Нил Тайсон - На службе у войны - негласный союз астрофизики и армии

На протяжении большей части человеческой истории мы воспринимаем мир через наши пять чувств. Зрение, обоняние, вкус, осязание и слух снабжали людей энциклопедическим количеством данных. Никому не приходило

в голову, что в объем окружающего мира можно еще втиснуть гигантское число невидимых, неслышимых, неосязаемых и вообще недоступных нашим чувствам объектов и явлений. Но телескоп и микроскоп взломали дверь в мир невидимого, принеся поразительные откровения: «невероятное количество маленьких животных[,] до нескольких тысяч, плавающих в одной капле» земной воды [254], каньоны на Луне, пятна на Солнце, кольца вокруг Сатурна..

Но даже и при этом в течение нескольких первых столетий своего существования микроскоп и телескоп углубляли человеческое зрение лишь внутри узкой полоски электромагнитного спектра, называемой видимым светом. Мы стали видеть лучше, чем прежде, но только в тех лучах, к которым человеческий глаз был приспособлен с самого начала. Да, мы теперь могли различать более слабые источники света, меньшего размера, более далекие. Но мы еще не понимали, что большая часть физической Вселенной требует средств регистрации, совершенно отличных от тех, которые способны обеспечить наши глаза, уши и кожа.

Отличие великих ученых от рядовых не в их способности ответить на правильно поставленный вопрос, а в умении этот правильный вопрос задать и при этом не позволить «здравому смыслу» управлять их мышлением или ограничивать его. Ведь в области неизведанного никакого «здравого смысла» может и не оказаться. К примеру, великий английский физик Исаак Ньютон задался вопросом о природе света и цвета. Все считали, что цвет есть внутреннее свойство, скажем, капелек воды в радуге или хрустальных подвесок на люстре. Кто, находясь в здравом уме, мог бы подумать, что обычный свет – белый свет – состоит из разных цветов?

Ньютон, однако, был достаточно умен, чтобы не делать никаких предположений. Пропустив луч солнечного света через стеклянную призму, что заставило свет разложиться в спектр, а потом обратив этот процесс и пропустив спектр через призму в обратном направлении, что снова дало белый свет, он убедительно продемонстрировал, что белый свет действительно состоит из многих цветов. Хотя каждый цвет в спектре переходит в соседний постепенно, через ряд оттенков, Ньютон, убежденный в существовании космического порядка и в мистической значительности числа семь [255], объявил, что в спектре не шесть цветов, как подумал бы каждый из нас сегодня, а семь: для этого ему пришлось втиснуть между голубым и фиолетовым синий.

Еще летом 1672 года, за несколько десятилетий до публикации своего великого труда «Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света», Ньютон отправил в Королевское общество письмо со списком вопросов о свете и цвете, правильно ответить на которые можно было только экспериментальным путем. Два из этих ранних вопросов звучали так: «Имеют ли лучи света, каковым сообщены некоторые значения углов преломляемости, когда они каким-либо образом отделены друг от друга, определенные и постоянно им присущие цвета?» и «Производит ли надлежащим образом составленная смесь лучей, наделенных различными цветами, свет в точности такой же, как солнечный, имеющий при этом все таковые же свойства?» [256]Эксперимент с призмой ответил на оба вопроса утвердительно.

Мог ли Ньютон также подумать – хоть раз, хоть на минуту – о том, что существуют другие, смежные с видимым, разновидности света, которые наши глаза видеть не могут? Ведь он замечал, что и красный цвет на одном конце видимого спектра, и фиолетовый – на другом переходят в темноту постепенно [257]. Он упоминал о возможности существования «других присущих лучам света изначальных свойств, помимо тех, что уже описаны» [258]. Возможно, важнее всего именно то, что ему нравилась идея скрытых, неявных свойств света. И все же в его «Оптике» нет ясных свидетельств того, что его мысль заходила так далеко. Во всяком случае, должно было пройти еще столетие, пока на этот так и не поставленный Ньютоном вопрос не нашелся ответ.

___________________

Этих ответов оказалось даже несколько. Один из них был получен в начале 1800 года, когда английский астроном Уильям Гершель – человек, открывший за два десятилетия до этого планету Уран, – исследовал связь между солнечным светом, цветом и теплом.

По примеру Ньютона, Гершель начал с того, что поставил на пути пучка солнечных лучей призму. Но он сделал и еще один шаг: чтобы узнать, не имеют ли лучи каждого цвета свою, отличающуюся от других температуру, он поместил в разные области спектральной радуги термометры. И, как делает любой хороший экспериментатор, предусмотрел и контрольный термометр вне цветовой полосы – по соседству с красным концом спектра, – чтобы измерить температуру окружающего воздуха, не нагретого прямым потоком солнечного света. Гершель действительно убедился, что облучение разными цветами дает различные значения температуры, но это оказалось лишь вторым по значению результатом его эксперимента. Более интересным было то, что контрольный термометр, оставшийся в темноте, показал более высокую температуру, чем любой из термометров, помещенных в радугу. Это могло означать только одно: его нагрели невидимые лучи.