Парадоксы света. Стало известно, что будет, если долго находиться в темноте

16 мая мир отмечает Международный день света. Казалось бы, мы сталкиваемся с ним ежесекундно, но о его природе как-то не задумываемся. Например, не каждый помнит (или даже знает), что свет — это электромагнитное излучение, а потому является частью физического явления, к которому также относятся микроволны, рентгеновские и гамма-лучи и даже радио. Все они представляют собой колебания энергии, которые различаются только длиной и частотой.

Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) раскрыли пять фактов о природе света, которые ломают привычные шаблоны.

Мы видим лишь крохи реальности

Мы привыкли думать, что видим мир в богатой палитре излучений, но на самом деле наши глаза улавливают лишь жалкие крохи реальности. Свет — это небольшой фрагмент гигантского электромагнитного спектра.

«Человеческий глаз эволюционно настроен на крошечный участок этого спектра — на видимый свет с длиной волны примерно от 380 до 750 нанометров, что сопоставимо с толщиной мыльного пузыря. Все, что имеет волны длиннее или короче этого диапазона, остаётся невидимым — у нас нет биологических рецепторов для их восприятия», — рассказывает профессор кафедры «Общая физика» ПНИПУ, доктор физико-математических наук Виктор Криштоп.

Скажем, радиоволны, имеющие длину от нескольких миллиметров до сотен километров, полностью лежат за пределами того «окошка», которое доступно нашему зрению.

Волна или частица?

Одно из самых мистических свойств света — его «двуличие». Фотон способен проявлять свойства частицы и волны одновременно.

Эксперт Пермского Политеха напоминает о классическом эксперименте: если пропустить свет через две узкие щели, он поведёт себя как волна и на экране появится интерференционная картина из полос. Но стоит поставить специальный детектор, как свет начинает вести себя иначе — он бьёт в одну точку, что свойственно частице.

«Свет — это, по сути, квантовое поле, — объясняет Виктор Криштоп. — При распространении он проявляет непрерывные свойства волны, а в момент измерения мы видим свойства частицы».

Почему нам никогда не догнать свет

Человечество не летает к другим звёздным системам по разным причинам, но главная из них носит фундаментальный характер — невозможность разогнаться до скорости света. Чтобы достичь её (напомним, в вакууме она составляет 300 тысяч километров в секунду), потребуется бесконечная энергия.

Даже на мощных ускорителях элементарных частиц протоны удаётся разогнать лишь до 99,9999% от скорости света, так что 100% остаются недосягаемы.

«Например, в бриллианте свет движется в 2,5 раза медленнее, чем в вакууме. А рекордно медленно свет движется в облаке сверхохлаждённых атомов — конденсате Бозе — Эйнштейна, где его можно почти остановить», — говорит Виктор Криштоп.

Жизнь без солнца

Полное отсутствие света — серьёзное испытание для человека, а не просто дискомфорт. Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ Валерий Литвинов раскрывает цепочку разрушительных последствий для организма, который будет лишён света на протяжении месяца:

«Главную роль играют биоритмы: без смены дня и ночи сбивается выработка мелатонина и кортизола, что приводит к бессоннице, дневной сонливости и снижению иммунитета. К концу месяца у большинства людей разовьётся подавленное настроение, тревожность, проблемы с памятью и концентрацией — вплоть до депрессивных эпизодов, особенно при изначальной неустойчивости психики».

Вдобавок отсутствие солнечных лучей приводит к нехватке витамина D, что чревато хрупкостью костей и кожными заболеваниями. Поэтому медики советуют для профилактики здоровья проводить на дневном свету не менее получаса в день, причём лучше в утренние часы.

Как подобрать свет

Учёные напоминают, что свет — это ещё и тонкий инструмент управления состоянием человека. Температура света, измеряемая в Кельвинах (на упаковках ищите букву «К»), напрямую влияет на мозг.

«Безопасность и комфорт для глаз обеспечивает свет нейтральной или тёплой гаммы с температурой 2700–4000 К, — даёт рекомендации Виктор Криштоп. — Мягкое свечение тёплого регистра (2700–3000 К) настраивает на релаксацию и гармонично вписывается в интерьеры спален, гостиных и зон отдыха. Сбалансированный нейтральный тон (3000–4000 К) хорошо подходит для рабочих помещений, кухонь, ванных комнат, кабинетов и места для чтения. Он сохраняет естественность оттенков и препятствует усталости при монотонной работе. Наконец, холодный свет (4000-6500 К) можно задействовать для кратковременной мобилизации внимания, но его переизбыток ведёт к напряжению и дискомфорту».