Глава 14 Свойства света

Глава 14

Свойства света

Пока я жив, буду размышлять о том, что есть свет[391].

Альберт Эйнштейн, 1917 год

Мы говорим “свет”, но видим солнце[392].

Грэм Грин, “Сила и слава”

Вполне понятно, что мой рассказ о Солнце залит светом. Эта глава начинается с попыток человека измерить скорость света, изучает явление цвета, затем сдвигается в область истории культуры, следуя по пути уменьшения яркости света до наступления полной темноты.

Что есть свет? Поэт и философ Эмпедокл, современник Пифагора, проявил блестящую интуицию, предполагая, что свет есть текучая субстанция, но отметил, что из-за высокой скорости мы не замечаем его движения. Как и Платон, он считал, что существовал некий “огонь в глазу” и мы смотрим будто через своего рода светильник. Более традиционное мнение заключалось в том, что предметы испускали частицы света, которые попадали в глаза наблюдателя, свет при этом передавался мгновенно.

Идея о том, что свет может обладать измеримой скоростью, не возникала до 1632 года, когда Галилей в своем “Диалоге о двух главнейших мировых системах” вложил эту мысль в уста наивного Симпличио:

Повседневный опыт показывает, что распространение света совершается мгновенно. Если вы наблюдаете с большого расстояния действие артиллерии, то свет от пламени выстрелов без всякой потери времени запечатлевается в нашем глазу в противоположность звуку, который доходит до уха через значительный промежуток времени[393].

Галилей был уверен, что свет обладает конечной скоростью, но его эксперименты были довольно неточными (он просто ставил два светильника на вершинах холмов менее чем в миле друг от друга), и он даже не приблизился к оценке той невероятной скорости, что в действительности имеет место. Первая серьезная оценка, сделанная датским астрономом Оле Ремером (1644–1710), составляла около 220 тыс. км в секунду, но она осталась в тени дискуссии между Гюйгенсом и Ньютоном о волновой и корпускулярной природе света. В 1728 году английский ученый Джейм Брэдли, исходя из предположения, что скорость распространения света в 10 тыс. раз превышает скорость перемещения Земли по орбите, пришел к удивительно близкой цифре в 295 тыс. км / с, что означало семь с половиной минут на дорогу от Солнца до Земли.

Почти столетие спустя дальнейшие эксперименты французских физиков Ипполита Физо и Леона Фуко (один использовал вращающиеся зубчатые колеса, другой – вращающиеся зеркала) показали цифру 309 тыс. км / с[394]. В 1859 году последовало открытие Густава Кирхофа (1824–1887), физика из Восточной Пруссии, – он показал, что изучение света, излучаемого небесными телами, может дать много информации о самих телах. Это стало важной вехой и заложило основу новой научной дисциплины – астрофизики, что совпало с еще одним научным прорывом – уравнениями Максвелла, которые Эйнштейн назвал “самым глубоким и плодотворным достижением в физике со времен Ньютона”. Великий шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) открыл, что частица света (фотон) в действительности является пучком электрических и магнитных полей. Как отмечает физик Митио Каку, “Максвелл внезапно понял, что все – и сияние летнего восхода, и яростные лучи заходящего солнца, и ослепительные цвета радуги, и звезды на ночном небосклоне – можно описать при помощи волн, которые он небрежно изобразил на клочке бумаги”[395]. Максвелл смог вычислить скорость света исходя из базовых параметров электричества и магнетизма. А еще позже квантовая физика покажет, что, хотя в пространстве свет ведет себя как волна, при столкновении с материей он проявляет свойства частицы.

В 1887 году Альберт Майкельсон (1852–1931), польский еврей, бежавший в США, модифицировал эксперимент Фуко и получил величину скорости света, равную 297 тыс. км / с – в двадцать раз точнее Фуко и достаточную для того, чтобы сделать ученого знаменитым[396]. В 1880-е годы полагали, что световые волны распространяются через “люминофорный” (светоносный) эфир, который считался невидимым и вездесущим. В сотрудничестве с химиком Эдвардом Морли (1838–1923) Майкельсон выдвинул гипотезу того, что свет не нуждается ни в какой среде, а его скорость постоянна и ни от чего не зависит: луч света фары движущегося поезда не будет двигаться быстрее, чем свет станционного фонаря. В этом он перестарался, и Эйнштейн потом доказал, что скорость все-таки может меняться: в глубоком космосе, в абсолютном вакууме и далеко от массивных тел свет будет двигаться медленнее, чем вблизи Земли или других крупных тел (но дело не только в массе – сквозь алмаз свет также движется почти в два раза медленнее).

До недавнего времени самая низкая скорость света была зафиксирована на отметке около 60 км / ч – медленнее, чем велогонщик, – при прохождении через натрий при температуре –272 °C. В 2000 году в Гарварде ученым удалось остановить свет посредством конденсата Бозе – Эйнштейна (агрегатное состояние вещества, состоящего из сильно охлажденных бозонов)[397]. Так что свет не только может перемещаться на разных скоростях, удивительным образом он может и вовсе остановиться.

В 1802 году, два года спустя после открытия Уильямом Гершелем инфракрасного излучения, английский физик Уильям Уолластон (1766–1828) обнаружил, что, если пропустить солнечный свет через тонкую щель, а затем через призму, полученный спектр обнаруживает серию параллельных черных линий, похожих на щели между клавишами фортепиано; не прошло и двенадцати лет, как Йозеф Фраунгофер показал, что разные длины волн порождают разные цвета, и сопоставил цвета с количественной мерой, что позволило “разметить” видимый спектр (слово принадлежало Ньютону). Цвет с самой короткой длиной волны был фиолетовым, с самой длинной – красным, остальное размещалось между этими двумя уходящими в невидимость крайностями[398].

Фраунгофер в отличие от своих предшественников заметил нечто неожиданное в призматическом спектре: “Почти бесконечное число широких и узких вертикальных линий, которые были темнее, чем остальное цветное изображение”. Удивленный этим открытием – некоторые линии казались абсолютно черными, – он убедился, что это не оптическая иллюзия, а “провалы” в солнечном спектре, указывающие на отсутствие определенных химических элементов в самом Солнце. Поскольку линии двух разных элементов никогда не совпадают, он смог исследовать отдельные спектры и таким образом идентифицировать элементы.

В 1854 году американец Дэвид Алтер довел эту мысль до логического завершения. Он предположил, что каждый элемент имеет собственную картину цветных линий, уникальную “подпись”. Историк науки Стюарт Кларк объясняет важность этого открытия: “Если бы астрономы знали, какие испарения какие линии спектра производят, они бы получили невероятный инструмент – способность определять химический состав небесных тел”[399]. Через несколько лет Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен (навсегда прославившийся бунзеновой горелкой – не его изобретением, но названным в его честь)[400]объединили призму и телескоп в новый прибор, названный ими спектроскопом. Однажды по случайному капризу они направили его на пожар в соседнем Мангейме и обнаружили в огне присутствие бария и стронция. Но если они могли анализировать состав ближайшего пожара, почему нельзя было проанализировать солнечную поверхность? Еще несколько экспериментов, и они это сделали. Они предположили, что черные линии Фраунгофера происходят от поглощения отдельных волн солнечной атмосферой, а поверхность Солнца состоит из раскаленной жидкости, изучение которой позволит узнать ее состав[401]. Они добились того, что Конт считал невозможным, – исследовали химический состав объектов, не отщипнув у них ни кусочка для анализа[402].

Назовите это “Астрономия за пределами видимого спектра”

В то же время, когда Кирхгоф и Бунзен были заняты развитием идей Фраунгофера, Джон Тиндаль (1820–1839), еще одна крупная фигура физики XIX века, обнаружил, что, когда луч проходит через чистую жидкость, содержащую взвесь маленьких частичек, короткие синие волны рассеиваются сильнее, чем длинные красные: чистое безоблачное дневное небо выглядит голубым потому, что частицы воздуха рассеивают синий свет сильнее, чем красный[403].

Солнце превосходит по яркости 85 % звезд Млечного Пути (большинство из которых красные карлики), но самый яркий постоянный свет на планете вовсе не от Солнца, а от “Небесного столба” в казино “Люксор” в Лас-Вегасе: он направлен прямо в небо и питается от тридцати девяти ксеноновых ламп по 70 тыс. ватт каждая (и размером примерно со стиральную машину). Инженер комплекса объяснял, что каждую ночь перед включением главного прожектора тридцать секунд мигают специальные предупреждающие огни: “Мы не хотим застать врасплох какого-нибудь пилота”[404].

Но солнечный свет имеет свою мощь; на протяжении веков солдаты учились использовать эту мощь и, наоборот, защищаться от нее. Пока военные действия еще предусматривали какое-то взаимное уважение, солдаты ставили отражающие предметы рядом с ранеными, чтобы противник не стрелял. Но чаще, конечно, солнечный свет использовался в наступлении. В 1805 году во время битвы при Аустерлице Наполеон приказал своим войскам покинуть главенствующую позицию на вершине небольшого холма, уступив поле объединенной австро-русской армии. На следующее утро французские батальоны были удачно скрыты туманом, а противник красовался в ярком утреннем свете прекрасной мишенью. Семью годами позже на поле битвы у Бородина Наполеон сделал намек победителя на “солнце Аустерлица”. Он приказал кавалеристам надеть белые чулки поверх шлемов, иначе солнечные отблески позволили бы артиллерии противника найти цель на приличной дистанции[405].

Отраженный свет был реальной опасностью на поле боя, особенно в дни цветных мундиров. А потом началось внедрение и развитие подзорных труб и биноклей, а также повышение дальнобойности, точности и убойной силы оружия. Э. Несбит в одном из своих романов описывает разговор детей с артиллеристами, отправляющимися на бурскую войну. Дружелюбный командир батареи рассказывает, что с появлением винтовки любая дополнительная видимость – это смертельный риск: “Пушки будут раскрашивать в цвет грязи, да и люди тоже будут одеты в такие цвета”[406]. Термин “цвет грязи” был заменен словом “хаки” (со значением “грязный” на языке хинди), которое стало синонимом полной потери войной всякого подобия гламура. Известный католический поэт Шарль Пеги был убит прямым выстрелом в голову в битве при Марне (сентябрь 1914-го), когда достал полевой бинокль для осмотра позиций противника. На протяжении всей войны французы продолжали носить свои цвета – синие куртки и красные штаны, идеальные мишени для вражеских пулеметчиков. Но эта война стала поворотным пунктом: к 1914 году Британия уже переодела свои войска в хаки, вскоре за ней последовали и остальные.

Солнечный свет может обнаруживать, но может и скрывать. В воздушном бою пилоты стараются занять такую позицию, чтобы солнце слепило противника[407]. Тот же принцип применим на море: 1 ноября 1914 года у берегов центрального Чили эскадра Королевского военно-морского флота из четырех кораблей под командованием контр-адмирала Крэддока навязала бой восьми немецким кораблям, находившимся под командованием его друга вице-адмирала фон Шпрее. Каждый маневрировал таким образом, чтобы полуденное солнце било в глаза противника – серьезная помеха в дорадарную эпоху, когда от действий наводчика и корректировщика зависело очень многое. Военный историк описывает произошедшее: “Крэддок попытался быстро начать огневую дуэль, пока солнце стояло за ним и слепило германских артиллеристов, но фон Шпрее, обладая более быстрыми кораблями, держался вне зоны поражения британских пушек и оттягивал бой до тех пор, пока солнце не село”[408].

“Мы оказались силуэтами на фоне закатного неба, – вспоминал офицер одного из выживших кораблей, – чистый горизонт позади показывал всплески от падающих снарядов, в то время как корабли противника виделись смазанными длинными черными пятнами, еле различимыми на фоне сгущавшейся темноты”. Немцы атаковали. В этом первом (с 1812 года) британском поражении на море потери составили 1654 человека. С немецкой стороны было ранено три моряка[409].

Солнце вмешивается и в спорт. На автогонках NASCAR при жарком солнце лучше происходит сцепление покрышек с почвой. Напротив, в американском футболе и бейсболе дешевые зрительские места, выцветшие на солнце, очень часто упоминаются в качестве причины, помешавшей игроку поймать мяч[410]. И не только поймать. Однажды Харди, мировая величина в теории чисел и любитель крикета, оказался на главном крикетном стадионе Lord’s. Там он стал свидетелем того, как игрок с битой был ослеплен солнечным зайчиком из неизвестного источника. В конечном итоге источник был установлен – им оказался “большой нагрудный крест, покоившийся на животе у внушительных размеров священнослужителя. Судья вежливо настоял на том, чтобы крест был снят”, к удовольствию антиклерикала Харди[411].

Солнечное вмешательство бывает и оправданием неправильных решений, я сам стал жертвой этого. В 1994 году чемпионат Содружества по фехтованию проводился в большом шале на горном курорте в 75 милях от Ванкувера. Это было потрясающее место, покрытые снегом горы дополняли белоснежную форму фехтовальщиков. Я входил в команду Северной Ирландии. К вечеру в сабельной секции оставалось восемь участников. Выходя на бой с канадским противником, я знал, что победитель получает как минимум бронзовую медаль. Схватка шла с переменным успехом, мы дошли уже до четырнадцати касаний, оставалось одно решающее. Противник атаковал, я парировал и сделал выпад. Поскольку он не защитился, а перешел в новую атаку, я понял, что удар был мой. Но я не учел судью. В международных соревнованиях национальность судьи не всегда принимается в расчет, а наш оказался канадцем. Он сказал, что не может присудить удар, поскольку из-за солнца невозможно было увидеть, парировал ли я должным образом первый выпад. Поскольку солнце садилось за его спиной, а освещение в зале было хорошее, это решение было сложно принять, многие мои соратники по команде не сдержали громкого негодования. В итоге был назначен новый раунд, и на этот раз мой оппонент сделал удачный выпад и выиграл схватку, а в конце и золото.

“Любовь есть свет, а ненависть – тень”, – писал Лонгфелло. За торжеством света следует его постепенное уменьшение в течение дня и, наконец, его окончательное угасание, и это все тоже части солнечной истории. Тень в своем самом прямом смысле – это то, куда не достает свет, иногда ее называют “негативом света”, дневной темнотой. Во многих древних культурах человеческая тень считалась душой человека. С их точки зрения, тень, не имеющая сути, есть ничто, экзистенциальная пустота. Восточноафриканское племя ваника даже боится собственной тени, возможно, считая, что эти неотделимые от них эманации постоянно следят за ними и могут свидетельствовать против. Зулусы говорят, что труп не отбрасывает тени. Питер Пэн остался без своей тени, когда выпрыгнул в окно у Дарлингов (ее спрятали в ящик, а потом ее пришила обратно Венди) – возможно, это подсознательная реакция Барри на идею экстернализации. “Кто может рассказать мне, кем я стал?” – вопрошает король Лир, а верный Кент отвечает: “Тенью от Лира”.

Огромный мяч Кришны, Махабалипурам, на юго-восточном побережье Индии, 1971 год (Photo by Max Pam)

На другой стороне культурной шкалы стоит ритуал Симлоки, или Солдатской горы, – погасшего вулкана 5 тыс. футов высотой неподалеку от границы Калифорнии и Орегона. Когда вечером солнце садится, тень Симлоки вытягивается, пока через полтора часа не доползает до дальней стороны долины, расположенной в 12 милях. Симлоки является священным местом индейского племени ачумави, а тень почитается как великий дух. Согласно легенде, два выдающихся мифических прародителя племени согласились соревноваться с тенью, пересекающей долину. Из этой традиции выросло соревнование. Тот, кто обгонит Симлоки – возможный, хотя и редкий результат, – считается обладателем сверхъестественных возможностей. Поскольку тень сама по себе призрачное существо с соответствующими возможностями, это своеобразный противник, с которым надо считаться. Так, если бегун по дороге оглянется через плечо, он будет мгновенно повержен – смельчаки ачумави никогда не оглядываются.

Крестьянин прячется в тени от солнца. Камбоджа, 1952 год (Werner Bischof / Magnum Photos)

Альпинисты иногда встречаются с явлением, известным как Брокенский призрак, – тень альпиниста вырастает в размерах и окружается радужным сиянием. В действительности это результат наличия тени и эффекта дифракции.

Вебстерский словарь приводит двадцать три значения слова “тень”, включая паразита, шпиона и дьявола, а “бросать тень” означает угрозу счастью, дружбе и славе. На Среднем Востоке тот, кто приносит беду, “отбрасывает желтую тень”. Толкин во “Властелине колец” создал неприступную страну Мордор, “прибежище теней”. В произведениях о ниндзя, культовых историях о японских ассасинах XIV века, эти смертоносные воины могут превращаться в “живые тени”. В той же японской культуре цветы относят к двум категориям – in (тень) и y? (солнце). Тени сыграли роль даже в криминалистике: в 1920-е годы один известный юрист доказал вину убийцы, показав на фотографии, что тени свидетельствуют совсем о другом времени дня, чем говорил обвиняемый[412].

Сопоставление темноты со злодеяниями вполне естественно, но есть и целая категория людей, работающих по ночам и избегающих дневного света, – каста неприкасаемых в Индии. Считалось, что один только вид такого человека даже на расстоянии способен запачкать свидетеля, поэтому несчастных, встретившихся в дневное время, часто убивали[413]. В Индии было, да и поныне остается много таких мрачных законов. Например, веками считалось глубочайшим оскорблением наступить на царскую тень или, еще хуже, бросить свою тень на властителя. Загрязнение тенью – загородить солнце от человека высшей касты – было грубейшим проступком, и даже представители низших слоев старались не наступать на собственную тень: французский политик, побывавший в Индии в 1957 году, вспоминает селян, проводивших дневные часы на деревьях, избегая такого риска[414].

Темноты не всегда избегали, а в жарком климате тень часто является желанной, порой даже символом величия. Поскольку властители часто передвигались, двойной спрос на комфорт и символизм привел к изобретению зонтика, своего рода портативного балдахина. В истории о Шакунтале (приводится в “Махабхарате”, знаменитом санскритском эпосе) правитель под зонтиком сам сравнивается с навесом для своих подданных: “Властитель, подобно ветвистому дереву, подставляет свою голову под палящие лучи солнца, а его широкая тень облегчает жар тем, кто укрылся в его тени”[415].

В индуистской мифологии бог Вишну снисходит в нижний мир с зонтиком в руках, а в Древнем Египте и аравийских землях зонтики (часто сделанные из пальмовых листьев) носили над особами королевской крови как признак их привилегированности. Вскоре это удобство стало более демократичным – в 1871 году справочная брошюра для посещающих Индию англичан авторитетно заявляла, что “во время жаркого сезона для европейцев небезопасно выходить на солнце между восемью часами утра и четырьмя часами дня… без защиты хотя бы в виде зонтика”[416]. Робинзон Крузо соорудил себе такой зонтик по образцу тех, что встречал в Бразилии, где “такая сильная жара, что трудно обойтись без зонтика… С этим зонтиком я… не страдал от солнца даже в самую жаркую погоду”[417]. Впоследствии во Франции и Британии ранние версии этих устройств назывались “робинзонами”[418].

Свет изменяется непрерывно в течение дня, у каждой его стадии свои свойства: рассвет, восход, день, сумерки, закат, заход солнца. У Роберта Стивенсона в “Странной истории доктора Джекила и мистера Хайда” (1886) мистер Аттерсон наблюдал “бесчисленные степени и оттенки сумерек”[419].

Сейчас для обнаружения скрытых конструкций используется почти горизонтальное по отношению к поверхности освещение. Это достигается при помощи перспективной аэрофотосъемки, возникшей по необходимости в Первую мировую войну. Фотографии, сделанные с воздуха под углом, делались и до появления аэропланов, но после 1918 года навыки, полученные воздушными наблюдателями во время войны, стали применяться для мирных съемок. Вторая мировая война только отточила навык фотографов обнаруживать то, что находится ниже поверхности. Если поверхность земли подвергается человеческому или природному вмешательству, отпечаток от этого остается навсегда, а там, где очертания отпечатались в рельефе, их тени могут быть эффективно сфотографированы с воздуха. Иногда такие фотографии раскрывают не только новые особенности, но и делают явным порядок следования, открывая не один, а несколько более старых слоев. Наблюдение таких “теневых площадок” подчеркивает выдающиеся особенности формы и очертаний лучше, чем наземная съемка. Оно может даже передать вариации в оттенке почвы или растительности, которые выдают наличие подземных структур: открытие в 1920-е годы Вудхенджа в Уилтшире, бревенчатого аналога Стоунхенджа, – лишь один тому пример. При помощи этого метода были обнаружены буквально тысячи утраченных деревень и римских лагерей (Ashmolean Museum, University of Oxford)

Закаленный в боях офицер в пьесе Роберта Шерифа Journey’s End (“Конец пути”) восклицает, глядя на встающее над проволокой и окопами утреннее солнце: “Пока я не оказался здесь, никогда не знал, что солнце может всходить столь по-разному. Зеленое, розовое, красное, синее и серое. Поразительно, не правда ли?” Когда солнце встает или садится, отбрасывая пологие лучи, каждая мельчайшая подробность на поверхности земли вырастает и становится видна[420]. Сумерки вдохновили Гегеля на знаменитое изречение “Сова Минервы вылетает только в сумерки”[421] – метафору, призванную передать тот факт, что философия начинает понимать историческую ситуацию, только когда последняя начинает исчезать.

Непосредственно перед заходом солнца наступает “тот короткий промежуток времени между днем и ночью, когда вынашиваются большие планы и все становится возможным”[422]. Владимир Набоков в мемуарах специально упоминает: “Сумерки” – какой это томный сиреневый звук!”[423]В сумерках, и только в них, ортодоксальному еврею дозволяется заниматься мирскими вопросами[424].

Писатели не отставали. Однажды летним вечером, когда Уильям Фолкнер мучился над названием нового романа, его жена обратила внимание на удивительную окраску южного неба. Фолкнер сильно впечатлился этим зрелищем, а книга получила название “Свет в августе”. Дядюшке Рэту в сумерках чудилось, что “свет как бы впитывался в землю, как вода в половодье”[425] (“Ветер в ивах”). “До сумерек было еще далеко, но потоки летнего света уже скудели, воздух посвежел, а на шелковистую густую траву легли длинные тени”[426] (Генри Джеймс в “Женском портрете”). У других встречаются такие метафоры сумерек, как “праздник слепца”, “зеленый час”, “между собакой и волком” – час, когда недостаточно света, чтобы можно было увидеть разницу между этими животными[427].

Свет полной Луны слишком слаб, чтобы человеческий глаз мог различать цвета, но по причине закругленности Земли облака улавливают солнечные лучи еще долго после заката и отражают свет над горизонтом, сияя призрачным светом, – этот феномен носит название ночных светящихся облаков. Особый свет, отбрасываемый заходящим солнцем, который мы наблюдаем в качестве сине-серой окраски на востоке после заката, часто с примесью розового, – это край сумерек. На мгновение позже наступают “гражданские сумерки” – несколько минут после захода, пока солнце не опустилось более чем на 6° за горизонт. Следом наступает черед “навигационных сумерек” – солнце между 6° и 12°, а между 12° и 18° – уже “астрономические сумерки”, достаточная степень темноты, чтобы астрономы могли приниматься за работу. Когда горизонт поднимается над солнцем на 18 градусов, начинается настоящая ночь.

Размышляя о своих путешествиях в Африку, Карл Юнг писал: “Ночью все живое погружается в глубокое уныние и каждой душой овладевает неизъяснимая тоска по свету… Первобытная тьма сопричастна глубокой материнской тайне. Потому так остро переживают негры рождение солнца, ведь в этот момент является свет, является избавление, освобождение от тьмы. И желание увидеть свет – это желание обрести сознание”[428].

Данный текст является ознакомительным фрагментом.