Нераскрытые тайны природы - [58]

3. Suplee, Curt. Physics in the Twentieth Century. New York: Abrams, 1999. Книга издана по рекомендации Американского физического общества и Института физики. Она содержит массу прекрасных иллюстраций и является, возможно, наиболее подходящей для неподготовленного читателя, желающего быстро ознакомиться с новейшими достижениями физики.

4. Ferris, Timothy. Coming of Age in the Milky Way. New York: Morrow, 1988. Книга получила премию Американского института физики и остается прекрасным введением в проблемы космологии.

5. Thuan, Trinh Xuan. The Secret Melody. New York: Oxford University Press, 1995. Книга является одновременно научной и поэтической, что придает ей особое очарование. Описание роли фундаментальных взаимодействий в нашей жизни (на примере стадиона) навеяно картиной грозы в маленьком городе, использованной Туаном для иллюстрации действия различных сил в природе.

6. Bodanis, David. E — тс2: A Biography of the World's Famous Equation. New York: Walker, 2000. Новейшая книга, представляющая очень удачную попытку разъяснить широкой публике смысл знаменитой формулы Эйнштейна. Автор даже разыскал раннюю работу Дж. К. Максвелла, использованную Эйнштейном, и включил много занимательных материалов исторического и биографического характера.

7*. Фридман А. А. Мир как пространство и время. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. Популярное изложение теории относительности, а также представлений о тяготении и материи.

8*. Вавилов С. И. Исаак Ньютон. — М. — Л.: АН СССР, 1945.

Глава 15. Что такое свет?

«Да будет свет!»

Библия. Первая Книга Моисея «Бытие»

Был этот мир глубокой тьмой окутан.

Да будет свет!

И вот явился Ньютон.

Александр Поуп. Эпитафия, посвященная И. Ньютону, перевод С. Я. Маршака

В древних мифах сотворение мира почти всегда связывалось с возникновением света, что нашло отражение в прекрасных стихотворениях многих великих поэтов. Задолго до появления того, что можно назвать наукой, человечество осознало, что свет служит источником жизни. Потребовалось много времени, чтобы природа света получила научное обоснование, однако до сих пор связанные с ним явления остаются не вполне понятными.

В 1666 г. Ньютон не только сформулировал три основных закона механики и закон всемирного тяготения, но и провел эксперименты со светом. Во все времена люди восхищались многоцветным великолепием радуги, возникавшей обычно после грозы. В эпоху Ньютона уже были известны разнообразные призмы, светильники и люстры, создающие цветовые эффекты, подобные радуге, однако считалось, что свет сам по себе является белым, а поражающие нас цвета возникают под воздействием ряда факторов, связанных с состоянием послегрозовой атмосферы или с составом стекла, через которое проходят лучи света. Сам Ньютон о начале своих работ по оптике позднее кратко сообщает, что «в 1666 году (когда я приступил к шлифовке оптических стекол и несферических объектов) я изготовил треугольную стеклянную призму и стал изучать световые явления».

Проведенный Ньютоном эксперимент был крайне прост, но никто ранее не догадался провести его. Через небольшое отверстие в ставне Ньютон пропустил в темную комнату тонкий луч белого света, затем он поместил на пути луча свою призму. На стене за призмой возник спектр цветов. Затем Ньютон сделал чрезвычайно важный шаг. Он поместил на пути светового луча две доски, в каждой из которых были проделаны маленькие отверстия. Первую он расположил между отверстием в ставне и призмой (сделав луч света предельно узким), а вторую — между призмой и стеной, причем отверстие «выделяло» из спектра единственный цвет. За этим отверстием Ньютон расположил ещё одну призму и обнаружил, что пропускаемый через вторую призму свет не изменяет окраску. Он многократно повторял эксперименты с каждым из цветов спектра, пока не убедился, что свет, прошедший через вторую призму, не менял окраску. Таким образом, возникновение цветов оказалось связанным не с составом преломляющей среды, а с ее воздействием, т. е. свет сам содержит все цвета спектра и их можно наблюдать, когда призма разлагает свет на различные цвета. Это позволило объяснить причину появления радуги тем, что в грозовой атмосфере присутствуют капельки дождя, преломляющие свет подобно маленьким призмам и создающие высоко в небе разноцветную дугу.

В дальнейшем Ньютон провел другие эксперименты с линзами, в частности, он с помощью второй призмы смешал цвета спектра и получил из них белый цвет. Эти опыты он описал в книге «Optics» («Оптика»), изданной в 1704 г. Выяснив, что свет имеет сложную структуру, Ньютон смог решить и другую очень важную задачу, которая беспокоила создателей оптических приборов. Проблема заключалась в том, что четкость изображения в микроскопах и телескопах значительно ухудшалась из-за цветовых полос на краях поля зрения (микроскоп изобрел голландец Захариас Янсен в 1609 г., а телескоп построил в том же году Галилео Галилей, используя линзы, изобретенные за год до этого голландским оптиком Хансом Липперсгеем). Цветовые полосы особенно мешали при попытках увеличить изображение. В 1668 г. Ньютон спроектировал телескоп с вогнутым зеркалом, в котором полосы не возникали, поскольку зеркало отражает световые лучи, а не преломляет их подобно линзе. Кроме того, зеркала оказались значительно проще и дешевле линз в производстве, так что предложенная Ньютоном конструкция до сих пор широко применяется в больших современных телескопах.