1.1. Обыденные представления о цвете и свете

Представление о свете и цвете как физических свойствах материальных тел и излучений формируется у человека на основе многолетнего личного зрительного опыта. Житейское понятие о природе цвета и света отражается в обыденной речи, которая формируется под влиянием нашего жизненного опыта. Мы говорим: «синее море», «красное яблоко», «зеленая трава», «желтый одуванчик», «белый телефонный аппарат», и т. п. То есть цвет определяется как свойство внешнего объекта, как физическая характеристика, аналогичная весу, плотности, материалу, из которого сделан объект. Совершенно также мы относимся и к световому излучению. Мы говорим: «яркий свет прожектора», «голубой свет луны», «тусклое мерцание звезд», «красный свет светофора», определяя свет и цвет как характеристики источника излучения.

«Объектность» восприятия характеризует тот факт, что субъективные (психические, феноменальные) образы нашего восприятия или «перцепты» обычно представлены сознанию как объекты среды, отождествляются с предметами внешнего мира. Причем это не зависит от того, вызываются эти образы реальными объектами, сновидениями или носят галлюцинаторный характер. Когда мы смотрим на светофор, мы отчетливо видим, что это объект, находящийся «во вне», отдельный от нас, и что именно светофор излучает красный свет. В темной комнате солнечный луч, проникнув через маленькое отверстие в шторе, предстает нам в виде отдельного объекта — желтой светящейся нити, и эта наглядная картина, знакомая с детства, служит ярким свидетельством того, что свет и цвет имеют физическую, объектную природу. И хотя тот же самый опыт убеждает нас, что все видимое становится таковым благодаря зрению, мы легко объясняем эту двойственность как сочетание объективных и субъективных условий, определяющих наше восприятие. Интуитивно мы рассуждаем примерно так: «Конечно, чтобы увидеть красный автомобиль, нужно иметь глаза, но ведь нужно иметь и сам красный автомобиль, чтобы

увидеть его красным, а если автомобиль зеленый, то имей хоть сто глаз, а красного не увидишь».

В этих рассуждениях словосочетание «красный автомобиль» представляет понятие такого же порядка, как, например, словосочетание «реактивный автомобиль» или «легковой автомобиль». То есть быть красным — это свойство самого объекта, а зрительная система только актуализирует это объективное свойство субъекту. Это означает, что для обыденного опыта свет и цвет безусловно связаны со зрением, но не генетически, то есть они не порождаются зрением, а только передаются. Порождаются они объектом как его физические свойства, не зависимые от зрения. (Вопрос, а каким бы мы увидели красный автомобиль, если бы у нас было бы другое (например, дихроматическое) зрение, обычно не задается, поскольку ответ на первый вопрос кажется исчерпывающим.)

Такие рассуждения убедительно поддерживаются нашей практикой крашения. Нанося на предмет краску и меняя его цвет, мы практическим путем доказываем себе, что цвет может иметь свое объектное существование.

Очевидность и достоверность обыденных представлений о природе света и цвета совершенно аналогична очевидности и достоверности наших наблюдений над движением Солнца вокруг Земли. Однако научный опыт убеждает, что действительная природа явлений, которые мы наблюдаем в окружающем мире, всегда оказывается более сложной, чем это следует из непосредственных наблюдений. Познать природу явлений можно только путем научных, экспериментальных исследований. Поэтому нет ничего удивительного, что и представления о природе света и цвета, основанные на обыденном опыте, оказались также несостоятельными.

1.2. Понятие света и цвета в физике

Термины «свет» и «цвет» очень широко используются в различных разделах физики, где они обозначают некоторые виды электромагнитного излучения. Термином «свет» в современной физике чаще всего обозначают электромагнитное излучение в диапазоне от 400 до 700 нм (т. е. видимую часть спектра излучений), но нередко термин «свет» используется и для обозначения других участков спектра, невидимых глазом. Например: «Оптика — это раздел физики, занимающийся изучением природы света, законов его распространения и взаимодействия с веществом....

Под светом будем иметь в виду электромагнитное излучение в интервале длин волн от 0,1 А до порядка Электромагнитное излучение с длинами волн в области от воспринимается непосредственно глазом и называется видимым светом» (Годжаев Н. М. Оптика. М., 1977).

Термин «цвет» в физике обычно используется для обозначения монохроматического или узкополосного излучения. Например, выражение: «Призма разлагает белый свет на цветные лучи» —

является очень распространенным в физической литературе (Вавилов С. И. Глаз и солнце. М., 1976).

Отсюда понятно, что когда физик говорит о природе света или цвета, то он имеет в виду не проблему, почему мы один набор электромагнитных волн видим как красный цвет, другой как желтый, третий не видим, но чувствуем как тепло, а четвертый вообще никак не ощущаем, а подразумевает под этим свойства и закономерности электромагнитного излучения самого по себе, безотносительно к тому, что мы видим в обычной жизни.

Представим себе ситуацию, когда физики решили провести эксперимент с инфракрасным излучением и совершенно случайно здесь оказался посторонний человек.

— Включить свет.

— Готово, — отвечает лаборант и включает установку инфракрасного излучения. Физик смотрит на приборы.

— Так, хорошо! ... Увеличить в сто раз силу света, — вновь командует он.

— Есть, — отвечает лаборант.

Можно себе представить, как будет недоумевать присутствующий здесь посторонний человек, находясь в кромешной тьме и слушая, что света, оказывается, становится все больше и больше.

Этот шуточный эксперимент иллюстрирует, как сильно физический смысл слова «свет» отличается от обыденного смысла этого слова, связанного со зрительным восприятием.

Если слова «свет» и «цвет» синонимы слова «излучение», то почему бы не пользоваться словами «инфракрасное излучение», «световое излучение», «ультрафиолетовое излучение», «монохроматическое излучение» с тем, чтобы не возникало путаницы между физическим и психологическим значением этих слов?

Есть много причин, которые объясняют такое использование слов «свет» и «цвет» в физике. Одной из таких причин является традиция. В течение долгих лет развития физики как науки свет и излучение действительно были синонимами, поскольку иикаких других излучений, кроме видимых глазом, не знали и не было понимания психофизиологической природы этих явлений.

Когда выяснилось, что излучение и свет — это не одно и то же, изменений в физической терминологии не произошло, потому что физическая разница между видимой частью и остальными частями спектра излучений оказалась количественной, а не качественной. Так, например, с психологической точки зрения ощущение света — это качественно другой феномен, чем ощущение тепла, и определяются они совершенно разными нейрофизиологическими механизмами, тогда как с физической точки зрения излучение в диапазоне 400—700 нм (световое излучение) по сравнению с излучением в диапазоне 1000—2000 нм (инфракрасное или тепловое излучение) никакими специфическими свойствами не обладает.

Кроме того, для такого раздела физики, как оптика, применение термина свет удобно еще и потому, что оптика главным

образом занимается изучением свойств излучений видимой части спектра. Поэтому физикам проще пользоваться такими терминами, как «инфракрасный свет», «ультрафиолетовый свет», даже «невидимый свет», чем редактировать свой терминологический словарь. Ученые уже давно привыкли к тому, что значения одних и тех же слов могут не совпадать в разных науках и тем более могут отличаться от их обыденного смысла. Поэтому физики не испытывают никаких неудобств, оперируя терминами «свет» и «цвет» как характеристиками излучения, независимыми от зрения.

В фундаментальных руководствах по физике обычно рассматриваются как физический, так и психофизиологический смысл терминов «свет и цвет». Прекрасным образцом четкого разделения этих понятий в физике и психофизиологии служат «Фейнманов-ские лекции по физике» (Фейнман Р., Лэйтон Р., Сэндс Н. Т. 3. М., 1976). В большинстве обычных учебников по физике такого четкого разделения терминов нет и при изложении вопроса о природе света идет апелляция именно к житейскому смыслу этих слов. У неискушенного читателя это создает иллюзию, что физический смысл этих понятий и есть полный научный ответ на вопрос о природе света.

Такое смешение терминов возникает при обучении не только физиков, но и представителей других специальностей. Это приводит к тому, что, когда специалисты по техническим, медицинским и другим прикладным наукам переключаются на обсуждение проблем, связанных с восприятием цвета и света, они оказываются вооруженными только физическим смыслом терминов «свет» и «цвет» и своим житейским опытом, чего явно недостаточно для понимания психофизиологической природы этих явлений. Устранить этот недостаток поможет читателю знакомство с историей данного вопроса, которая излагается ниже.