазерні пістолети призначалися для оборони радянських космонавтів на орбіті. Вони повинні були засліплювати супротивників і вражати оптичне обладнання. Вражаючим елементом був лазер оптичного накачування. Патрон був аналогом лампи-спалаху. Світло від нього поглинався волоконно-оптичним елементом, генерувати лазерний промінь. Дальність ураження становила 20 метрів. Так що, всупереч приказці, генерали не завжди готуються тільки до минулих воєн.
14. Стародавні монохромні монітори і традиційні прилади нічного бачення давали зелене зображення не через примху винахідників. Все було зроблено з науки - колір вибирався з тим розрахунком, щоб якомога менше втомлювати очі, дозволяти людині зберігати концентрацію, і, в той же час, давати найбільш чітке зображення. За співвідношенням цих параметрів і був обраний зелений колір. Заодно був заздалегідь визначений колір інопланетян - під час реалізації програми пошуку позаземного розуму в 1960-х роках звукове відображення радіосигналів, що приймаються з космосу, виводилося на монітори у вигляді зелених значків. Спритні репортери тут же придумали "зелених чоловічків".
15. Свої житла люди намагалися висвітлювати завжди. Навіть древнім людям, які підтримували вогонь на одному місці десятки років, багаття служив не тільки для приготування їжі та обігріву, але і для освітлення. А ось для того, щоб систематично централізовано освітлювати вулиці, знадобилися тисячоліття розвитку цивілізації. У XIV - XV століттях влади деяких великих європейських міст стали зобов'язувати городян висвітлювати вулицю перед своїм будинком. Але перша по-справжньому централізована система вуличного освітлення великого міста з'явилася тільки в 1669 році в Амстердамі. Тамтешній житель Ян ван дер Хейден запропонував поставити по краях всіх вулиць ліхтарі, щоб народ менше падав в численні канали і піддавався злочинним посяганням. Хейден був справжнім патріотом - кілька років тому він запропонував створити в Амстердамі пожежну команду. Ініціатива карається - влада запропонувала Хейдену зайнятися новим важким справою. В історії з освітленням все пройшло як під копірку - Хейден став організатором служби освітлення. До честі міської влади потрібно відзначити, що в обох випадках заповзятливий городянин отримував хороше фінансування. Хейден не тільки встановив в місті 2 500 ліхтарних стовпів. Він ще й винайшов спеціальну лампу настільки вдалою конструкції, що в Амстердамі та інших містах Європи лампи Хейдена використовувалися до середини XIX століття.
