Физика и жизнь. Законы природы: от кухни до космоса - Элен Черски

Джек Филлипс продолжал заполнять ночной эфир импульсами радиоволн, передавая координаты «Титаника» каждому, кто их мог принять, пока вода не захлестнула радиорубку. Джек Филлипс не выжил, однако использование системы дальней радиосвязи позволило выжить 706 пассажирам и членам экипажа из 2223 человек, находившихся на борту. Многим из этих 706 счастливчиков удалось дожить до того времени, когда эфир вокруг нашей планеты превратился в настоящую какофонию из радиоволн, используемых в системах радиосвязи. В наши дни степень этой какофонии выросла многократно, но именно благодаря ей человечество взаимосвязано, как никогда прежде.

Электромагнитные волны правят нашим миром. Это тот механизм, который доставляет нам крохотную долю энергии Солнца, питающей нашу планету. Электромагнитные волны – мост, соединяющий нас со Вселенной. Но в прошлом столетии наша цивилизация начала разрабатывать новые взаимоотношения с комплексом всех возможных световых волн, всем электромагнитным спектром. Если когда-то мы были лишь пассивными потребителями, признательными за энергию и информацию, которая нечаянно попадала к нам в руки, то сегодня мы плодовитые производители и пользователи электромагнитных волн. Наше невероятно возросшее умение обращаться с электромагнитными волнами раскрыло перед нами колоссальные возможности по контролю практически за всем, что происходит в мире, способность почти мгновенно передавать информацию в любую точку планеты и возможность общаться прямо сейчас с любым ее жителем, имеющим мобильный телефон.

Но разобраться в этом нашествии волн можно лишь при условии, что вы знаете, как из всего множества передаваемых сообщений выделить именно то, которое предназначено вам. К счастью, решение проблемы заключено в самих волнах, и вам не требуется какое-то специализированное оборудование, чтобы в этом убедиться.

Национальный парк Грейт-Смоки-Маунтинс в штате Теннеси потрясает чередой долин и горных вершин, покрытых лесом. Безмятежность и величественное спокойствие этого леса производили особенно сильное впечатление, поскольку, чтобы сюда добраться, нам пришлось проехать через город, где родилась и провела свои детские годы Долли Партон. Разумеется, я немало слышала об этой великой певице в стиле «кантри», но была потрясена видом Долливуда, огромного тематического парка, созданного в честь Теннеси, музыки «кантри», верховой езды и, конечно, самой Долли Партон. Красные ковбойские шляпы, богато декорированные гитары и всепроникающий фон музыки в стиле «кантри», буквально пропитавший окружающие города, копны рыжих волос на головах, винтажные джинсовые костюмы и безграничное южное гостеприимство. Бурбон после ужина показался нам неким культурным императивом, хотя, по правде говоря, я предпочла бы ковбойскую шляпу. Но все изменилось, когда на следующий день мы отправились в горы. В лес стекались толпы людей, груженых шезлонгами, сумками с бутербродами и термосами. Они устраивались поудобнее на лужайках в надежде стать свидетелями необычного явления природы. Все, что могло нарушить полную темноту, помешало бы предстоящему зрелищу, поэтому все огни были погашены, а мобильные телефоны и фонари выключены. С наступлением ночи начался танец светлячков. Лес озарился вспышками миллионов крошечных насекомых, обменивающихся друг с другом световыми сигналами. Мы надеялись снять здесь научно-документальный фильм. На то, чтобы запечатлеть это событие, у нас была всего одна ночь. Чтобы снять такой документальный фильм, необходимо было переходить с места на место и видеть, куда мы идем. Нам сказали, что для этого лучше пользоваться фонарями с красным фильтром, поскольку красный свет не потревожит светлячков так, как обычный белый. Итак, мы крались по лесу, время от времени освещая путь красным фонарем. Примерно к часу ночи светлячки в основном завершили свой спектакль, а мы приготовились снять последний фрагмент. Пока режиссер и оператор настраивали освещение, я закрепила на голове красный фонарь, устроилась на небольшой поляне, укрывшись от холода под светонепроницаемым куском ткани, и стала наскоро сочинять текст, которым должен был сопровождаться видеоряд фильма. Когда режиссер и оператор подготовились к съемке, я выбралась из укрытия, чтобы присоединиться к ним, и открыла блокнот, решив еще раз пробежать глазами подготовленный текст. Но под белым светом налобного фонаря режиссера я не смогла прочитать свои заметки: на странице было два текста – один в красном, другой в синем цвете, причем располагались они один поверх другого. Читать эти каракули было невозможно.

Если бы вы хотели продемонстрировать, насколько разделены между собой разные длины волн, трудно было бы придумать более подходящий пример, чем этот. Я поняла, что ранее в тот же день что-то писала на этой странице красными чернилами. При белом освещении на белой бумаге довольно удобно читать текст, написанный красными чернилами. Но при красном свете моего фонаря красные чернила стали невидимы. Белая бумага отражала красный свет обратно в мои глаза. И красные чернила также отражали его туда же. В красном свете моего фонаря страница выглядела пустой, поскольку красный свет одинаково отражал в мои глаза все, что на ней было. В результате я написала новые заметки на той же странице синими чернилами. Я могла видеть этот текст, потому что он не отражал красный свет, вследствие чего возникал контраст между чернилами и бумагой. Если бы я посмотрела на эту страницу в свете синего фонаря, то смогла бы увидеть текст, написанный красными чернилами, но не видела бы синего. Точно так же как я настраиваю радиоприемник на нужную волну, вращая ручку настройки, я могла бы читать один из двух текстов, выбирая цвет освещения. У красного света длина волны больше, чем у синего. Выбирая длину волны, на которую я хотела настроиться, я выбирала информацию, которую мне нужно было получить.

По сути, это можно рассматривать как полную аналогию настройке на радиостанцию. Большинство используемых нами способов обнаружения света (и других видов волн) сводятся к выявлению лишь очень узкого диапазона длин волн. Если среди окружающих нас волн присутствует волна, выходящая за границы этого диапазона, то мы даже не узнаем о ее существовании. Случай с моим блокнотом подтвердил, что это правило касается видимых цветов, но оно также верно и для невидимых. Окружающий нас мир переполнен всевозможными световыми волнами, и все они накладываются друг на друга подобно заметкам на странице моего блокнота. Эти световые волны не взаимодействуют между собой и не изменяют другие цвета вокруг. Световые волны разной длины совершенно независимы друг от друга. Вы можете предпочесть радиоволны с самой большой длиной (то есть настроиться на них) и слушать одну из радиостанций, вещающих в длинноволновом диапазоне. Или можете нажать кнопку на пульте дистанционного управления, которая посылает сигналы в инфракрасном диапазоне волн, воспринимаемые только вашим телевизором. Или можете написать на листе бумаги заметки красными чернилами. Или решите подождать, пока ваш смартфон определит Wi-Fi-сети, доступные в том месте, где вы находитесь (каждая такая Wi-Fi-сеть, по сути, представляет собой трансляцию, осуществляемую на определенной длине волны, правда, в данном случае речь идет о сверхвысокочастотном диапазоне волн). Мы постоянно пребываем в эпицентре этой информационной какофонии, представляющей собой нагромождение волн разной длины. Чтобы узнать, есть ли среди них интересующая вас информация, нужно попытаться отыскать ее подходящим способом. Мы рисуем свою картину окружающего мира лишь в очень узком диапазоне длин волн – в видимых цветах радуги. Но на эти видимые цвета никак не влияют остальные окружающие нас, но невидимые цвета.