Коллектив авторов - Теории всего на свете

Но тогда небо должно бы казаться фиолетовым, ведь фиолетовый свет рассеивается еще сильнее, чем голубой. Однако небо не кажется фиолетовым: тут вступает в дело последняя – биологическая – часть загадки. Как выясняется, наши глаза устроены так, что они более чувствительны к голубому свету, нежели к фиолетовому.

Объяснение того, почему небо голубое, потребовало участия целого ряда естественных наук, рассмотрения множества факторов: здесь и цвета оптического спектра, и волновая природа света, и угол, под которым солнечные лучи попадают в атмосферу, и математика рассеяния света, и размер молекул кислорода и азота, и даже особенности восприятия света человеческим глазом. Вот сколько серьезной науки понадобилось для ответа на один-единственный вопрос, который может задать любой ребенок.

Филип Кэмпбелл

Главный редактор Nature

Когда я впервые увлекся физикой, меня завораживала глубина ее объяснений вещей фундаментальных. К примеру, связь материи, энергии и пространства-времени в общей теории относительности казалась мне чрезвычайно изящным и глубоким объяснением (впрочем, так оно и есть).

А сегодня меня больше восхищают объяснения, лежащие в основе явлений, которые мы постоянно, каждый день видим вокруг себя и которые так легко принять как нечто само собой разумеющееся.

Эти строки Э. Э. Каммингс написал в начале своего лирического прославления нашей звезды. Как нетрудно понять, в них превозносится ежедневное событие – восход. Мы воспринимаем его как нечто (не)значительное и (не)таинственное, но это восприятие может стать для кого-то еще глубже, если мы узнаем о (по меньшей мере) трех объяснениях, которые лежат в основе данного явления. Каждое из них обладает как минимум одним из качеств, обозначенных в вопросе Edge : глубиной, изяществом или красотой.

Если вы (как и я) живете в умеренных северных широтах, вы наверняка знаете, что на ближайшем к вам горизонте, примерно между юго-востоком и северо-востоком, ежедневно поднимается солнце, причем точка пересечения им линии горизонта меняется в течение года: восход происходит все позже по мере того, как его точка смещается к северу и дни укорачиваются, а после зимнего солнцестояния процесс поворачивает вспять. За этим довольно сложным поведением таится простая истина: солнце точно соблюдает расписание, и мы можем на него положиться, рассчитывая, что каждое утро где-то в восточной стороне оно будет подниматься над горизонтом.

Подобно великим творениям искусства, великое научное объяснение не теряет своей способности внушать восторженный трепет всякий раз, когда мы к нему обращаемся. В частности, так обстоит дело и с объяснением, согласно которому суточные и годовые циклы восходов вызваны вращением чуть наклонной Земли вокруг Солнца, чье положение относительно некоторой оси можно считать фиксированным – благодаря закону сохранения, по-прежнему остающемуся для нас загадкой.

В отличие от двух других выбранных мною объяснений вышеприведенное десятилетиями наталкивалось на скептицизм со стороны ученых. Гелиоцентрическое представление о Солнечной системе, предложенное Коперником в середине XVI столетия, широко приняли только ближе к середине XVII века. Мне кажется, эта победа над твердолобым научным скептицизмом и религиозной враждебностью лишь добавляет ему привлекательности.

Еще одно объяснение тоже явно обладает изяществом. Оно показывает, почему цвет неба меняется по мере подъема солнца. Лорд Рэлей сменил Джеймса Клерка Максвелла на посту кавендишского профессора физики [75] Традиционное почетное звание, которое носит один из профессоров Кавендишской лаборатории. – Прим. перев. в Кембридже. Среди его первых достижений – формулировка законов рассеяния света. Его первая попытка вывести эти законы основывалась на неверной предпосылке: он считал, что свет рассеивается в упругом эфире. Хотя существование такого эфира опровергли только годы спустя, он заново провел свои расчеты, используя электромагнитную теорию Максвелла, носящую в высшей степени объединительный характер (иными словами, соединявшую в себе объяснение целого ряда разнородных явлений). «Рэлеевское рассеяние» – результат применения этих теорий к тем случаям, когда электромагнитная волна встречает на своем пути электрически поляризованные частицы значительно меньшего размера по сравнению с длиной этой волны. Как обнаружил Рэлей, интенсивность такого рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. К 1899 году он показал, что сами молекулы воздуха являются мощными «рассеивателями».