Лекторій

Парадокси
світла

Фізики жартують, що «світло – це темна пляма в науці». Оскільки в кожному жарті, як відомо, є лише частка жарту, то це можна вважати першим парадоксом світла. Справді, ще й сьогодні вчені не знають, чому світло поводиться саме так, а не інакше. Тому приймають факти, як постулати, бездоказово, як, наприклад, швидкість світла. Якщо серйозно, то світлом називають електромагнітні хвилі видимого спектру. Тобто, – це електромагнітне випромінювання у певному діапазоні частот 4...7,5⋅1014 Герц, що відповідає діапазону довжин хвиль від 380 до 780 нм (нанометрів). Хто підзабув фізику, 1 нм = 10-9 м (одна мільярдна частинка метра, або одна мільйонна частинка міліметра). Саме цей діапазон частот електромагнітного випромінювання є не тільки найменш шкідливим, але й корисним для живих організмів (можливо не для всіх, але для людини так точно!). Всі інші частоти, як нижчі, так і вищі є набагато шкідливішими. Парадокс другий – хвиля чи корпускула (частинка)? В макросвіті кожен предмет чи явище є чимось одним – хвилею або частинкою (корпускулою). А світло, уявіть собі, є одночасно і тим, і іншим. Тому його пояснюють за допомогою «корпускулярно-хвильової теорії» (т. зв. дуалізм). Світло народжується (виникає, випромінюється) у вигляді найменшої частинки – фотона, а далі... «забуває», що воно частинка і поширюється у вигляді хвилі (чим не метелик з личинки?). І це чудово, бо для переміщення частинки, якою б вона не була маленькою, потрібна енергія, яка не безмежна, тому далеко не полетиш. А от хвиля поширюється у вакуумі без затрат енергії – це в неї спосіб існування такий. Але, щойно така хвиля потрапляє на непрозору поверхню, вона або відбивається від неї, або тут же повертається знову на фотон, який віддає свою енергію молекулі чи електрону і зникає («помирає»). Завдяки цій «хитрості» світло може «мандрувати» Всесвітом мільярди років з найбільшою можливою швидкістю – швидкістю світла. Парадокс третій – швидкість світла. Якщо ви їдете своєю автівкою зі швидкістю 100 км/год., а потужна автівка наздоганяє вашу, бо їде зі швидкістю 120 км/год., то очевидно, що швидкість однієї автівки відносно іншої (відносна швидкість) дорівнює 20 км/год. Саме з цією швидкістю потужна автівка наближається до вашої. Якщо ж зі швидкістю 100 км/год. інша автівка їде вам назустріч, то ви зближаєтесь, а потім віддаляєтесь з відносною швидкістю 200 км/год. Очевидні речі – проста арифметика. Однак, у випадку зі світлом така арифметика не працює. Якщо уявити, що ви рухаєтесь космічним кораблем у Всесвіті разом з променями світла, то незалежно від швидкості руху вашого корабля (навіть рівній швидкості світла) і напрямку вашого руху (попутно, чи назустріч світлу) ваша відносна швидкість залишиться незмінною – приблизно 300 тис. км/с. Це і є швидкість світла, і в цьому суть теорії відносності Ейнштейна. Парадокс четвертий – фізика і лірика, або скільки наук вивчають світло? Звичайно, насамперед не обійтись без фізики, що вивчає виникнення, поширення і зникнення фотонів (часточок світла). А як же математика? Без неї не обходиться жодна інша точна наука. А закони відбиття і заломлення світла вивчає цілий її розділ – геометрична оптика. Вплив світла на рослини вивчає ботаніка, а на живі організми, і на людський зокрема, – біологія. Світло настільки важливе в нашому житті (та й саме життя в тому вигляді як ми його знаємо, неможливе без світла), що його вивчення просто не поміщається в рамки однієї науки. Та хіба лише науки? А мистецтво (Рембрандт з його світлом і тінню), театр, поезія («Два кольори...»), дизайн (світловий дизайн), архітектура – хіба вони б обійшлись без світла? Ось чому світлотехніки – люди, що професійно займаються світлом, – це ерудити, з глибокими знаннями в різних галузях науки і техніки, а крім того, небайдужі до мистецтва, поезії, культури, словом, «два в одному» – фізики і лірики водночас, які готові своїми знаннями та емоціями ділитися з оточенням! Зеновій Монастирський, доктор технічних наук