Новый физический фейерверк - Джирл Уокер

Изображение на экране телевизора создается горизонтальной разверткой: электронный луч пробегает строку за строкой от верхнего края экрана к нижнему. Обычно затухание яркости каждой строки незаметно из-за большой скорости развертки и инерционности зрения. Когда я начинаю жужжать на соответствующей частоте, движения моего глаза за счет стробоскопического эффекта останавливают развертку. В течение всего периода колебаний на моей сетчатке отпечатывается темная горизонтальная линия — это образ линии на экране, когда старое изображение уже исчезло, а новое еще не появилось. Поэтому на экране я постоянно вижу темную линию.

Знаменитый Тед Вилльямс, один из лучших бэттеров (отбивающих) в истории бейсбола, утверждал, что может разглядеть, как брошенный питчером мяч ударяется о его биту. Другие бейсболисты утверждали, что видят швы на мяче и его вращение в тот момент, когда он летит на них. Правда ли, что игроки успевали разглядеть эти детали? Следит ли игрок взглядом за мячом, начиная с момента удара по нему питчером и до момента, когда он либо пролетит за пластину «дома», либо по нему ударят битой?

Обязательно ли у игрока должны быть два нормально видящих глаза, чтобы играть в бейсбол? Казалось бы, да. Как же тогда игроки, у которых работает только один глаз, могли определять траекторию мяча и расстояние до него? И как человек, у которого видит только один глаз, может чувствовать глубину поля зрения при вождении автомобиля или управлении самолетом? Например, для посадки самолета, безусловно, требуется объемное зрение, хотя знаменитый пилот Вилли Пост видел только одним глазом.

ОТВЕТ • Предположим, профессиональный бэттер, стоя у «дома», должен отбить мяч битой, держа ее в правой руке. Чтобы следить за летящим к «дому» мячом, он должен быстро поворачивать свою линию зрения в правую сторону от питчера. Большинство игроков могут делать это до тех пор, пока мяч не окажется на расстоянии примерно 1,7 м от пластины «дома», после чего скорость требуемого поворота уже должна быть слишком большой для обычного игрока. Однако он все же сможет увидеть, как бита ударяет по мячу, если правильно рассчитает, где произойдет их встреча, и скачком переведет линию зрения в эту точку. Тед Вилльямс, видимо, умел это делать.

Есть еще один фактор, помогающий проследить за полетом мяча. Очевидно, система зрения способна определять направление движения объекта, даже если не может определить его положение. Эта способность является важным фактором выживания: обычно можно определить, движется ли объект к вам, даже если нельзя сказать точно, где в каждый данный момент он находится. Движущийся предмет воспринимается и в том случае, если видит только один глаз. Люди, у которых функционирует единственный глаз, могут играть в спортивные игры и пилотировать самолеты, но, если видят оба глаза, мозг может сравнить относительные движения, воспринимаемые каждым глазом. Например, если правый глаз видит, что движущийся объект смещается влево, а левый — что вправо, это значит, что объект движется прямо на вас.

Для стиля импрессионизма в живописи характерна определенная техника: краска накладывается отдельными мазками так, что объекты и фон теряют четкость очертаний. Импрессионисты часто работали на пленэре. Основатель этого направления Клод Моне знаменит своими пейзажами и сценами под открытым небом. Со временем в его картинах начали преобладать теплые, красные и желтые, цвета, а холодные цвета противоположного края спектра постепенно исчезали. Хотя импрессионизм, безусловно, является ярким художественным течением, мог ли он возникнуть в силу каких-то физических или физиологических причин? Чем объясняется смена цветовой гаммы на картинах Моне?

ОТВЕТ • Многие представители этого направления имели дефекты зрения. Некоторые из них страдали близорукостью, то есть изображаемые объекты они видели расплывчатыми. Именно такими — размытыми и туманными — и предстают перед нами образы на полотнах импрессионистов. Известно, что по крайней мере один художник-импрессионист, работая, ставил холст на расстоянии вытянутой руки, чтобы он тоже был не в фокусе. У других, например Моне, была катаракта (помутнение хрусталика), которая мешала видеть дальше нескольких метров. Вероятнее всего, это была ядерная катаракта, которая поглощает цвета, относящиеся к синему концу спектра, и пропускает желто-красный свет, что объясняет преобладание желто-красного цвета в его более поздних работах. После хирургической операции по удалению катаракты Моне, взглянув на свои прежние желто-красные картины, пришел в ужас и грозился уничтожить или переписать их.

Пуантилистические картины, такие как полотно Жоржа Сёра «Воскресный день на острове Гранд-Жатт», написаны не обычными мазками, а маленькими разноцветными точками. Если вы подойдете к картине вплотную, то сможете разглядеть точки, но по мере того, как вы будете отходить от нее все дальше, точки постепенно сольются, и в какой-то момент их уже невозможно будет различить. Более того, цвет, который вы видите в любом месте картины, может измениться, когда вы отойдете от полотна. Что вызывает это изменение цвета?

ОТВЕТ • Когда свет проходит через круглый зрачок, он дифрагирует, то есть лучи отклоняются от прямолинейного направления, и образуется интерференционная картина. Если смотреть на точечный источник света, из-за дифракции на сетчатке образуется круглое изображение этого источника. Если вы рассматриваете два соседних источника света, каждый из них пытается сформировать собственное круглое изображение, но, если источники расположены слишком близко, изображения перекроются, и вы сможете увидеть только изображение слившихся источников. Таким образом, расстояние между источниками, при котором начинают перекрываться их изображения, — это ваш предел разрешения двух источников света как отдельных точек.

Две соседние цветные точки в пуантилистической картине служат двумя источниками света. Предположим, что это точки разного цвета. Если вы стоите прямо перед картиной, точки расположены достаточно далеко друг от друга, на сетчатке формируются отдельные их изображения, и вы видите истинные цвета точек. Когда вы отодвигаетесь от картины, изображения точек в какой-то момент начинают перекрываться, и вы уже не можете их различить. Цвет, который мозг создает в сознании, является результатом аддитивного сложения цвета точек, когда складываются потоки излучения, идущие от отдельных точек. Предположим, что пурпурная (смесь синего с красным) точка расположена рядом с желтой точкой. Комбинация этих двух цветов (пурпурного и желтого) воспринимается как розовая. Таким образом, художник-пуантилист использует нашу зрительную систему для создания цветовой гаммы своей картины.

Традиционная картина маслом обычно более темная, чем та, что написана точками, потому что ее цвет зависит от смеси красок в масляном слое, причем каждая краска поглощает часть излучения (субтрактивное сложение цветов). Свет должен пройти сквозь этот слой, отразиться, а затем пройти через слой обратно, чтобы попасть в глаза. Когда в слой краски добавляется больше красителя, свет, выходящий из картины, становится менее ярким. Поскольку в пуантилистической картине цвета смешиваются в вашем мозге, а не на холсте, свет при отражении от такой картины меньше теряет в яркости.