Наука плоского мира IV: Судный день

Теперь давайте поразмышляем о радуге. Здесь дела обстоят немного сложнее. Каждого из своих шести детей Джек отправил в школу, чтобы задать учителям один и тот же вопрос: «Как возникает радуга?». Во всех шести случаях учителя дали ответ, который мы (в другой книге) окрестили «ложью для детей» [32]: «Капля похожа на маленькую призму, а призма, как вам известно, расщепляет световой луч на несколько цветов». «Нет», отвечали дети Джека, «свет расщепляют только острые края призмы, а у дождевых капель острых краев нет. Но вообще-то преломление света в дождевых каплях нам понятно; мы хотели узнать, как в небе появляется такая красивая дуга». И тогда все учителя разными словами ответили: «Не знаю», а двое добавили: «Когда узнаешь, расскажи и мне, пожалуйста», чем заслужили солидный бонусный балл.

Насчет острых краев призмы дети были неправы: свет преломляется даже на скругленных углах. Но они совершенно справедливо сосредоточили внимание не на цветах радуги, а на ее форме. Пока вы не дадите объяснение формы, вы не поймете, почему цвета, испускаемые миллионами дождевых капель, не смазывают друг друга.

Реальная физика явления довольно сложна, хотя и была известна Декарту. Проходя через дождевую каплю, солнечный свет преломляется (и расщепляется на несколько цветов), а затем меняет направление (в результате полного внутреннего отражения) и движется обратно в сторону Солнца, причем лучи разных цветов продолжают отдаляться друг от друга. Применив кое-какую замысловатую геометрию, можно показать, что в этом случае наблюдается эффект фокусировки, так как поведение лучей, проникающие внутрь капли, зависит от точки их падения. Большая часть лучей определенного цвета концентрируется в виде «пучков», расположенных под углом около 670 по отношению к первоначальному направлению. Этот угол зависит от длины световой волны, то есть от ее цвета. Таким образом, встав спиной к Солнцу, вы увидите разноцветный букет световых лучей, которые, пройдя через дождевые капли, движутся в вашу сторону и образуют в небе дугу окружности с углом 670. Тот, кто стоит на метр правее, видит не ваши капли, а капли, соответствующие другой окружности, также расположенной на метр правее вашей.

Много лет тому назад, когда мир был еще юн, Джек учился на раввина и вырос с более-менее твердой верой в Бога, Авраама и завет между ними (Бытие, 9:13). Он восхищался радугой тогда и продолжает восхищаться сейчас. Какая замечательная идея и какой сложный способ для ее реализации. Да и разве свет не преломлялся ровно таким же образом еще до заключения завета? Теперь он видит в радуге одно из украшений материального мира процессы, которые вызывают восхищение и, на первый взгляд, кажутся маловероятными, или эволюция программы развития лягушек, которая должна справляться с сильными перепадами температуры и требует генома, который по длине превышает человеческий. Он не воспринимает их как дело рук Бога, и тем не менее, выражает свою признательность. Он действительно хотел бы знать, есть ли на свете существа, помимо людей, которые способы наслаждаться видом радуги, или испытывать наслаждение как таковое. Но радуги были «на своем месте» задолго до появления людей. Возможно, они доставляли удовольствие цивилизации крабов («Наука Плоского Мира», глава 31, «Огромный прыжок в сторону»).

То же самое касается и причинной обусловленности радуги сложная физика и результат, достойный восхищения.

Теперь подошла очередь по-настоящему сложной причинно-следственной связи включение света. Думаете, это тоже просто? Вовсе нет. Из освещенного коридора вы заходите в комнату, где есть выключатель. Дальше нейроны выполняют какие-то хитроумные действия, задействуют разные сенсорные и моторные штуки, и в результате мышцы, находящиеся в вашей руке, поднимают ее таким образом, чтобы ваш палец привел в действие выключатель. Вы нажимаете выключатель (или поворачиваете, или делаете что-нибудь еще) и замыкаете электрическую цепь. Теперь переменный ток может проникнуть в контур, соединенный с электрической лампой, в которой, вероятно, имеется нить накаливания нить мгновенно разогревается примерно до 3 000 °C, выделяя огромное количество тепла и довольно большое количество света. На ее месте могла оказаться флуоресцентная трубка или светодиодная лампа с более эффективной светоотдачей, то есть излучающая меньше тепла.

Нам нужно не только задуматься о том, как вы заставляете свой палец нажать на выключатель, но еще и понять, как электросистема может, ничего не делая, просто дожидаться того момента, когда вы приведете ее в действие.