Сверхновые звезды и космическая пыль
История заканчивается иначе для звёзд, которые гораздо крупнее и горячее, чем наше Солнце, как гигантские звезды, о которых мы только что говорили. Эти монстры «сжигают» водород гораздо быстрее, и ядерные печи их «водородной бомбы» идут дальше, чем простое слияние ядер водорода для создания ядер гелия. Более горячие печи больших звёзд продолжают сталкивать ядра гелия вместе, чтобы создать ещё более тяжёлые элементы, и так далее, пока они не произведут широкий диапазон более тяжёлых атомов. Эти более тяжёлые элементы включают углерод, кислород, азот и железо (но пока ничего тяжелее железа): элементы, которые в изобилии есть на Земле, и во всех нас. Через относительно короткое время очень большая звезда, подобная этой, в конечном счёте разрушает себя в гигантском взрыве, названном сверхновой, и именно в этих взрывах формируются элементы более тяжёлые, чем железо.
Что делать, если Эта Киля завтра взорвётся как сверхновая? Это станет матерью всех взрывов. Но не волнуйтесь: мы не узнали бы об этом ещё в течение 8 000 лет, которые потребуются, чтобы свет преодолел значительное расстояние между Эта Киля и нами (а ничто не движется быстрее, чем свет). Тогда что если Эта Киля взорвалась 8000 лет назад? Что ж, в этом случае свет и другое излучение от взрыва действительно может достигнуть нас в любой день. В этот момент мы увидим и узнаем, что Эта Киля взорвалась 8000 лет назад. Лишь около 20 сверхновых звёзд были замечены в истории человечества. Великий немецкий учёный Иоганн Кеплер увидел одну 9 октября 1604 года. На рисунке снизу на этой странице показаны остатки взрыва, как мы их видим сегодня: обломки разлетелись с тех пор, как Кеплер впервые его увидел. Сам взрыв фактически произошёл приблизительно на 20 000 лет ранее, примерно во времена, когда вымерли неандертальцы.
|
|
|
Сверхновые, в отличие от обычных звёзд, могут создавать элементы, ещё более тяжёлые, чем железо: например свинец и уран. Колоссальный взрыв сверхновой повсюду в космосе рассеивает элементы, которые создала звезда, а затем сверхновая, включая элементы, необходимые для жизни. В конце концов, облака пыли, богатые тяжёлыми элементами, начнут цикл снова, конденсируясь, чтобы создать новые звезды и планеты. Вот где ответ на вопрос, откуда возникла наша планета, и именно поэтому наша планета содержит элементы, которые необходимы, чтобы создать нас, углерод, азот, кислород и так далее: они происходят из пыли, которая осталась после того, как давно ушедшая сверхновая осветила космос. Отсюда родилась поэтическая фраза – «Мы звёздная пыль'. Это без преувеличения правда. Без случайных (но очень редких) взрывов сверхновых не существовали бы элементы, необходимые для жизни.
|
|
|
Крутясь вокруг да около
Фактом, который мы не можем игнорировать, является то, что Земля и все другие планеты вращаются вокруг своей звезды в одной «плоскости». Что это значит? В принципе, вы можете подумать, что орбита одной планеты может быть наклонена под любым углом к любой другой. Но в действительности дело обстоит не так. Как будто существует невидимый плоский диск в небе с Солнцем в центре, и все планеты движутся на этом диске, только на разных расстояниях от центра. Более того, все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении.
Почему? Это, вероятно, связано с их созданием. Возьмём первоначальное направление вращения. Вся солнечная система, а значит Солнце и планеты, возникла как медленно вращающееся облако газа и пыли, вероятно, остатки взрыва сверхновой. Подобно почти любому свободно плавающему объекту во вселенной, облако вращалось вокруг своей оси. И да, вы догадались: направление его вращения было таким же, как направление планет, теперь вращающихся вокруг Солнца.
Теперь, почему все планеты находятся в плоскости – на этом плоском «диске»? По сложным гравитационным причинам, в которые я не буду вдаваться, но которые учёные учёные хорошо понимают, большое вращающееся облако газа и пыли в космосе как правило формируется во вращающийся диск с массивным комком в середине. И именно это, кажется, произошло с нашей солнечной системой. Пыль и газ, и небольшие куски материи не остаются в виде газа и пыли. Гравитационное притяжение тянет их к своим соседям, так как я описал ранее в этой главе. Они объединяют свои силы с этими соседями и формируют более крупные куски материи. Чем больше глыба, тем больше её гравитационная сила притяжения. Итак, что произошло в нашем вращающемся диске – это то, что больших кусков стало ещё больше, так как они притянули своих менее крупных соседей.
|
|
|
Безусловно, самая большая глыба стала Солнцем в центре. Другие глыбы, достаточно большие, чтобы притянуть к себе меньшие глыбы, и достаточно далёкие от солнца, чтобы не быть в него затянутыми, стали планетами. Считая от самой близкой от Солнца к периферии, мы теперь называем их Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В старые списки поместили бы Плутон после Нептуна, но в настоящее время он рассматривается как слишком маленький, чтобы считаться планетой.
|
|
|
Астероиды и метеоры
При других обстоятельствах также могла образоваться ещё одна планета, между орбитами Марса и Юпитера. Но маленькие кусочки, которые могли бы объединиться, чтобы образовать эту дополнительную планету, были лишены возможности сделать это, вероятно, из‑за нависшего гравитационного присутствия Юпитера, и они остались в виде движущегося по орбите кольца обломков, называемого поясом астероидов. Эти астероиды роятся в кольце между орбитами Марса и Юпитера, где и была бы дополнительная планета, если бы они смогли собраться вместе. Знаменитые кольца вокруг планеты Сатурн находятся там по аналогичной причине Они могли бы уплотниться вместе, создав ещё один спутник (у Сатурна уже есть 62 спутника, так что это был бы 63), но они все‑таки остались отдельными в виде кольца камней и пыли. В поясе астероидов – солнечном аналоге колец Сатурна – некоторые обломки достаточно велики, чтобы называться планетезималями (вроде бы «не совсем планетами»). Наиболее крупный из них, называемый Церера – около 1000 километров в поперечнике, достаточно большой, чтобы быть приблизительно сферическим, как планеты, но большинство из них – просто неправильной формы камни и частицы пыли. Время от времени они сталкиваются друг с другом, как бильярдные шары, а иногда один из них вышвыривается из пояса астероидов и может даже приблизиться к другой планете, такой как Земля.
Мы видим их, довольно часто, сгорающих в верхних слоях атмосферы как 'падающие звезды' или 'метеоры'.
Реже метеор может быть достаточно большим, чтобы пережить испытание прохождением через атмосферу и фактически совершить аварийную посадку. 9 октября 1992 года метеор развалился в атмосфере и фрагмент размером примерно с большой кирпич ударил автомобиль в Пикскилле, штат Нью – Йорк. Намного больший метеор, размером с дом, взорвался над Сибирью 30 июня 1908 года, поджегши большие площади леса.
У учёных теперь есть доказательства, что 65 миллионов лет назад ещё больший метеор поразил Юкатан, находящийся в нынешней Центральной Америке, вызвав глобальное бедствие, которое, вероятно, и убило динозавров. Было подсчитано, что энергия, выделившаяся при этом катастрофическом столкновении, была в сотни раз больше, чем было бы выделено, если одновременно взорвать на Юкатане все ядерное оружие в мире. Там было бы разрушительное землетрясение, огромное цунами и всемирные лесные пожары, и густые облака пыли и дыма затмевали бы земную поверхность в течение многих лет.
Это было бы голодом для растений, которым нужен солнечный свет, и голодом для животных, которым нужны растения. Удивительно не то, что динозавры вымерли, а то, что выжили наши млекопитающие предки. Возможно, крошечная популяция выжила, перезимовав под землёй.
Свет нашей жизни
Я хочу закончить эту главу, сказав о важности солнца для жизни. Мы не знаем, есть ли жизнь в другом месте во Вселенной (я буду обсуждать этот вопрос, в следующей главе), но мы знаем, что, если там есть жизнь, то почти наверняка около звезды. Мы можем также сказать, что, если она сколько‑нибудь похожа на нашу разновидность жизни, то, по крайней мере, она, вероятно, будет на планете, находящейся примерно на таком же видимом расстоянии от своей звезды, как и мы от нашего солнца. Под «видимым расстоянием» я имею в виду расстояние в восприятии самой формой жизни. Абсолютное расстояние может быть очень большим, как мы видели на примере сверхгигантской звезды R136al. Но если видимое расстояние одинаково, их солнце будет казаться примерно такого, же размера, как наше для нас, что будет означать, что количество тепла и света, полученное от него, будет примерно таким же.
Почему жизнь должна быть близко к звезде? Потому что вся жизнь нуждается в энергии, а очевидный источник энергии – свет звезды. На Земле растения собирают солнечный свет и делают его энергию доступной для всех других живых существ. Растения, можно сказать, питаются солнечным светом. Они, также, нуждаются в других вещах, таких как двуокись углерода из воздуха, вода и минералы из земли. Но они получают свою энергию от солнечного света, и они используют её, чтобы сделать сахар, служащий своего рода топливом, которое движет всем остальным, что они должны делать.
Вы не можете сделать сахар без энергии. И когда у вас есть сахар, вы можете «сжечь» его, чтобы получить энергию обратно – хотя вы никогда и не получите всю энергию обратно, всегда есть некоторые потери в этом процессе. И когда мы говорим 'сжечь', это не значит, что он развеивается как дым. Буквальное его горение является лишь одним способом освободить энергию топлива. Существует более контролируемый способ позволить энергии сочиться, медленно и с пользой.
Можно представить зелёный лист как раскинувшуюся фабрику, чья плоская крыша – это одна большая солнечная панель, улавливающая солнечный свет и использующая его для приведения в движение механизмов сборочных линий под крышей. Можно представить зелёный лист как раскинувшуюся фабрику, чья плоская крыша – это одна большая солнечная панель, улавливающая солнечный свет и использующая его для приведения в движение механизмов сборочных линий под крышей. Конечным продуктом растения являются сахара различных видов. Затем они перекачиваются через жилки в листе к остальным частям растений, где используются, чтобы произвести другие вещи, такие как крахмал, который представляет собой более удобный способ хранения энергии, чем сахар. В конечном счёте, энергия высвобождается из крахмала или сахара, чтобы сформировать все другие части растения.
Когда растения поедают травоядные животные, такие как антилопы или кролики, энергия передаётся травоядным животным – и снова, часть её теряется в этом процессе. Травоядные используют её для построения своих тел и питания мышц в процессе своей жизнедеятельности. Их жизнедеятельность включает, конечно, обгрызание и ощипывание намного более многочисленных растений. Энергия, которая приводит в действие мышцы травоядных животных, когда они ходят, жуют, борются и спариваются, поступает, в конечном счёте, от солнца, через растения.
Затем и другие животные – поедатели мяса или плотоядные – приходят и поедают травоядных животных. Энергия снова передаётся дальше (и снова некоторая её часть теряется при передаче), и она приводит в действие мышцы хищников в процессе их жизнедеятельности. В этом случае их жизнедеятельность включает выслеживание ещё большего количества травоядных для еды, так же как и все другое, что они делают: спаривание, борьбу, лазание по деревьям и, в случае млекопитающих, выработку молока для своих детёнышей. Тем не менее, именно солнце, в конечном счёте, обеспечивает их энергией, даже при том, что к тому времени она достигает их весьма окольным путём. И на каждой стадии этого окольного пути значительная часть энергии теряется – в виде тепла, которое вносит свой вклад в дело нагревания остальной части Вселенной.
Другие животные, паразиты, кормятся на живых телах, и травоядных, и плотоядных. Снова же, энергия, питающая паразитов, поступает, в конечном счёте, от солнца, и снова же, не вся она используется, потому что часть её теряется впустую в виде тепла.
Наконец, когда что‑либо умирает, будь то растение, или травоядное, или плотоядное, или паразит, оно может быть съедено падальщиками, такими как жуки – могильщики, или оно может разложиться – быть съеденным бактериями и грибами, которые являются просто другой разновидностью падальщиков. Но снова, энергия солнца передаётся дальше, и снова часть её теряется в виде тепла. Вот почему компостные кучи горячие. Все тепло в компостной куче происходит, в конечном счёте, от солнца, захваченное солнечными батареями листьев годом ранее. Есть удивительные австралийские птицы, называемые большеногами, которые используют тепло компостной кучи для инкубации яиц. В отличие от других птиц, которые сидят на своих яйцах и нагревают их теплом своего тела, большеноги нагребают большую кучу компоста, в которую они откладывают свои яйца. Они регулируют температуру кучи, накладывая побольше компоста сверху, чтобы сделать её более горячей, или удаляя компост, чтобы охладить. Но все птицы, в конечном счёте, используют солнечную энергию, чтобы высиживать свои яйца, то ли через тепло своего тела, то ли или через кучу компоста.
Иногда растения не поедаются, а погружаются в торфяные болота. За столетия они прессуются в слои торфа новыми слоями, откладываемыми над ними. Жители западной Ирландии и шотландских островов выкапывают торф и режут его на куски размером с кирпич, которые они жгут как топливо, чтобы поддерживать тепло в их зданиях зимой. Опять же, это – пойманный в ловушку солнечный свет (в данном случае пойманный несколькими столетиями ранее), чья энергия высвобождается в каминах и кухонных очагах Голуэя и Гебридов.
При благоприятных условиях, и на протяжении миллионов лет, торф может уплотняться и преобразовываться, так что, в конечном счёте, становится углём. В пересчёте на вес, уголь является более эффективным топливом, чем торф, и сгорает при более высокой температуре, и именно угольные очаги и печи обеспечили промышленную революцию восемнадцатого и девятнадцатого веков.
Жар сталелитейного завода или доменной печи, пылающие топки паровых двигателей викторианских паровозов, громыхающих по железным рельсам, или судов, стучащих колёсами по морю: все это тепло поступило первоначально от Солнца, через зеленые листья растений, живших 300 миллионов лет назад.
Некоторые из «тёмных сатанинских мельниц» промышленной революции приводились в движение силой пара, но многие из ранних хлопкопрядильных фабрик питались энергией водяных колёс. Фабрика строилась рядом с быстро текущей рекой, которая направлялась, чтобы литься на колесо. Это водяное колесо поворачивало большую ось или ведущий вал, который тянулся через всю фабрику. Через приводной вал, ремни и зубчатые колеса приводили в движение различные прядильные машины, чесальные и ткацкие станки. Даже эти машины, в конечном счёте, приводились в движение солнцем. И вот каким образом.
Водяные колеса приводились в движение водой, притягиваемой вниз силой тяжести. Но это это работает только потому, что есть непрерывная подача воды на высоту, откуда она может бежать под гору. Эта вода доставляется из облаков в виде дождя, падающего на холмы и горы. А облака получают свою воду благодаря испарению морей, озёр, рек и луж на Земле. Испарение требует энергии, а энергия поступает от солнца. Поэтому, в конечном счёте, энергия, приводившая в движение водяные колеса, которые вращали ремни и зубчатые колеса прядильных машин и ткацких станков, вся поступала от солнца.
Более поздние хлопкопрядильные фабрики работали благодаря угольным паровым двигателям – опять же используя, в конечном счёте, энергию солнца. Но прежде чем полностью перейти на паровые двигатели, фабрики прошли через промежуточный этап. Они оставили большое водяное колесо для приведения в действие станков и ткацких челноков, но использовали паровой двигатель для закачки воды наверх в бак, из которого она текла на водяное колесо, чтобы быть закачанной вверх снова. Итак, поднята ли вода солнцем в облака, или она поднята угольным паровым двигателем в резервуар, энергия все же изначально поступает от солнца. Разница в том, что паровая машина приводится в движение солнечным светом, собранным растениями миллионы лет назад и хранящимся в угле под землёй, в то время как водяное колесо на реке движет солнечный свет, поступивший всего нескольких недель назад и хранящийся в виде воды воды в верхней части горы. Эта разновидность «хранения солнечного света» называется потенциальной энергией, потому что вода имеет потенциал – внутреннюю способность – совершать работу, когда она течёт вниз по склону.
Это позволяет хорошо понять, как жизнь питается энергией от солнца. Когда растения используют солнечный свет, чтобы произвести сахар, это как накачать воду на гору, или в резервуар на крыше завода. Когда растения (или травоядные животные, которые питаются растениями, или хищники, которые поедают травоядных животных) используют сахар (или крахмал, сделанный из сахара, или мясо, которое производится из крахмала), мы можем представить сахар как горючее: медленно сжигаемое, чтобы двигать, скажем, мышцы, точно так же как уголь быстро сжигается для создания пара, чтобы приводить в действие вал на фабрике.
Нам не принесло бы пользы, если бы мы буквально сожгли наш сахар и другое пищевое топливо, поджигая их! Горение – расточительный и разрушительный способ возвратить сохранённую энергию солнца. То, что происходит в наших клетках, настолько медленно и настолько тщательно регулируется, что это напоминает воду, сочащуюся вниз с холма и вращающую ряд водяных колёс. Реакции, движимые солнцем, которые происходят в зелёных листьях для производства сахара, эквивалентны перекачиванию воды в гору. Химические реакции в животных и растительных клетках, которые используют энергию – для движения мышц, например – получают энергию на тщательно контролируемых стадиях, постепенно. Высокоэнергетическое топливо, сахар или любое другое, высвобождает свою энергию поэтапно, через каскад химических реакций, каждая питающая следующую, как поток, падающий в ряде небольших водопадов, крутит одно маленькое водяное колесо за другим.
Какими бы ни были детали, все водяные колеса, и шестерни, и ведущие валы жизни, в конечном счёте, приведены в действие солнцем. Возможно, те древние народы поклонялись бы солнцу ещё более преданно, если бы поняли, насколько вся их жизнь от него зависела. Я сейчас задаюсь вопросом, – сколько других звёзд приводят в действие двигатели жизни на вращающихся вокруг них планетах. Для этого необходимо дождаться следующей главы.
Что такое радуга?
Эпос о Гильгамеше является одной из старейших когда‑либо записанных историй. Старше, чем древнегреческие или древнееврейские легенды, этот древний героический миф принадлежит шумерской цивилизации, которая процветала в Месопотамии (сейчас территория Ирака) 5–6 тысяч лет назад. Гильгамеш, описанный в шумерском мифе, был великим героем и королём – немного похожим на короля Артура из британских легенд в той части, что никто не знает, существовал ли он на самом деле, но при этом о нем рассказывается во множестве историй. Подобно греческому Одиссею (Улиссу) или арабскому Синдбаду – мореходу, Гильгамеш совершал эпические путешествия, во время которых ему встречалось много необыкновенных вещей и людей. Один из них был старик (глубокий, столетний старик) по имени Утнапишти, который рассказал Гильгамешу странную историю о себе. Что ж, она казалось странной для Гильгамеша, но она может не казаться настолько странной для вас, потому что вы, вероятно, слышали подобную историю… о другом старике с другим именем.
Утнапишти рассказал Гильгамешу о случае многовековой давности, когда, боги разозлились на человечество за их настолько большой шум, что они не могли спать.
Верховный бог Энлиль предложил наслать всемирный потом чтобы уничтожить всех, так как тогда боги смогли бы ночью отдохнуть. Но бог воды Эа решил предупредить Утнапишти. Эа сказал Утнапишти снести свой дом и построить лодку.
Это должна была быть очень большая лодка, потому что Утнапишти надо был вместить в ней ‘семя всех живых существ’.
Утнапишти построил лодку точно в срок, прежде чем пошёл дождь в течение шести дней и шесть ночей без остановки. В последовавшем наводнении утонули все, кроме находившихся в лодке. На седьмой день ветер стих, и вода успокоилась.
Утнапишти открыл люк в плотно закрытой лодке и выпустил голубя. Голубь улетел, ища землю, но не нашёл никого и возвратился. Затем Утнапишти выпустил ласточку, но произошло то же самое.
Наконец Утнапишти выпустил ворона. Ворон не вернулся, подсказав Утнапишти, что где‑то была суша, и ворон нашёл её.
В конце концов, лодка остановилась у вершины горы, торчащей из воды. Другая богиня, Иштар, создала первую радугу как символ обещания богов более не посылать ужасных наводнений. Вот так, согласно древней легенде шумеров, на свет появилась радуга.
Что ж, я говорил, что история будет знакома. Все дети, воспитывавшиеся в христианских, иудейских или исламских странах, сразу узнают, что это то же самое, что и более недавняя история Ноева ковчега, с одним или двумя небольшими отличиями. Имя кораблестроителя изменено с Утнапишти на Ной. Множество богов старинных легенд превратились в одного бога еврейской истории. «Семя всех живущих существ» излагается как «все животные, и от всякой плоти по паре» – или, как в песне, «животные объединились по двое» – и в «Эпосе о Гильгамеше», безусловно, имелось в виду нечто подобное. Очевидно, что еврейская история Ноя – не более чем пересказ более древней легенды Утнапишти. Это было народное сказание, которое переходило из уст в уста на протяжении веков. Мы часто обнаруживаем, что казалось бы древние легенды на самом деле произошли от ещё более древних легенд, как правило с заменой некоторых имён или других деталей. А эта, в обеих версиях, заканчивается радугой.
И в «Эпосе о Гильгамеше», и в Книге Бытия радуга является важной составной частью мифа. Бытие указывает, что именно радугу Бог поднял в небо в знак своего обещания Ною и его потомкам.
Есть ещё одно различие между историей Ноя и более ранним шумерским рассказом об Утнапишти. В версии Ноя, причина божьего недовольства людьми состояла в том, что мы все были неисправимо безнравственны. В шумерской истории преступление человечества было, как вы могли догадаться, менее серьёзным. Мы всего лишь издавали так много шума, что боги не могли заснуть! Думаю, это забавно. И тема шумных людей, не дающих спать богам, неожиданно возникает, вполне независимо, в легенде о людях Чумаш острова Санта – Круз, недалеко от Калифорнийского побережья.
Люди Чумаш верили, что они были созданы на своём острове (очевидно, тогда он не назывался Санта – Круз, потому что это испанское название) из семян волшебного растения богиней земли Хутэш, которая была замужем за Змеёй Неба (которого мы знаем, как Млечный путь, и который вы можете видеть тёмной ночью в сельской местности, но не в городе – если вы там живёте, где слишком много светового загрязнения). Жителей острова стало очень много, и, как и в эпосе о Гильгамеше, они стали слишком шумными, так что богине Хутэш стало некомфортно. Ночью шум не давал ей спать. Но вместо того, чтобы убить их всех, как шумерские и еврейские боги, Хутеш была добрее. Она решила, что некоторые из них должны уйти с Санта – Крус, на материк, где она не сможет их услышать. И она сотворила мост, чтобы они ушли по нему. И мост… был радугой!
У этого мифа странное окончание.
Переходя мост – радугу, некоторые самые шумные люди посмотрели вниз – и были так напуганы высотой, что им стало дурно.
Они упали с радуги в море, где превратились в дельфинов.
Идея радуги как моста встречается и в других мифологиях. В древнескандинавских мифах о викингах радуга рассматривалась как хрупкие мосты, используемые богами для путешествий с небесного мира на Землю.
Многие народы, например в Персии, Западной Африке, Малайзии, Австралии и в Америках, смотрели на радугу как на большую змею, которая поднимается из земли, чтобы пить дождь.
Интересно, откуда взялись все эти легенды? Кто создаёт их, и почему некоторые люди, в конечном счёте, приходят к убеждению, что это было на самом деле? Эти вопросы увлекательны, и на них нелегко ответить. Но есть один вопрос, на который мы можем ответить: что такое радуга на самом деле?
Реальное волшебство радуги
Когда мне было лет десять, меня взяли в Лондон, чтобы посмотреть детский спектакль под называнием «Где кончается радуга». Вы почти наверняка его не видели, потому что он слишком немоден и непатриотичен для исполнения современным театром. Он всецело посвящён тому, насколько это крайне неповторимо – быть англичанином, и в кульминационном моменте приключения детей спасает Св. Георгий, святой покровитель Англии (не Великобритании, так как у Шотландии, Уэльса и Ирландии есть свои собственные святые покровители). Но что я наиболее ярко помню – это не Св. Георгий, а сама радуга. Дети действительно отправились к подножию радуги, и мы видели их переходящими по радуге на другую сторону. Это было ловко поставлено, с цветными прожекторами, светящими вниз через клубящийся туман, и дети остановились, застыв в изумлении. Я думаю, что это было приблизительно в тот момент, когда защищённый серебряным шлемом в ярких доспехах появился Св. Георгий, и мы, дети, ахнули, когда дети на сцене крикнули:
«Святой Георгий! Святой Георгий! Святой Георгий!»
Но именно сама радуга потрясла моё воображение. Не говоря уже о Св. Георгии: как прекрасно должно быть стоять прямо у подножия гигантский радуги!
Вы можете понять, откуда автор пьесы взял эту идею. Радуга действительно похожа на подходящий объект, висящий поблизости, возможно, на расстоянии в несколько километров. Кажется, что её левая нога упирается, скажем, в пшеничное поле и её правая нога (если вам повезёт увидеть полную радугу) – на вершине холма. Вы чувствуете, что можете подойти прямо к ней и стать именно там, где радуга опирается на землю, как дети в спектакле. У всех мифов, которые я описал вам, – одна и та же идея. Радуга рассматривается как определённая вещь, в определённом месте, на определённом расстоянии.
Что ж, вы, вероятно, решите, что в действительности это не совсем так! Во – первых, при попытке приблизиться к радуге, независимо от того, как быстро вы бежите, вы никогда не доберётесь до неё: радуга будет убегать от вас, пока совсем не исчезнет. Вы не можете её поймать. Но на самом деле она не убегает, потому что в действительности она вообще не находится в определённом месте, никогда. Это иллюзия, но увлекательная иллюзия, и понимание этого ведёт к разным интересным вещам, некоторые из которых мы рассмотрим в следующей главе.
Из чего сделан свет
Во – первых, мы должны понять то, что называется спектром. Он был обнаружен во времена короля Карла II – то есть, около 350 лет назад – Исааком Ньютоном, который, возможно, был величайшим учёным всех времён (кроме спектра, он обнаружил много других вещей, как мы уже видели в главе, посвящённой ночи и дню). Ньютон обнаружил, что белый свет на самом деле представляет собой смесь всех других цветов. Для учёного это и означает белый.
Как Ньютон это узнал? Он поставил эксперимент. Сначала он затемнил свою комнату так, чтобы в неё не мог попасть свет, а затем открыл узкую щель в занавесе, чтобы проник очень тонкий луч белого солнечного света. Затем он позволил лучу света пройти через призму, которая является своего рода треугольным куском стекла.
Что делает призма – это искривляет узкий белый луч; но искривлённый луч, выходящий из призмы, уже не белый. Он разноцветный как h радуга, и Ньютон дал название радуге, которую он сделал: спектр. Вот как это работает.
Когда луч света проходит через воздух и стекло проделывает этот фокус, и это будет иметь большое значение, когда мы вспомним о радуге. Именно преломление придаёт веслу изогнутый вид, когда – луч получается согнутым. Такой изгиб называется преломлением. Преломление вызывается не только стеклом: вода также проде вид, когда вы опускаете его в реку. Таким образом, свет изгибается, когда проходит сквозь стекло или воду. А теперь главный момент. Угол изгиба немного отличается, в зависимости от того, какого цвета свет. Красный свет изгибается под меньшим углом, чем синий. Поэтому если белый свет – действительно смесь цветов, как предположил Ньютон, что должно произойти, когда вы преломляете преломляете белый свет через призму? Синий свет изогнётся сильнее, чем красный, таким образом, они будут отделены друг от друга, когда появятся с другой стороны призмы. А жёлтый и зелёный свет окажутся между ними. Результатом является спектр Ньютона: все цвета радуги, расположенные в правильном порядке радуги – красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый.
Ньютон не был первым человеком, создавшим радугу с помощью призмы. Другие люди уже получали тот же результат. Но многие из них думали, что призма каким‑то образом «окрашивала» белый свет, как бы добавляла краситель. Идея Ньютона была совершенно иной. Он думал, что белый свет является смесью всех цветов, и призма просто отделяет их друг от друга. Он оказался прав и доказал это парой изящных экспериментов. Во – первых, он взял свою призму, как и прежде, и приоткрыл узкую щель на пути цветных лучей, выходящих выходящих из неё, так чтобы только один из них, скажем красный луч, прошёл через щель. Затем он поместил другую призму на пути этого узкого луча красного света. Вторая призма изогнула свет, как обычно. Но то, что вышло из неё, было только красным светом. Никакие дополнительные цвета не были добавлены, что было бы, если бы призма добавляла цвет, как краситель. В результате Ньютон получил именно то, что ожидал, подтвердив свою теорию, что белый свет является смесью света всех цветов.
Второй эксперимент был ещё более изобретательным с использованием трёх призм. Он был назван Ньютоновский Experimentum Crucis, что в переводе с латинского означает «критический эксперимент» – или, как мы могли бы сказать, «эксперимент, служащий по – настоящему убедительным доказательством».
Слева на рисунке выше вы видите белый свет, проникающий через щель в занавесе Ньютона и проходящий через первую призму, которая разлагает его на все цвета радуги. Разделённые цвета радуги затем проходили прежде через линзу, которая сводила их все вместе, прежде чем они пройдут через вторую призму Ньютона. Эта вторая призма имела эффект слияния цветов радуги обратно в белый свет. Это уже чётко подтверждало точку зрения Ньютона. Но чтобы быть совершенно уверенным, он пропустил этот луч белого света через третью призму, которая разложила цвета в радугу снова! Столь аккуратная демонстрация, о которой можно только мечтать, доказывала, что белый свет на самом деле является смесью всех цветов.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 250; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!