Таким образом, мало того, что радуга не привязана ни к какому определенному «месту», где феи могли бы упрятать горшок с золотом, но и самих радуг столько же, сколько глаз, смотрящих на ливень. Разные наблюдатели, глядящие на него из различных точек, собирают свои собственные, персональные радуги из света, который исходит от разных наборов дождевых капель. Строго говоря, даже каждому вашему глазу видится своя, отдельная радуга. А если мы едем по дороге и любуемся «одной и той же» радугой, то в действительности перед нами проходит серия из множества радуг, быстро сменяющих одна другую. Думаю, знай Вордсворт обо всем этом, он усовершенствовал бы свои строки «Займется сердце, чуть замечу / Я радугу на небе»[24] (хотя должен сказать, что последующие строки трудно было бы сделать еще прекраснее).
Дополнительная сложность заключается в том, что сами кап ли тоже не стоят на месте: они падают либо сносятся ветром. Так что конкретная дождинка может пролететь сквозь полосу, испускающую для вас, скажем, красный свет, и очутиться в желтой области. Но вы по-прежнему будете видеть красную полосу, словно ничего и не сдвигалось, поскольку на смену ушедшим каплям приходят новые. Ричард Уилан в своей очаровательной «Книге радуг» (1997 г.), откуда я почерпнул многие «радужные» цитаты, приводит слова Леонардо да Винчи:
Применяй то же правило, какое обнаруживается при образовании солнечными лучами радуги, иначе ириды. Эти цвета зарождаются в движении дождя, так как каждая капелька изменяется в своем падении в каждый цвет этой радуги[25]
«Трактат о живописи» (1490-е гг.)Видимая нами иллюзорная радуга стоит твердо как скала, хотя создающие ее капли падают вниз и развеиваются ветром. Кольридж писал:
Незыблемая радуга посреди быстро движущихся, мельтешащих града и мороси. Какое соединение картин и ощущений: немыслимое постоянство в окружении стремительных превратностей бури! Спокойствие дитя шторма.
(опубликовано в 1895 г.)Его приятель Вордсворт тоже был очарован неподвижностью радуги на фоне бурных потоков дождя:
Тем временем, уж я не знаю как,
Каким смешеньем облаков и ветра,
Но невредимой радуга взошла
И встала неподвижно
Романтическое обаяние радуги частично кроется еще и в том, что нам кажется, будто она всегда расположена вдали на горизонте гигантская недосягаемая дуга, удаляющаяся по мере нашего приближения. Однако у Китса «блеск радуги в волне прибрежной»[26] был близко. И если ехать на машине вдоль живой изгороди, то иногда можно увидеть радугу в виде полной окружности, имеющей всего несколько футов в диаметре[27]. (Полукруглыми радуги выглядят только потому, что их нижняя часть скрыта под линией горизонта.) А такой большой радуга нам кажется отчасти из-за иллюзии восприятия расстояния. Наш мозг проецирует ее изображение на небосвод, отчего оно увеличивается. Точно такого же эффекта можно добиться, если долго глядеть на яркую лампу, чтобы «запечатлеть» ее след на своей сетчатке, а затем «спроецировать» его вдаль, посмотрев на небо, изображение тоже как бы вырастет.
Есть и другие пленительные подробности, еще больше все усложняющие. Я описал, как свет проникает в дождевую каплю через верхнюю половину обращенной к солнцу поверхности, а выходит через нижнюю. Однако, конечно же, ничто не мешает свету входить и через нижнюю половину. При определенных условиях этот свет может дважды отражаться внутри сферической дождинки таким образом, что в итоге и он, также преломленный, выходит из нижней части капли и попадает в глаз наблюдателю, создавая вторую радугу с обратной последовательностью цветовых полос, расположенную примерно на 8 градусов выше первой. Само собой разумеется, что для каждого конкретного наблюдателя эти две радуги формируются разными множествами дождевых капель. Двойная радуга наблюдается нечасто, но наверняка Вордсворту иногда доводилось ее видеть, и в этих случаях, несомненно, его сердце занималось даже сильнее обычного. В принципе, бывает и большее количество дополнительных радуг правда, еще более бледных, расположенных концентрически, но увидеть их можно крайне редко. Неужели кто-то всерьез мог полагать, будто понимание того, что происходит внутри всех этих мириад падающих, искрящихся, отражающих и преломляющих свет капелек, способно чему-то повредить? В третьем томе своих «Современных художников» (1856 г.) Джон Рёскин написал:
Для большинства людей несведущее наслаждение приятнее осведомленного: приятнее созерцать небо как голубой свод, чем как темную пустоту, а в облаке видеть золотой трон вместо сырого тумана. Я часто задаюсь вопросом, может ли человек, разбирающийся в оптике, каким бы религиозным он ни был, испытывать при виде радуги такие же радость и благоговение, какие способен испытать неграмотный крестьянин. <> Нам не дано проникнуть в тайну ни единого цветка мы и не предназначены для этого. Напротив, научный поиск должен быть постоянно сдерживаем любовью к красоте, а точность знаний нежностью чувств.
Все это как-то добавляет правдоподобия тому предположению, согласно которому брачная ночь несчастного Рёскина была загублена ужасающим открытием, что у женщин есть лобковые волосы.
В 1802 году, за пятнадцать лет до «нетленного ужина» у Хейдона, английский физик Уильям Волластон провел эксперимент, аналогичный ньютоновскому, только на сей раз солнечный луч, прежде чем встретиться с призмой, должен был пройти через узкую щель. Спектр, получившийся на выходе из призмы, состоял из серии узких полос разного цвета. Полосы переходили одна в другую, образуя полный диапазон оттенков, однако то там, то сям по спектру были разбросаны тонкие темные линии, имевшие строго определенное местоположение. Позже эти линии исследовал и подробно описал немецкий физик Йозеф фон Фраунгофер, чьим именем они и были названы. Расположение фраунгоферовых линий представляет собой уникальный «отпечаток пальца» или, лучше сказать, «штрихкод», зависящий от химической природы вещества, через которое прошло излучение. Например, водород дает свой особый, характерный рисунок из линий и промежутков между ними, натрий свой, и так далее. Волластон увидел только 7 линий, Фраунгофер, чьи приборы были совершеннее, обнаружил 576, а современные спектроскопы различают до 10 000.
Уникальность «штрихкода» химического элемента заключается не только в расстояниях между линиями, но и в их местоположении на радужном фоне. Точно и детально «штрихкоды» водорода и всех прочих элементов объяснила квантовая теория, но здесь мы подходим к тому рубежу, где я вынужден извиниться и откланяться. Иногда мне кажется, что я способен оценить поэзию квантовой теории, но мне еще далеко до понимания, достаточно глубокого для того, чтобы объяснять ее другим. На самом деле не исключено, что никто по-настоящему не понимает этой теории возможно, потому что наш мозг был отлажен естественным отбором для выживания в мире больших и медленных предметов, где квантовые эффекты сглажены. Эту мысль хорошо изложил Ричард Фейнман, которому также приписывают следующее высказывание: «Если вы думаете, что понимаете квантовую теорию, значит, вы не понимаете квантовой теории!» Мне кажется, что я сильно приблизился к ее пониманию благодаря опубликованным фейнмановским лекциям, а также изумительной и сбивающей с толку книге Дэвида Дойча «Структура реальности» (1997 г.). (Особенно она сбивает с толку тем, что в ней трудно различить, где заканчивается общепризнанная физика и начинаются дерзкие умопостроения самого автора.) Но каковы бы ни были сомнения физиков относительно того, как толковать квантовую теорию, ее феноменальная способность точнейшим образом предсказывать результаты экспериментов несомненна. И к счастью, для целей настоящей главы нам достаточно знать то, что известно еще со времен Фраунгофера: каждому химическому элементу достоверно свойственен уникальный «штрихкод» из узких линий, определенным образом расположенных на фоне спектра.
Фраунгоферовы линии можно увидеть двумя способами. До сих пор я вел речь только о темных линиях на радужном фоне. Они возникают потому, что химический элемент, находящийся на пути у луча, поглощает световые волны определенных длин, избирательно отнимая их у видимого нами спектра. Но можно получить и аналогичный рисунок из ярких цветных линий на темном фоне, если заставить тот же самый элемент светиться как это бывает в тех случаях, когда он входит в состав какой-нибудь звезды.
Усовершенствование ньютоновского расплетания радуги, предложенное Фраунгофером, уже было известно, когда французский философ Огюст Конт написал о звездах следующие опрометчивые строки:
Никогда, никаким методом мы не сможем изучить их химический состав и минералогическую структуру Наше позитивное знание о звездах неминуемо ограничивается геометрией и механикой.
«Курс позитивной философии» (1835 г.)Сегодня, благодаря тщательному анализу фраунгоферовых штрихкодов в звездном свете, мы знаем в больших подробностях, из чего сделаны звезды, хотя перспективы посетить их вряд ли стали лучше, чем были во времена Конта. Несколько лет назад у моего друга Чарльза Симони состоялась дискуссия с бывшим председателем Федеральной резервной системы США. Этому господину было известно о том, как удивились ученые, когда НАСА удалось выяснить, из чего на самом деле состоит Луна. Раз Луна намного ближе звезд, рассудил он, значит, наши гипотезы относительно их состава должны быть еще менее обоснованными. Звучит убедительно, однако, как сумел объяснить ему доктор Симони, в действительности все обстоит с точностью до наоборот. Не имеет значения, как далеко от нас находятся звезды: они испускают свой собственный свет, вот что важно. А лунный свет это отраженный свет Солнца (говорят, что Дэвид Герберт Лоуренс отказывался верить этому факту, оскорблявшему его поэтические чувства), так что его спектр никак не помогает нам выяснить химическую природу Луны.
Современные приборы несравнимо совершеннее призмы Ньютона, и однако же сегодняшняя спектроскопия прямая наследница его расплетания радуги. Спектр испускаемого звездой света, в особенности фраунгоферовы линии, сообщает нам в мельчайших подробностях, какие химические вещества входят в ее состав. Также он сообщает нам о ее размерах, температуре и давлении. Все эти параметры лежат в основе исчерпывающей классификации звезд, отводящей нашему Солнцу свое особое место в гигантском звездном каталоге: желтый карлик класса G2V. Процитирую научно-популярный астрономический журнал «Небо и телескоп» (1996 г.):