Занимательная физика. Книга 1

Опыт особенно хорошо удается, если владелец шляпы сам не нагибается для указания высоты, а лишь говорит вам, в каком месте стены сделать пометку. Разумеется, опыт можно проделывать не только с шляпой, но и с настольной лампой, книгой и т. п. предметами, которые мы обычно видим на уровне наших глаз.

Причина ошибки станет понятна, если вспомним, как сокращаются линии, когда мы смотрим на них вдоль.

Удлиненные надписи и картины

Вот еще один образчик подобного сокращения. Что означает воспроизведенный на рис. 140 странный узор? Как будто просто ряд линий, испещренных черными марашками. Но попробуйте взглянуть на него снизу так, чтобы взгляд ваш скользил вдоль лини. Вы без труда прочтете:

ФИЗИКА

Если бы эта надпись была сделана где-нибудь на очень высоком здании, то проходящие по улицам легко читали бы «физика» – даже не подозревая, какой странный вид имеет эта надпись, когда на нее смотрят с лица.

Вы можете сделать отсюда, между прочим, практический вывод, что вывески на верхних этажах домов должны состоять из удлиненных букв, – иначе перспективное сокращение сплющит их до того, что они сделаются неудобочитаемы.

То же относится и к статуям, рисункам и разного рода лепным украшениям. Архитекторы, зная эту особенность нашего зрения, принимают ее в расчет при украшении очень высоких зданий и намеренно преувеличивают все вертикальные размеры статуй и картин. Так, если хотят, чтобы ландшафт, помещенный на высокой стене, рисовался наблюдателю в виде, изображенном на рис. 142, то должны придать ему довольно уродливый вид, вроде изображенного на рис. 141.

Рис. 140. Загадочная надпись.

Рис. 141. Рисунок с удлиненными линиями.

Рис. 142. Тот же рисунок при рассматривании снизу вверх.

Размеры башенных часов

Ту ошибку, которую сделал ваш приятель при оценке высоты шляпы, мы делаем постоянно при определении размеров предметов, помещенных очень высоко. Мы всегда преуменьшаем величину статуй, поставленных на высоких колоннах или украшающих фасады высоких домов. Особенно характерна ошибка, которую мы делаем при определении размеров башенных часов. Мы знаем, что они очень велики, – и все же наше представление об их величине значительно ниже действительности. Прилагаемый рисунок изображает знаменитые часы Вестминстерского аббатства, перенесенные на Лондонскую улицу. Вы видите, что два трамвайных вагона, поставленные один на другой, не достигают высоты этих часов. Люди кажутся букашками в сравнении с ними. И взглянув на рисующуюся вдали башню аббатства, вы отказываетесь верить, что виднеющийся на них маленький белый квадрат есть именно эти часы.

Рис. 143. Часы Вестминстерского аббатства, поставленные на мостовую.

Белое и черное

Взгляните издали на рис. 144 и скажите: сколько черных кружков могло бы поместиться в свободном промежутке между нижним кружком и одним из верхних кружков – четыре или пять? Скроее всего вы ответите, что четыре кружка уместятся свободно, но для пятого, пожалуй, места уже недостанет. Когда же вам скажут, что в промежутке помещается ровно три кружка, не более, – вы не поверите. Возьмите же бумажку или циркуль и убедитесь, что вы неправы.

Рис. 144. Пустой промежуток между нижним кружком и каждым из верхних кажется больше, нежели расстояние между наружными краями верхних кружков. В действительности же расстояния равны.

Эта странная иллюзия, в силу которой черные участки кажутся нашему глазу меньше, нежели белые такой же величины, носит название «иррадиации». Она зависит от несовершенства нашего глаза, который как оптический аппарат не вполне отвечает строгим требованиям оптики. Его преломляющие среды не дают на сетчатке тех резких контуров, которые получаются на матовом стекле хорошо наставленного фотографического аппарата: вследствие так называемой сферической аберрации каждый светлый контур окружается светлой каймой, которая увеличивает его размеры на сетчатой оболочке глаза. В итоге светлые участки всегда кажутся нам больше, чем равные им черные.

В своем «Учении о цветах» великий поэт Гёте, который был зорким наблюдателем природы (хотя и не всегда достаточно осмотрительным физиком-теоретиком), пишет об этом явлении так:

«Темный предмет кажется меньше светлого той же величины. Если рассматривать одновременно белый круг на черном фоне и черный круг того же диаметра на белом фоне, то последний нам покажется примерно на ¹/₅ меньше первого. Если черный круг сделать соответственно больше, они покажутся равными. Молодой серп Луны кажется принадлежащим кругу большего диаметра, чем остальная темная часть Луны, которая иногда бывает при этом различима («пепельный свет» Луны. – Я. П.). В темном платье люди кажутся тоньше, чем в светлом. Источники света, видимые из-за края, производят в нем кажущийся вырез. Линейка, из-за которой появляется пламя свечи, представляется с зарубкой в этом месте. Восходящее и заходящее Солнце словно делает выемку в горизонте».