Девять цветов радуги

Иногда понимают это утверждение Ленина как прямое указание на дальнейшую «механистическую» делимость электрона. Отрицать в настоящее время возможность такого разделения когда-либо в будущем, видимо, нельзя. Но Владимир Ильич говорил не об этом — он утверждал лишь неисчерпаемость электрона как объект человеческого познания. И правота его слов теперь блестяще подтверждена уже известными ступенями познания электрона: лучи — частица — волна. И, чем глубже мы будем проникать в тайны природы, тем больше различных свойств того же электрона будет нам открываться.

Это в полной мере относится и к познанию света. Современным уровнем знаний никоим образом не исчерпывается история развития физических представлений о свете. Они будут обогащаться и углубляться, пока будет развиваться сама физика, ибо свет — один из самых важных объектов этой науки.

Итак, рассказ о природе света закончен, вернее, прерван на том месте, где следовало бы перейти к самым современным, значительно более полным и точным воззрениям на природу света. Можно было бы продолжить рассказ дальше, но тем не менее здесь это не будет сделано.

И вот по каким причинам.

Прежде всего потому, что современная теория света оперирует такими понятиями, которые коренным образом отличаются от понятий и явлений, воспринимаемых непосредственно нашими чувствами. Говоря о современных понятиях теории света, советский физик, академик Сергей Иванович Вавилов (1891–1951) указывал, что они не могут быть представлены в воображении или описаны словами, — описать их можно только языком математики.

«Наши механистические понятия, — писал он, — не в состоянии полностью охватить реальность, для этого не хватает наглядных образов».

Кроме того, нынешний этап развития теории света далеко еще не завершен, и это обстоятельство еще более усугубляет трудности популярного ее изложения.

Мы можем сказать только то, что физикам удалось если не полностью, то в значительной степени продвинуться в деле создания единой теории света, которая в равной мере правильно объясняет все известные на сегодня явления в области оптики. Эта теория одновременно позволила ученым значительно глубже понять природу света.

Стоит еще раз подчеркнуть, что современный этап развития науки о свете еще далеко не завершен. Поэтому, по мере того как будут накапливаться новые факты, открываемые благодаря совершенствованию техники экспериментов, по мере развития теоретических методов представления о свете будут становиться все более глубокими и точными.

Не следует забывать, что современный этап развития оптики не есть последний. Известно, что создать абсолютную теорию невозможно. И все то, о чем пришлось узнать читателю, подтверждало эти слова. Но эта порой очень острая борьба теорий ни в коем случае не говорит, что рано или поздно каждая теория должна отмереть полностью, а ее должна сменить новая и тоже смертная теория. Было бы неверным так понимать историю развития науки.

В самом деле. Вы можете проследить, что умершая корпускулярная теория не исчезла бесследно. Она возродилась, но уже на основе огромного количества новых знаний. Эта теория не упразднила волновую, она лишь дополнила ее. Самая же новая теория света использовала и ту и другую теорию. Во многом отличаясь от своих предшественниц, она все же объединила их, а не отбросила как негодные. И в то же время новая теория указала границы применимости старых. И в этих границах можно пользоваться ими даже с большей уверенностью, чем до того, как эти границы стали известны.

Подобное случилось и с классической механикой, законы которой вы изучаете в школе. Вначале она была единственной, и поэтому никто не знал, до каких же пределов она справедлива. Затем была создана механика, построенная на постулатах теории относительности. Это вовсе не означало, что классическая механика неверна. Нет, она правильна, но не всеобъемлюща. Не исключено, что то же самое произойдет и с теорией относительности. Со временем ее так же может заменить какая-то новая, неизвестная сейчас теория. Однако теория относительности подтверждена столькими фактами, что ее ни в коем случае не удастся отбросить как совершенно неверную.

В настоящее время в физике уже раздается критика в адрес этой теории. А некоторые ученые, даже такой известный, как Поль Дирак, вновь поднимают вопрос о существовании некоей мировой среды, которая в некотором смысле напоминает эфир. Трудно сказать, сколько правоты в нынешних критиках, и неясно, насколько обоснована точка зрения Дирака. Истина, как известно, рождается в спорах. И наука только выигрывает от споров, сосредоточенных на узловых ее вопросах, но она проигрывает, когда в ход пускается необоснованная критика. Это стоит запомнить читателям, среди которых, быть может, находится и тот, кому придется сказать новое слово в физике.

Вторая причина, которая позволяет не останавливаться подробно на современном этапе развития оптики, значительно проще.

Если этот незавершенный рассказ понятен читателю, то в подобном отсутствии завершенности нет особой беды. Ведь в этой книге история развития воззрений на природу света прервана не на первой попавшейся строке. Рассказ был окончен как раз на том состоянии вопроса, которое полностью соответствует пониманию природы света, господствующему и поныне во всех тех отраслях науки и техники, где свет широко используется, но не исследуется.

Иными словами, и по настоящий день вполне закономерно рассматривать свет либо как волновое явление, либо как квантовое, в зависимости от области его использования. Так, при разработке оптических систем для микроскопов, телескопов, фотоаппаратов и тому подобного пользуются исключительно волновой теорией света, а при разработке приборов, основанных на явлении фотоэффекта, опираются на квантовые представления о свете.

Именно так и следует рассматривать свет читателю. Подобная точка зрения не устареет в практике в течение многих лет. Насколько она верна, показывают замечательные успехи в деле практического применения и использования света. О них вы и узнаете из последующих глав.

ГЛАЗ И ЗРЕНИЕ

Вместо вступления

Если вдуматься, каждый орган чувств высших животных, и особенно человека, представляет собой подлинное чудо. Способность слышать и анализировать звуки, ощущать и различать самые разнообразнейшие запахи и определять их значение — столь сложные и тонкие процессы, что, несмотря на огромный прогресс, наука и техника пока не в состоянии воссоздать их, воплотить в каких-либо искусственных приборах и аппаратах. Но ни слух, ни обоняние не могут сравниться со зрением. Оно — самое совершенное, самое богатое по своим возможностям средство познания мира. Недаром же пословица говорит, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать».

Возможности зрения зависят не только от свойств самого глаза — они во многом определяются мозгом, с которым глаз связан.

К сожалению, науке еще очень мало известно о зрительных процессах, происходящих в мозгу. В этой области человечество ожидают такие важные открытия, последствия которых невозможно сейчас предвидеть.

Уже с очень давних пор люди стремились усовершенствовать свое зрение, приспособить его для работы в новых и непрерывно усложняющихся условиях. За те века, как родилась и развивалась оптика, было создано очень много простых и сложных приборов, позволивших видеть и наблюдать в тех случаях, когда невооруженный глаз оказывается совершенно бессильным.