Znanstvenici vole reći da svaka teorija vrijedi nešto ako se može iznijeti jednostavnim jezikom koji je dostupan više ili manje pripremljenom laiku. Kaže kamen na takav i takav luk s takvom i takvom brzinom, kažu, a njihove riječi potvrđuje i vježba. Tvar X koja se doda u otopinu Y postat će plava, a tvar Z dodana u istu otopinu zelena. Na kraju, gotovo sve što nas okružuje u svakodnevnom životu (s izuzetkom niza potpuno neobjašnjivih pojava) ili je objašnjeno sa stajališta znanosti, ili je čak, poput, na primjer, bilo koje sintetike, njezin proizvod.
Ali s tako temeljnim fenomenom kao što je svjetlost, sve nije tako jednostavno. Na primarnoj, svakodnevnoj razini, čini se da je sve jednostavno i jasno: postoji svjetlost, a odsutnost je tama. Prelomljena i odbijena, svjetlost dolazi u različitim bojama. Pri jakom i slabom osvjetljenju objekti se vide drugačije.
Ali ako malo dublje kopate, ispada da je priroda svjetlosti još uvijek nejasna. Fizičari su se dugo svađali, a onda došli do kompromisa. Nazvan je "dualizam val-tijelo". O takvim stvarima ljudi govore "ni meni, ni tebi": neki su svjetlost smatrali strujom čestica-korpuskula, drugi su mislili da su svjetlost valovi. Donekle su obje strane bile i u pravu i u krivu. Rezultat je klasični pull-push - ponekad je svjetlost val, ponekad - tok čestica, riješite to sami. Kad je Albert Einstein pitao Nielsa Bohra što je svjetlo, predložio je pokretanje ovog pitanja s vladom. Odlučit će se da je svjetlost val, a fotoćelije će morati biti zabranjene. Odlučili su da je svjetlost tok čestica, što znači da će difrakcijske rešetke biti zabranjene.
Izbor činjenica danih u nastavku neće vam pomoći pojasniti prirodu svjetlosti, naravno, ali ovo nije sve objašnjenja, već samo neka jednostavna sistematizacija znanja o svjetlosti.
1. Iz školskog tečaja fizike mnogi se sjećaju da je brzina širenja svjetlosti ili, točnije, elektromagnetskih valova u vakuumu 300 000 km / s (zapravo 299 793 km / s, ali takva točnost nije potrebna ni u znanstvenim proračunima). Ova brzina za fiziku, kao što je Puškin za književnost, naše je sve. Tijela se ne mogu kretati brže od brzine svjetlosti, oporučio nam je veliki Einstein. Ako si odjednom tijelo dopusti da prekorači brzinu svjetlosti i za metar na sat, time će prekršiti načelo uzročnosti - postulat prema kojem budući događaj ne može utjecati na prethodni. Stručnjaci priznaju da ovo načelo još nije dokazano, iako primjećuju da je danas neoborivo. A drugi stručnjaci godinama sjede u laboratorijima i dobivaju rezultate koji u osnovi pobijaju temeljnu brojku.
2. 1935. godine postulat o nemogućnosti nadmašivanja brzine svjetlosti kritizirao je izvanredni sovjetski znanstvenik Konstantin Tsiolkovsky. Teoretičar kozmonautike elegantno je potkrijepio svoj zaključak s gledišta filozofije. Napisao je da je lik koji je izveo Einstein sličan biblijskim šest dana potrebnim za stvaranje svijeta. Potvrđuje samo zasebnu teoriju, ali ni na koji način ne može biti osnova svemira.
3. Davne 1934. godine sovjetski znanstvenik Pavel Cherenkov, emitirajući sjaj tekućina pod utjecajem gama zračenja, otkrio je elektrone čija brzina premašuje faznu brzinu svjetlosti u danom mediju. 1958. Čerenkov je zajedno s Igorom Tammom i Iljom Frankom (vjeruje se da su potonja dvojica pomogla Čerenkovu da teoretski potkrijepi otkriveni fenomen) dobio Nobelovu nagradu. Ni teoretski postulati, ni otkriće, ni nagrada nisu imali učinka.
4. Koncept da svjetlost ima vidljive i nevidljive komponente konačno se oblikovao tek u 19. stoljeću. U to je vrijeme prevladala valna teorija svjetlosti, a fizičari su, razgradivši dio spektra vidljiv okom, prošli dalje. Prvo su otkrivene infracrvene zrake, a zatim ultraljubičaste zrake.
5. Bez obzira koliko smo skeptični prema riječima vidovnjaka, ljudsko tijelo zaista emitira svjetlost. Istina, toliko je slab da ga je nemoguće vidjeti golim okom. Takav sjaj naziva se ultra niskim sjajem, ima toplinsku prirodu. Međutim, zabilježeni su slučajevi kada je cijelo tijelo ili njegovi pojedini dijelovi svijetlili na takav način da je to bilo vidljivo ljudima u blizini. Konkretno, 1934. godine liječnici su kod Engleskinje Ane Monaro, koja je patila od astme, primijetili sjaj u predjelu prsa. Sjaj je obično započinjao tijekom krize. Nakon njegovog završetka, sjaj je nestao, pacijentov je puls ubrzao nakratko i temperatura je porasla. Takav sjaj uzrokuju biokemijske reakcije - sjaj letećih kornjaša ima istu prirodu - i zasad nema znanstvenog objašnjenja. A da bismo vidjeli ultra mali sjaj obične osobe, moramo vidjeti 1000 puta bolje.
6. Ideja da sunčeva svjetlost ima impuls, odnosno može fizički utjecati na tijela, uskoro će biti stara 150 godina. Godine 1619. Johannes Kepler, promatrajući komete, primijetio je da je rep bilo koje komete uvijek usmjeren strogo u smjeru suprotnom od Sunca. Kepler je sugerirao da rep komete odvraćaju neke čestice materijala natrag. Tek je 1873. godine jedan od glavnih istraživača svjetlosti u povijesti svjetske znanosti, James Maxwell, sugerirao da sunčevi zraci utječu na repove kometa. Dugo je vremena ova pretpostavka ostala astrofizička hipoteza - znanstvenici su konstatirali činjenicu da sunčeva svjetlost ima puls, ali je nisu mogli potvrditi. Tek su 2018. godine znanstvenici sa Sveučilišta Britanske Kolumbije (Kanada) uspjeli dokazati prisutnost pulsa u svjetlosti. Da bi to učinili, trebali su stvoriti veliko zrcalo i smjestiti ga u sobu izoliranu od svih vanjskih utjecaja. Nakon što je zrcalo bilo osvijetljeno laserskom zrakom, senzori su pokazali da zrcalo vibrira. Vibracija je bila sićušna, čak je nije bilo moguće ni izmjeriti. Međutim, dokazana je prisutnost laganog pritiska. Ideja o svemirskim letovima uz pomoć gigantskih najtanjih solarnih jedra, načelno izražena od strane pisaca znanstvene fantastike, može se ostvariti.
7. Svjetlost, ili bolje rečeno, njegova boja utječe čak i na apsolutno slijepe ljude. Američkom liječniku Charlesu Zeisleru, nakon nekoliko godina istraživanja, trebalo je još pet godina da napravi rupu u zidu urednika znanstvenih publikacija i objavi rad o ovoj činjenici. Zeisler je uspio otkriti da se u mrežnici ljudskog oka, pored običnih stanica odgovornih za vid, nalaze i stanice izravno povezane s regijom mozga koja kontrolira cirkadijski ritam. Pigment u tim stanicama osjetljiv je na plavu boju. Stoga osvjetljenje plavih tonova - prema temperaturnoj klasifikaciji svjetlosti, ovo je svjetlost s intenzitetom iznad 6.500 K - utječe na slijepe osobe podjednako uspavljujuće kao i na ljude s normalnim vidom.
8. Ljudsko je oko apsolutno osjetljivo na svjetlost. Ovaj glasni izraz znači da oko reagira na najmanji mogući dio svjetlosti - jedan foton. Eksperimenti provedeni 1941. na Sveučilištu Cambridge pokazali su da su ljudi, čak i s prosječnim vidom, reagirali na 5 od 5 fotona poslanih u njihovom smjeru. Istina, za to su se oči morale "naviknuti" na tamu u roku od nekoliko minuta. Iako je umjesto "navikavanja" u ovom slučaju ispravnije upotrijebiti riječ "prilagoditi se" - u mraku se očni čunjevi, koji su odgovorni za percepciju boja, postupno isključuju i štapovi stupaju u igru. Daju jednobojnu sliku, ali su puno osjetljiviji.
9. Svjetlost je posebno važan pojam u slikarstvu. Jednostavno rečeno, to su nijanse u osvjetljenju i sjenčanju ulomaka platna. Najsvjetliji fragment slike je odsjaj - mjesto odakle se svjetlost odbija u očima gledatelja. Najtamnije mjesto je vlastita sjena prikazanog predmeta ili osobe. Između ovih krajnosti postoji nekoliko - postoji 5 - 7 - gradacija. Naravno, govorimo o slikanju predmeta, a ne o žanrovima u kojima umjetnik nastoji izraziti vlastiti svijet itd. Iako su od istih impresionista s početka dvadesetog stoljeća u tradicionalno slikarstvo padale plave sjene - prije njih sjene su bile crne ili sive boje. Pa ipak - u slikanju se smatra lošim oblikom napraviti nešto lagano s bijelom bojom.
10. Postoji vrlo znatiželjan fenomen koji se naziva sonoluminescencija. Ovo je pojava jarkog bljeska svjetlosti u tekućini u kojoj se stvara snažni ultrazvučni val. Taj je fenomen opisan još 1930-ih, ali njegova je suština shvaćena 60 godina kasnije. Pokazalo se da se pod utjecajem ultrazvuka u tekućini stvara kavitacijski mjehurić. Povećava se neko vrijeme, a zatim naglo propada. Tijekom ovog kolapsa oslobađa se energija koja daje svjetlost. Veličina jednog kavitacijskog mjehurića vrlo je mala, ali pojavljuju se u milijunima, dajući stabilan sjaj. Dugo su vremena studije sonoluminiscencije izgledale kao znanost radi znanosti - koga zanimaju izvori svjetlosti snage 1 kW (a to je bilo veliko postignuće na početku 21. stoljeća) s ogromnim troškovima? Napokon, sam ultrazvučni generator trošio je struju stotine puta više. Kontinuirani eksperimenti s tekućim medijima i ultrazvučnim valnim duljinama postupno su doveli snagu izvora svjetlosti do 100 W. Zasad takav sjaj traje vrlo kratko, ali optimisti vjeruju da će sonoluminiscencija omogućiti ne samo dobivanje izvora svjetlosti, već i pokretanje reakcije termonuklearne fuzije.
11. Čini se, što bi moglo biti zajedničko između takvih književnih likova poput poluludog inženjera Garina iz "Hiperboloida inženjera Garina" Alekseja Tolstoja i praktičnog liječnika Clobonnyja iz knjige "Putovanja i pustolovine kapetana Hatterasa" Julesa Vernea? I Garin i Clawbonny vješto su koristili fokusiranje svjetlosnih zraka za stvaranje visokih temperatura. Samo je dr. Clawbonny, izvadivši leću iz ledenog bloka, uspio dobiti vatru i napasti sebe i svoje drugove od gladi i hladne smrti, a inženjer Garin, stvorivši složeni aparat koji pomalo podsjeća na laser, uništio je tisuće ljudi. Inače, vatru ledenom lećom sasvim je moguće. Svatko može ponoviti iskustvo dr. Clawbonnyja zamrzavanjem leda u konkavnoj ploči.
12. Kao što znate, veliki engleski znanstvenik Isaac Newton prvi je podijelio bijelu svjetlost u boje duginog spektra na koje smo navikli danas. Međutim, Newton je u početku brojao 6 boja u svom spektru. Znanstvenik je bio stručnjak za mnoge grane znanosti i tehnologije toga doba, a istodobno je strastveno volio numerologiju. I u njemu se broj 6 smatra đavolskim. Stoga je Newton, nakon dugog promišljanja, Newton spektru dodao boju koju je nazvao "indigo" - mi je zovemo "ljubičasta", a u spektru je bilo 7 osnovnih boja. Sedam je sretan broj.
13. Muzej povijesti Akademije strateških raketnih snaga prikazuje radni laserski pištolj i laserski revolver. "Oružje budućnosti" proizvedeno je na akademiji davne 1984. godine. Skupina znanstvenika pod vodstvom profesora Viktora Sulakvelidzea u potpunosti se izborila sa postavkom: za izradu nesmrtonosnog laserskog malokalibarskog oružja, koje također nije u mogućnosti prodrijeti kroz kožu svemirske letjelice. Činjenica je da su laserski pištolji bili namijenjeni obrani sovjetskih kozmonauta u orbiti. Trebali su zaslijepiti protivnike i pogoditi optičku opremu. Upadljivi element bio je optički pumpajući laser. Uložak je bio analogan bljeskalici. Svjetlost iz njega upijao je optički element koji je generirao lasersku zraku. Doseg razaranja bio je 20 metara. Dakle, suprotno izreci, generali se ne pripremaju uvijek samo za prošle ratove.
14. Drevni jednobojni monitori i tradicionalne naočale za noćni vid davali su zelene slike ne po volji izumitelja. Sve je učinjeno prema znanosti - boja je odabrana tako da što manje umara oči, omogućuje čovjeku da održi koncentraciju i, ujedno, daje najjasniju sliku. Prema omjeru ovih parametara odabrana je zelena boja. Istodobno, boja vanzemaljaca bila je unaprijed određena - tijekom provedbe potrage za vanzemaljskom inteligencijom 1960-ih, zvučni prikaz radio signala primljenih iz svemira bio je prikazan na monitorima u obliku zelenih ikona. Lukavi novinari odmah su smislili "zelene ljude".
15. Ljudi su uvijek nastojali osvijetliti svoje domove. Čak i za drevne ljude, koji su desetljećima držali vatru na jednom mjestu, vatra nije služila samo za kuhanje i grijanje, već i za osvjetljenje. No, da bi se sustavno centralno osvjetljavale ulice, bili su potrebni tisućljeća civilizacijskog razvoja. U XIV-XV stoljeću vlasti nekih velikih europskih gradova počele su obvezivati građane da osvjetljavaju ulicu ispred svojih kuća. No, prvi uistinu centralizirani sustav ulične rasvjete u velikom gradu pojavio se tek 1669. godine u Amsterdamu. Lokalni stanovnik Jan van der Heyden predložio je postavljanje lampiona na rubove svih ulica kako bi ljudi manje padali u brojne kanale i bili izloženi kriminalnim napadima. Hayden je bio istinski domoljub - prije nekoliko godina predložio je stvaranje vatrogasne postrojbe u Amsterdamu. Inicijativa je kažnjiva - vlasti su ponudile Haydenu da započne novi problematičan posao. U priči o rasvjeti sve je prošlo poput nacrta - Hayden je postao organizator rasvjetne službe. Svaka čast gradskim vlastima, valja napomenuti da je u oba slučaja poduzetni gradski stanovnik dobio dobra sredstva. Hayden nije samo instalirao 2.500 stupova s lampama u gradu. Također je izumio posebnu svjetiljku tako uspješnog dizajna da su se Haydenove svjetiljke koristile u Amsterdamu i drugim europskim gradovima do sredine 19. stoljeća.
