Растения поглощают красный и синий свет и отражают зеленый, поэтому представляются нам зелеными. Все зависит от того, свет какой части спектра и в каком количестве отражает данный «цвет». То, что поглощает синий свет и отражает красный, кажется нам красным; то, что поглощает красный свет и отражает синий, кажется синим. Предмет, который воспринимается нами как белый, практически одинаково отражает свет всех цветов. Это относится и ко всему серому и черному. Разница между черным и белым не в цвете, а в количестве отраженного света. Все относительно.
Наверное, самый яркий природный материал – свежевыпавший снег. Но и он отражает лишь около 75 % падающего на него солнечного света. Обиходный черный материал, например черный бархат, отражает считаные проценты света. «Противоположны как черное и белое» – это логическая ошибка. В сущности, черное и белое есть одно и то же, различие между ними не в цвете, а в относительном количестве отраженного света.
Большинство «белых» людей далеко не так белы, как свежевыпавший снег, или хотя бы белый холодильник, а большинство «черных» светлее черного бархата. Это относительные, неточные, обманчивые характеристики. Люди сильно отличаются отражательной способностью – показателем того, какой процент светового потока отражает кожа. Пигментацию кожи обеспечивают главным образом молекулы органического соединения под названием меланин, которое организм вырабатывает из тирозина – аминокислоты, входящей в состав белков всех живых организмов. Альбиносы имеют врожденное заболевание, вследствие которого меланин не вырабатывается. Их кожа и волосы имеют молочно-белый оттенок, радужки глаз розовые. Животные-альбиносы в природе редки, поскольку их кожа не обеспечивает достаточной защиты от солнечного излучения и у них отсутствует защитная окраска. Долго альбиносы не живут.
Подавляющее большинство жителей США коричневые. Свет, лучше всего отражаемый нашей кожей, несколько смещен в красную область видимого спектра. Людей с активной выработкой меланина так же бессмысленно определять «цветными», как людей, в коже которых меланина мало, – «обесцвеченными».
Заметные различия в цвете кожи наблюдаются только в видимом диапазоне и близких к нему частотах. Уроженцы Северной Европы и Центральной Африки одинаково черны в ультрафиолетовом и инфракрасном излучении, поскольку практически все органические молекулы, не только меланин, поглощают его. Такая аномалия, как белая кожа, в принципе возможна исключительно в видимом спектре, для которого проницаемы многие молекулы. В большей части спектра все люди черные
[11].
Солнечный свет представляет собой смешение волн с частотами, соответствующими всем цветам радуги. Желтого света в нем несколько больше, чем красного или синего, и это одна из причин того, что Солнце кажется нам желтым. Предположим, волны всех этих цветов попадают на лепесток розы. Почему он выглядит красным? Потому что все остальные цвета, кроме красного, преимущественно поглощаются им. Когда световой поток падает на розу, волны беспорядочно рассеиваются под поверхностью лепестков. Как в примере с ванной, при каждом соударении волна ослабляется, но всякий раз волны синего и желтого света поглощаются сильнее красных. В итоге после множества внутренних отражений обратно в воздух излучается больше красного света, и мы созерцаем прекрасную алую розу. С голубыми или фиолетовыми цветами происходит то же самое, с той разницей, что их лепестки поглощают преимущественно красный и желтый свет, а отражают синий и фиолетовый.
За поглощение света в лепестках таких цветов, как розы и фиалки – настолько ярко окрашенных, что являются тезками соответствующих оттенков, – отвечает особый органический пигмент, антоцианин. Примечательно, что типичный антоцианин имеет красный цвет в кислой среде, синий – в щелочной и фиолетовый – в воде. Таким образом, розы красны, потому что содержат антоцианин и имеют легкую кислую реакцию, фиалки фиолетовы благодаря антоцианину и легкой щелочной реакции. (Я пытался обыграть этот факт в каламбурах, но не преуспел.)
Синие тона даются Природе трудно. Редкость синих скал или песков на Земле и других планетах говорит сама за себя. Синие пигменты с необходимостью имеют весьма сложное строение: антоцианин состоит из двух десятков расположенных определенным образом атомов, каждый тяжелее атома водорода.
Живые существа пользуются цветом очень изобретательно. Растения поглощают солнечный свет и путем фотосинтеза добывают пропитание буквально из воздуха и воды. Птенцы яркой окраской глоток указывают родителям, куда совать пищу. Бывает окраска, привлекающая особей противоположного пола и насекомых-опылителей, бывает маскировочная или отпугивающая. Есть у цвета и чисто эстетическая функция, во всяком случае для человека. Но все это возможно исключительно в силу физических особенностей звезд, химического состава воздуха и изящной сообразности процесса эволюции, обеспечившего нам совершенную гармонию с физической средой.
Когда мы изучаем иные миры, состав атмосферы или рельеф других планет – пытаемся понять, почему атмосферная дымка спутника Сатурна Титана коричневая, а похожая на дынную корку поверхность Тритона, спутника Нептуна, розовая, – то опираемся на свойства световых волн, по сути, мало отличающихся от концентрических кругов на воде в ванне. Все видимые нами цвета, будь то на Земле или за ее пределами, определяются длиной волны преимущественно отраженного света. Так что образ Солнца, ласкающего все сущее в пределах достижения своих лучей, представление о солнечном свете как о взоре божества не только поэтическая метафора. Тем не менее капля воды, падающая в ванну, гораздо лучше и точнее объясняет физику света.
Глава 5
Четыре вселенские загадки
Когда вверху не названо небо,
А суша внизу была безымянна…
Тростниковых загонов тогда еще не было,
Тростниковых зарослей видно не было,
Когда из богов никого еще не было,
Ничто не названо, судьбой не отмечено,
Тогда в недрах зародились боги…
– «Энума элиш»
[12], древневавилонский эпос о сотворении мира, 2500–2000 гг. до н. э.
[13] Каждая цивилизация создает миф о сотворении мира, пытаясь осмыслить происхождение Вселенной и всего, что в ней есть. По большей части эти мифы не более чем вымысел. Есть такой миф и у нас с вами. Он, однако, опирается на точные научные данные.
