Этюды о свете
Шрифт:
Нелинейная оптика, как известно, допускает такие различные сочетания фотонов, сложение их частоты. Экспериментальный замер частоты в лазерных лучах, вероятно, подтвердит суть такого рода энергомутантов.
Приставка «пси» (от греческого «псилос» — голый, лысый) к слову «квант» увеличивает число самых разнообразных применений этого некогда ясного и точного понятия. Квант стал модным словом, о смысле которого, похоже, не заботятся. Оно украшает вывески многих заведений, кафе и магазинов. В Москве, на Сухаревке, например, это магазин женского белья. Появилась компания «Квант интернешнл», причастная к нефти. Новосибирцы издали книгу Плоткина «Фонологические кванты», Фредерик
Но по физической сущности псикванты — это серьезно и опасно. Вряд ли можно устранить их в лазерном свете. Попытаться уменьшить или вовсе устранить их вредное влияние совершенно необходимо. И это возможно.
Есть любопытнейшее явление: свободное прохождение довольно слабых радиоволн через стены домов и полная непроходимость гораздо более энергичных фотонов видимого света даже через тонкий лист бумаги или картона.
Значит, есть вероятность, что, используя свойства различных материалов, можно найти способ защиты от вредоносных пси-квантов лазерных лучей.
Так, например, родство некоторых свойств субквантов и электронов, сходство их оптик, математического формализма их описания дают возможность сопоставить лазерное излучение с прохождением вещества электронами. В книге Валерия Рябова «Эффект каналирования» есть описание условий и принципов, применение которых при нейтрализации отрицательного воздействия псиквантов на здоровье может быть успешным.
И в книге лауреата Нобелевской премии Жореса Алферова «Физика и жизнь» ряд статей посвящен связи лазеров и гетерогенных сред. Отнюдь не исключено, что нейтрализовать псикванты можно применением гетерогенных материалов, уже много давших науке и технике.
Как бы то ни было, открытие псиквантового излучения — еще один шаг в познании света. А значит, у острословов остается все меньше оснований говорить, что свет — это самое темное место в физике.
ОТ ГЛАЗНЫХ ЛУЧЕЙ ДО ПСИКВАНТОВ
Давным-давно единственным оптическим прибором у человека были его глаза. Свет и зрение представлялись ему чем-то близким и общим. Дошедшие до нас первые попытки ответить на вопрос, что такое свет, связаны с образом лучей, которые исходили из глаз и освещали увиденное. Доводы к такому представлению о свете не отличались сложностью: закрывшие глаза ничего не видят, а глаза животных светятся в темноте.
Но уже в IV веке до нашей эры Аристотель возражал: «Если истечения дают видения, то почему мы не видим в темноте?» А Эмпедокл считал, что кроме глазных лучей есть и такие, которые идут от самих предметов. Платон предполагал иное: от предметов исходит флюид, и он встречается со светом, излучаемым глазами человека. Афинский ученый Эпикур и римский философ-поэт Лукреций Кар утверждали, что от светящихся тел отделяются тончайшие пленки, повторяющие форму видимых предметов. Попадая в глаза, такие пленки создают их точный облик.
Демокрит перенес идеи атомизма и на свет. Он полагал, что зрение вызывают мелкие атомы, испускаемые светящимися телами.
В этот период познания света Пифагор, Эвклид и Птолемей создали теорию отражения света и геометрической оптики. В XV веке оптика — в переводе «наука о зрении» — стала самостоятельным разделом физики.
XVII век по праву называют «золотым веком оптики». В те годы были открыты многие новые свойства света, изобретены телескоп и микроскоп. В 1604 году Кеплер объяснил действие очковых линз и описал явление полного отражения света. Точную
Это явление было известно еще в I веке, но осталось непонятым. Ньютон писал секретарю Королевского общества: «Цвета не являются, как думают обыкновенно, видоизменениями света, претерпеваемыми им при преломлении или отражении от естественных тел, но суть — первоначальные прирожденные свойства света». Он утверждал, что белый цвет — это совокупность простых цветов, составляющих спектр, а свет — поток мельчайших частиц.
Впервые о корпускулярной и волновой природе света сказали французский ученый Пьер Гассенди и итальянский — Франческо Гримальди. Гассенди писал: «Свет есть поток мельчайших корпускул, которые выбрасываются светящимися телами во все стороны и движутся в окружающем пространстве с огромной скоростью». Гримальди утверждал иное: «Распространение света подобно распространению волн на воде». Голландский исследователь Христиан Гюйгенс разработал математический аппарат волновой теории света и объяснил двойное лучепреломление.
Все известные к тому времени оптические явления пытались объяснить различными, даже диаметрально противоположными характеристиками света. Но они относились в основном к представлениям о форме, виде излучений. Для проникновения в их сущность, для выявления «материала» света тогда еще недоставало опытных данных.
Ньютон оставил этот вопрос открытым: «Его свойства… могут быть объяснены многими другими гипотезами». Он считал, что нужна теория, которая сочетала бы волновые и корпускулярные представления о свете. К такому же выводу через много лет пришел и Эйнштейн.
Последующее развитие теории света Томасом Юнгом и Огюстеном Френелем, открытие поперечности волн света, его поляризации и другие открытия, также не дали ответа на вопрос, что такое свет не по форме, а по содержанию, из какого «материала» он образован.
Первой попыткой ответа на такой вопрос была, видимо, электромагнитная теория света.
В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, взаимопорождение электрических и магнитных полей, а в 1846 году — изменение плоскости поляризации света в магнитном поле. Это стало первым экспериментальным свидетельством связи оптических и электромагнитных явлений. В 1857 году немецкий физик Густав Кирхгоф показал, что продольное электрическое возмущение распространяется в проводе со скоростью, равной скорости света. Появилось основание для отождествления обоих явлений, хотя общим для них была лишь скорость их движения, причем в разных средах — в проводе и в вакууме или в воздухе.
В 1860–1865 годах соотечественник Фарадея Джеймс Максвелл облек его представления в математические уравнения, связывающие воедино магнитные и электрические силовые линии. Из них следует, что «свет и магнетизм являются проявлением одной и той же субстанции… Свет является электромагнитным возмущением, распространяющимся через поле», — писал Максвелл. Но тогда его теория признавалась не многими учеными.
В 1879 году Немецкая академия наук объявила конкурс с целью поиска экспериментальных доказательств электромагнитной природы света. Не признавая теорию Максвелла, немецкий физик Генрих Герц взялся доказать отсутствие электромагнитных волн. А показал обратное: «Описанные опыты доказывают тождественность света, теплового излучения и электродинамического волнового движения».