Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой. - Ричард Докинз

«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.

Как капли дождя делают радугу

С призмой все понятно, но когда вы видите радугу в небе, нет большой пребольшой висящей призмы. Нет, но есть миллионы капель дождя. Выходит, что каждая капля действует как крошечная призма? Немного похоже, но не совсем.

Если вы хотите увидеть радугу, солнце должно быть позади вас, когда вы смотрите на дождь. Каждая капля больше похожа на маленький шарик, чем на призму, и свет ведёт себя иначе, когда он попадает в шар. Разница в том, что противоположная сторона капли дождя действует как крошечное зеркало. И именно поэтому вам требуется солнце позади вас, если хотите увидеть радугу. Свет от солнца делает сальто внутри каждой капли и отражается назад и вниз, где он попадает в ваши глаза.

Вот как это работает. Вы стоите и смотрите на дождь в отдалении, когда солнце находится сзади и сверху от вас. Солнечный свет попадает в одну каплю (конечно, он попадает во множество других капель тоже, но подождите, мы подойдём к этому). Давайте назовём нашу одну определённую каплю А. Луч белого света падает сверху на поверхность капли А, где он изгибается, как это было на поверхности призмы Ньютона. И конечно, красный свет изгибается меньше, чем синий, таким образом, спектр уже рассортировался. Теперь все цветные лучи проходят через капли, пока не попадут на противоположную сторону. Вместо того, чтобы выйти в воздух, они отражаются обратно в направлении ближней стороны дождевой капли, на сей раз более нижней части ближней стороны. И когда лучи проходят через ближнюю сторону капли дождя, они снова изгибаются. Снова красный свет изгибается меньше, чем синий.

Поэтому когда солнечный луч выходит из капли, он уже разложен в соответствующий небольшой спектр. Разделённые цветные лучи, повернув вокруг внутренней части дождевой капли, теперь мчатся назад по направлению туда, где стоите вы. Если ваши глаза окажутся на пути одного из этих лучей, скажем, зеленого, вы увидите чистый зелёный свет. Кто‑то пониже, чем вы, мог бы увидеть красный луч, исходящий из A. А кто‑то более высокий, чем вы, мог бы увидеть синий луч, исходящий из A.

Никто не видит полный спектр ни от одной из капель дождя. Каждый из вас видит только один чистый цвет. Однако вы все же говорите, что видите радугу, со всеми её цветами. Как же так? Что ж, пока мы говорим только об одной капле, называемой А. Имеются миллионы других дождевых капель, и все они ведут себя подобным же образом. В то время, как вы смотрите на красный луч капли А, есть ещё одна капля, названная B, которая ниже, чем А. Вы не видите красный луч капли B, потому что он светит вам в живот. Но голубой луч B попадает точно в нужное место, вам в глаза. И есть другие капли дождя ниже, чем A, но выше, чем B, красные и синие лучи которых не попадают в ваш глаз, но чьи жёлтые или зеленые лучи попадают туда. Таким образом, много капель дождя вместе составляет полный спектр, в линию, сверху вниз.

Но линия сверху вниз — не радуга. Откуда берётся остальная часть радуги? Не забывайте, что есть и другие капли, простирающиеся от одной стороны ливня до другой и на всех высотах. И конечно, они заполняют для вас остальную часть радуги. Каждая радуга, которую вы видите, между прочим, пытается быть полным кругом, с вашим глазом в её центре — как полная круглая радуга, которую вы иногда видите, когда поливаете сад со шланга, и солнце светит сквозь брызги. Единственная причина, по которой мы обычно не видим целый круг — мешает земля.