EDGARS IMANTS SILINŠ - Lielo patiesību meklējumi

un tomēr nav aptverama tava gaita!

Arī citu seno tautu mitoloģijā uzsvērts gaismas primāts dabas un dzīvības attīstība [40]. Sajās mitoloģijās iezīmējas daži modernās kosmogonijas elementi, piemēram, gaismas jēdziens nav saistīts ar konkrētu debess spīdekli, gaisma tiek aplūkota kā kosmosa primārās matērijas neatkarīga sastāvdaļa. Arī «Genesis» pasaules radīšanas aprakstā Dievs vispirms atdala gaismu no tumsas [11] — to ģeniāli attēlojis Mikelandželo savā «Pasaules radīšanā» Siksta kapelas griestu glez­nojumā—, bet debesu spīdekļus rada tikai pēc tam (19. att. 1. piel.).

Arī antīkajā Grieķijā sastopams īpašs gaismas kults. Kā visiem spēkiem, arī gaismai bija piedēvēts īpašs dievs — Apollons ar pievārdu Fēbs (grieķu vai — Mirdzošais), kura tēls ātri vien saplūda ar Hēlija — Saules dieva — tēlu. Sau­les kults pārgāja arī uz Seno Romu. Saules un gaismas dievs bija reizē kārtības un skaidrības, garīgās dzīves un mākslas, mūzikas un dziesmas, dziedniecības, zemkopības un lopkopības patrons.

Sengrieķu zinātnieki pirmie formulēja dažus vienkāršākus gaismas izpla­tīšanās likumus, ieviesa terminu «optika» un lika pamatus mācībai par gaismu. Matemātikas dižgars Eiklīds, kas radīja viņa vārdā nosaukto Eiklīda ģeomet­riju, mazāk pazīstams ar saviem sasniegumiem optikā. 300 gadus pr. Kr. parādījās Eiklīda traktāts «Optika». Tajā ir atrodams postulāts, ka gaisma izplatās taisnā virzienā. Uz šo un vēl vienpadsmit postulātiem viņš būvē ģeo­metriskās optikas celtni, kas izskaidro ēnu rašanos, attēlu veidošanos no maziem caurumiem, atstarošanos no plakaniem un sfēriskiem spoguļiem u. c.

Eiklīda optiku tālāk attīstīja astronoms Ptolemajs mūsu ēras 2. gadsimtā. Viņš pētīja gaismas laušanu un aplūkoja pat astronomisko aberāciju. Vēl jāpiemin, ka ģeometriskās optikas vispārīgais princips, ko mūsu ēras 17. gad­simtā formulēja Pjērs Fermā, pirmo reizi minēts jau 2. gadsimtā pr. Kr. Hērona traktātā par katoptriku (mācība par gaismas atstarošanos).

Viduslaikos interese par gaismas fizikālo dabu bija niecīga. Sholastiskā domā­šana balstījās uz Aristoteļa kanoniem par dabas procesiem kā uz vienīgo patiesību.

Zinātne par gaismu atdzima lielā garīgās atmodas laikmetā — renesanses laikā. Zinātnieki sāka izmantot gaismu, lai izzinātu pasauli. Vispirms makro- kosmu — debesu ķermeņu pasauli. 1609. gadā Venēcijā izplatījās zina, ka izgudrots tālskatis, ko varot iegādāties par «dažiem soldo». Šādu tālskati 1600. g. izgatavoja Galileo Galilejs un pavērsa to pret zvaigznēm. Jau 1620. gadā iznā­kušais «Zvaigžņu Vēstnesis» iezvanīja jaunu laikmetu ne tikai astronomijā, bet arī visā zinātnē. Galileja ģēnijs spēja tālskati pārvērst par izcilu zinātnisku instrumentu, apzināti liekot gaismas staram kalpot par pasaules izziņas avotu. Vēlāk gaismas stars palīdzēja cilvēkam atklāt ne tikai makrokosma, bet arī mikrokosma — atomu un molekulu pasaules — noslēpumus.

Neiedziļinoties jautājumā par gaismas dabu, Galilejs izteica domu, ka tai no gaismas avota jāizplatās ar noteiktu ātrumu. Viņš pat izgudroja eksperi­mentu, kā šo ātrumu izmērīt. Tikai pēc 250 gadiem franču zinātnieks Fizo šo eksperimentu realizēja, bet jau 1676. gadā, aplūkojot Jupitera pavadoņu kus­tību tālskatī, gaismas ātrumu noteica jauns dāņu zinātnieks Ole Rēmers.

Gaismas daba, tās izplatīšanās likumi, gaismas un redzes, gaismas un krāsu problēmas atklājumiem bagātajā 17. gadsimtā šādā vai tādā veidā nodarbināja visu ievērojamāko zinātnieku prātus. Johanness Keplers pirmais skaidri for­mulēja attēla veidošanos uz acs tīklenes. Renē Dekarts atklāja gaismas laušanas likumus (eksperimentāli tos atrada viņa laikabiedrs holandietis Villebrords Snelliuss), izskaidroja varavīksni, mēģināja izskaidrot krāsu sajūtu ar gaismas nesēju daļiņu spēju izraisīt dažādas sajūtas aci. Francūzis Pjērs Fermā formu­lēja viņa vārdā nosaukto principu, kas vispārīgi apraksta gaismas izplatīšanās likumus. Itālietis Frančesko Grimaldi atklāja un aprakstīja gaismas difrakciju. Dānis Erasms Bartolins atklāja dubultlaušanu. Tomēr visnozīmīgākais šā vētrainā gadsimta veikums pieder izcilajam angļu fiziķim Izakam Ņūtonam. Burvīgā varavīksne, kas tik daudzus gadsimtus sniegusi vielu gan dzejnieku jūsmai, gan zinātnieku domai, nokāpa no debesim pētnieka laboratorijā un uzsāka savu uzvaras gājienu, dodot cilvēcei iespēju ne tikai izskaidrot pašu gaismas dabu, bet arī izpētīt vielas uzbūves dziļākos noslēpumus.

Daudzās skolas grāmatās ir aprakstīts Ņūtona eksperiments. Balto saules staru ielaiž pa mazu caurumiņu aptumšotā telpā un virza caur stikla prizmu, sadalot to septiņās krāsās. Lasītājs jau zina, ka Ņūtons nebija pirmais, kas novēroja baltās gaismas sadalīšanos krāsās. Viņa nopelns tomēr ir tas, ka viņš šo parādību sistemātiski izpētīja vairāku eksperimentu sērijā. Ņūtons radīja paša spektra jēdzienu un terminu (latīņu valodas vārds «spectrum» nozīmē — attēls, parādība), kā arī piešķīra īstu saturu neilgi pirms tam formulētajai atziņai, ka «gaismas stari, kas atšķiras ar krāsu, tiek atšķirīgi lauzti prizmā». Ņūtons pierādīja, ka prizmā iegūtais krāsainais stars tālāk vairs nav sadalāms. Viņš konstatēja, ka ķermeņi, uz kuriem krīt kāds gaismas stars, paši nerada krāsu. Priekšmets ir krāsains tāpēc, ka tas absorbē kādu daļu no stariem, kas uz to krīt. Šīs atziņas izteiktas apcerējumā «Jauna gaismas un krāsu teorija» (1672). Pilnīgi pabeigta, Ņūtona «Optika» pirmo reizi iznāca tikai 1705. gadā.

5.2. Ņūtons postulē korpuskulāro gaismas teoriju

Gaismas dabu Ņūtons izskaidro no korpuskulārās teorijas viedokļa. Gaisma izplatās kā īpašu materiālu daļiņu — korpuskulu plūsma. Ja šīs daļiņas sagrupē pa izmēriem, iegūst dažādas krāsas gaismu. Šāda daļiņu «šķirošana» notiek, gaismai lūstot prizmā. Sajaucoties kopā, tās atkal veido baltu gaismu.

Jāuzsver, ka Ņūtona uzskati optikā nebūt nebija tik viendabīgi, kā to iztē­loja viņa laikabiedri un vēlākie vēsturnieki. Dažreiz Ņūtons bija spiests runāt par svārstībām, kas gan norisinās pašā gaismas korpuskulā, gan arī tiek iero­sinātas kādā citā vidē šo korpuskulu ietekmē. Ņūtons vienmēr bija lepns uz to, ka viņš nekad «neizvirzot hipotēzes». Attiecībā uz mehānikas likumiem viņam šai ziņā var piekrist, taču par viņa optiku to nevar teikt.

Gaismas dabas korpuskulārās teorijas paradigma, ko Ņūtons postulēja savā «Optikā», visā pilnībā atbilda viņa atomistiskajiem principiem par pasaules uzbūvi un lieliski iederējās mehāniskā determinisma shēmā. Tomēr drīz vien Ņūtona korpuskulārās gaismas paradigma tika aizstāta ar gaismas viļnveida dabas paradigmu.

5.3. Gaismas vilnu teorijas triumfs

Holandietis Kristiāns Heigenss 1678. gadā sarakstīja, bet 1690. gadā pub­licēja «Traktātu par gaismu». Šajā nelielajā (77 lpp.) darbā viņš pievērsās jautājumam par gaismas dabu un izplatīšanos. Gaismai, pēc Heigensa uzskata, ir vilņveida daba. Šie viļņi izplatās īpašā hipotētiskā elastiskā bezsvara vidē — ēterā. Heigensa teorija lieliski izskaidroja gaismas laušanu, atstarošanos un dubultlaušanu kristālos, toties «pazaudēja» staru, kas izplatās pa kristālu. Tikai pēc angļu zinātnieka Tomasa Junga un it īpaši franču zinātnieka Ogistēna Frenela klasiskajiem darbiem 19. gadsimta sākumā gaismas korpuskulārā teorija, kas balstījās uz Ņūtona milzīgo autoritāti, tika galīgi atmesta un fizikā iestājās gaismas viļņu teorijas ēra, kas ilga veselu gadsimtu.