Музыка для глаз
Нас окружает потрясающе разнообразный разноцветный мир. И мало кто догадывается о том, что даже обычные прозрачные пластмассовые изделия и многие стекла на самом деле переливаются всеми цветами радуги. Но увы, эта игра красок невооруженному глазу не видна: она возникает только в так называемом поляризованном свете. Что такое поляризованный свет? В древних восточных учениях практиковалась концентрация взгляда на отражениях в водоеме со стоячей водой, обычно в озере. Медитация у воды с фиксацией взгляда на отраженном светиле – одно из самых известных упражнений. Вспомните многочисленные фотографии, на которых восточные красавицы со сложенными ладонями сидят на берегу озера. Подобные медитации обычно сопровождаются фиксацией взгляда на отраженном в водоеме светиле. Выполняющие их люди делают эти медитации прежде всего ради улучшения самочувствия и восстановления жизненных сил. Но мало кто задумывается над тем, почему в этом случае самочувствие улучшается. Сегодня ученые уже не сомневаются в том, что во многом положительный терапевтический эффект от этих процедур достигается благодаря тому, что медитирующие наблюдают поляризованный свет, лечебные свойства которого в настоящее время изучены и широко применяются.
В 1808 году французский физик и инженер Этьен Малюс смотрел сквозь кристалл исландского шпата на блестевшие в лучах заходящего солнца окна Люксембургского дворца в Париже. Проходя через такой кристалл, луч света распадается на два отдельных луча, и наблюдатель видит удвоенное изображение. Неожиданно для себя Малюс заметил, что при определенном положении кристалла было видно лишь одно изображение дворца. Это наблюдение позволило ему предположить, что колебания световых волн в солнечном свете ориентированы беспорядочно, но после отражения от какой-либо поверхности или прохождения сквозь анизотропный кристалл свет приобретает определенную ориентацию. Такой упорядоченный свет был назван поляризованным.
В дальнейшем было установлено, что свет, отраженный от поверхности воды или стекла, поляризуется так же, как при прохождении сквозь исландский шпат – возникает линейная, или плоская поляризация. Поляризация наблюдается и при преломлении света, например, если свет под определенным углом пропустить через стопку стеклянных пластин. При этом степень поляризации будет возрастать пропорционально числу стеклянных поверхностей. Достаточно семи-восьми пластинок, чтобы получить практически полностью поляризованный свет.
Существует закон Брюстера, который гласит: луч, падающий под определенным углом к отражающей поверхности, при отражении полностью поляризуется. Это означает, что свет, отраженный от разных поверхностей, в каждом конкретном случае лучше всего поляризуется при определенном угле падения. Например, для стекла угол поляризации 57°. Для воды – 53°. Обратите внимание, что угол падения луча отсчитывается не от отражающей поверхности, а от нормали к ней – например, полностью поляризуется луч, падающий на поверхность воды под углом 53° к вертикали, а не 53° к горизонту.
Эффект поляризации наблюдается только при отражении от диэлектрика, изолятора. Отражение от металла, в том числе и от того металла, которым покрыты зеркала, происходит по другим законам, и в этом случае свет практически не поляризуется.
Итак, отраженный свет может обладать дополнительными физическими свойствами, например он может поляризоваться – в этом случае происходит упорядочивание колебаний световых волн.
Что же из себя представляет упорядоченный свет? Естественный свет хаотичен и не упорядочен никоим образом. Колебания световых волн хаотичны. В естественном неотраженном свете смешаны все длины волн – все цвета радуги. А вот лазер, например, свет которого поляризован, в отличие от природных источников света, генерирует сразу очень чистый свет: упорядоченные световые волны – одной длины – монохроматический свет, одной поляризации – электромагнитные колебания одного направления. Эти колебания когерентные – словно по взмаху дирижерской палочки они согласованы по времени. Такие свойства, присущие лазеру, стали использовать в терапии различных заболеваний, в том числе офтальмологических.
Чтобы понять, как регулярный, упорядоченный свет воздействует на организм, сравните, как человек воспринимает обычный шум, и как – музыку. Поляризованный свет – это своего рода музыка для глаз – гармоничная и выстроенная. Колебания световых волн упорядочены и гармонизированы определенным образом. Такой свет полезен для глаз, положительно действует на мозг и нормализует работу нервной системы. Итак, отраженный свет может быть поляризованным. Прежде всего поэтому упражнения с отраженным в воде источником света столь эффективны.
Следует обратить внимание читателя на то, что отраженный свет может быть очень полезен, но в некоторых случаях может и нанести вред глазам вплоть до ожога. Это случается на заснеженных равнинах, если там много снега, или в открытом море при ярком солнце, если глаза не защищены специальными очками. Упражнения с отражениями солнца в естественных водоемах рекомендуется выполнять на закатном солнце или на раннем восходящем солнце. В противном случае отраженный свет может быть столь активным, что нанесет глазам вред. Медитации с отражением луны и звезд абсолютно безопасны.
Поляризационные фильтры, или поляроиды, продаются в магазинах фотопринадлежностей. Фотографы используют их для того, чтобы получить при съемке специальные эффекты. Например, снимок картины, которая защищена стеклом, получится более качественным, если при помощи поляризационного фильтра убрать из кадра отражения посторонних предметов в стекле. Этим пользуются фотографы, делающие снимки в картинных галереях. Можно ослабить солнечные блики на поверхности воды – на снимке будет лучше видно, что происходит в толще воды или на дне. Кстати, этим пользуются и рыбаки – поляризационные очки помогают им заглянуть сквозь поверхность воды на небольшую глубину. Очки-поляроиды пригодятся и водителю – они «пригасят» отраженный от дороги или стекол других автомобилей свет, который мог его ослепить.
Человеческий глаз очень чувствителен к цвету и яркости света, но другая характеристика света, поляризация, человеческому органу зрения практически недоступна. Можно сказать, что человечество страдает «поляризационной слепотой». Некоторые животные гораздо совершеннее нас по части поляризационного видения. Например, пчелы различают поляризацию света почти так же хорошо, как цвет или яркость. Точно так же, как и муравьи, они пользуются этой своей способностью для ориентировки в тех случаях, когда солнце закрыто облаками. Поляризованный свет часто встречается в природе, и насекомым дано увидеть в окружающем мире нечто такое, что человеческому глазу совершенно недоступно. Если бы мы имели возможности органа зрения пчелы, то увидели бы окружающий нас мир совершенно в ином свете!
Можно пытаться объяснить, что такое поляризация, можно с помощью специальных светофильтров увидеть, как меняется свет, если лишить его поляризации, но увидеть мир «глазами пчелы» мы, вероятно, не сможем.
Что же дает глазам насекомых такую удивительную способность? Дело в том, что в глазе млекопитающих, в том числе человека, молекулы светочувствительного пигмента родопсина расположены беспорядочно, а в глазе насекомого те же молекулы уложены рядами, однолинейно ориентированы, что и позволяет им сильнее реагировать на тот свет, колебания которого соответствуют плоскости размещения молекул.
Лишенного поляризационного зрения человека можно сравнить с дальтоником – человеком, неспособным видеть цвета. Безусловно, тот, кто различает только черное, белое и оттенки серого, мог бы, смотря на окружающий мир через светофильтры различного цвета, заметить, что картина мира несколько изменяется. Например, через красный фильтр иначе выглядел бы красный цветок на фоне зеленой травы, через желтый фильтр стали бы сильнее выделяться облака на голубом небе. Но фильтры не помогли бы дальтонику понять, как выглядит мир человека с цветным зрением. Поэтому поляризующие фильтры могут лишь дать человеку представление о том, что у света есть какое-то свойство, не воспринимаемое глазом, однако увидеть невидимое пока не представляется возможным. Хотя кое-кому из людей это в какой-то степени удается…
В качестве лечебной процедуры – голубое небо
Известно ли вам, что небо светится поляризованным светом? Рассеянный свет неба – это не что иное, как свет солнца, который множество раз отразился от молекул газов, составляющих воздух, преломился в капельках воды и кристаллах льда. Отражения и преломления и приводят к поляризации света. Наиболее ярко этот эффект проявляется, когда небо ясное и солнце стоит невысоко. Рассматривая такое небо через поляроидный фильтр, вы сможете заметить, что яркость неба в зените изменяется при повороте фильтра вокруг своей оси, а небо у горизонта в направлениях около 90° от солнца более темное, чем в направлении от солнца (осторожно, не смотрите долго в направлении прямо на солнце!). Поляризация света неба была открыта в 1871 году, однако объяснение этого явления было дано лишь в середине ХХ века. Тем не менее еще в древних скандинавских сагах о плаваниях викингов имеются упоминания о том, как отважные мореплаватели тысячу лет назад использовали поляризацию неба для навигации. Обычно они плавали, ориентируясь по солнцу, однако в северных широтах солнце – редкость. Когда светило было скрыто за облаками, викинги смотрели на небо через специальный «солнечный камень», который позволял им увидеть на небе темную полоску в 90° от направления на солнце. По этой полосе они и ориентировались, где находится солнце. Солнечным камнем, по-видимому, был назван один из прозрачных минералов, обладающих поляризационными свойствами. Можно предположить, что викинги пользовались исландским шпатом, часто встречающимся в их широтах. А вот появление на небе более темной полосы объясняется тем, что свет неба поляризован даже в том случае, когда солнца не видно, и его свет проникает через облака. В конце ХХ века норвежский летчик выполнил экспериментальный полет из Норвегии в Гренландию. Вместо обычных навигационных приборов он пользовался кристаллом минерала кордиерита, поляризующего свет. Полет прошел успешно.
