Книга Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности - Нил Деграсс Тайсон

* * *

Современные иллюстрации к научным и научно-популярным текстам, которые показывают по телевизору и печатают в книгах и журналах, зачастую сделаны с помощью искусственной палитры цветов. Особенно в этом преуспели создатели телевизионных прогнозов погоды – они обозначают, скажем, ливневые дожди одним цветом, а просто дожди – другим. Когда астрофизики создают изображения космических объектов, то обычно приписывают шкале яркостей этих объектов произвольный набор цветов. Например, самые яркие объекты обозначают красным, а самые тусклые – синим. Поэтому те цвета, которые вы видите, не имеют никакого отношения к подлинному цвету объекта. Как и в метеорологии, некоторые из этих изображений окрашены в цвета, имеющие отношение к каким-то другим качествам, например к химическому составу или температуре объекта. И совсем не редкость – изображение спиральной галактики, раскрашенное в соответствии с вращением: то, что движется на зрителя, окрашено разными оттенками синего, то, что движется от него, – разными оттенками красного. В этом случае выбор цветов заставляет вспомнить синий и красный допплеровский сдвиг, выдающий движение объекта.

На карте знаменитого реликтового излучения некоторые области теплее среднего. И, разумеется, некоторые холоднее, как же иначе. Диапазон составляет одну стотысячную градуса. Как отразить этот факт? Сделать теплые участки красными, а холодные синими – или наоборот. Так или иначе, очень маленькие колебания температур на изображении будут бросаться в глаза и казаться очевидными.

Иногда широкая публика видит полноцветное изображение космического объекта, который был сфотографирован в невидимом диапазоне, например в инфракрасном или в радиодиапазоне. Как правило, в таких случаях мы приписываем три цвета – обычно классические красный, зеленый и синий (палитра «RGB») – трем разным участкам спектральной полосы. В результате подобных упражнений полноцветное изображение строится так, словно мы от природы обладаем способностью видеть цвета в этих невидимых частях спектра.

Из всего этого следует, что обычные, обиходные цвета вполне могут значить для ученых совсем не то, что для всех прочих. В тех случаях, когда астрофизики решают говорить прямиком, без метафор, у них есть инструменты и методы, которые позволяют определить, какой именно цвет испускается или отражается от того или иного объекта, и не зависеть от вкусов художника или от капризов человеческого цветовосприятия. Однако подобные методы не делают скидок на неподготовленного зрителя. При построении изображений используются логарифмические отношения интенсивностей испускаемого объектом излучения в разных фильтра, которые выстроены в тщательно продуманную систему, учитывающую, кроме всего прочего, зависимость чувствительности детектора от энергии регистрируемого света. Видите, я же предупреждал, что мы не делаем скидок на неподготовленность. Когда отношение интенсивностей, скажем, уменьшается, объект на компьютерном изображении становится более голубым независимо от того, какого «цвета» он был изначально.

* * *

С кем капризы человеческого восприятия сыграли злую шутку – так это с состоятельным американским астрономом-любителем и большим фанатом Марса Персивалем Лоуэллом. На рубеже XIX и XX столетий он сделал очень подробные зарисовки поверхности Марса. Чтобы делать подобные наблюдения, нужно, чтобы воздух в обсерватории был сухой и неподвижный – тогда свет от планеты не исказится и не смажется на пути к твоей сетчатке. Потому-то Лоуэлл в 1894 году и основал Обсерваторию Лоуэлла, крупнейшую частную обсерваторию в США, в засушливой Аризоне, на вершине Марсианского холма. Богатая железом, ржавая поверхность Марса выглядит красной при любом увеличении, однако Лоуэлл заметил на ней еще и много зеленых пятен, а также переплетение каналов – по крайней мере, именно так он описал их и зарисовал: по его мнению, это были искусственные водоводы, предположительно построенные самыми настоящими живыми марсианами, которые стремились доставить драгоценную воду от полярных ледников в свои города, деревни и сельскохозяйственные угодья.

По поводу вуайеристской страсти поглядывать за инопланетянами у Лоуэлла мы сейчас распространяться не будем. Давайте лучше побеседуем о каналах и зеленых пятнах растительности. Персиваль, сам того не ведая, стал жертвой двух широко известных оптических иллюзий. Во-первых, человеческий мозг практически всегда стремится выделить какую-то визуальную закономерность даже там, где никакой закономерности нет. Ярчайший пример – это созвездия в небе: результат игры воображения сонных обывателей, которые искали порядок в случайных группах звезд. Подобным же образом мозг Лоуэлла интерпретировал никак не связанные между собой особенности поверхности и атмосферы Марса и решил, что это осмысленные крупномасштабные конструкции.

Вторая иллюзия состоит в том, что серый цвет рядом с рыжевато-красным кажется сине-зеленым: этот эффект первым заметил французский химик М. Э. Шеврель еще в 1839 году. Поверхность Марса сплошь тускло-красная с отдельными участками серо-коричневого. А сине-зеленый появился в результате физиологического эффекта: область нейтрального цвета по контрасту с рыже-оранжевым кажется глазу синевато-зеленой.

Сыграл свою роль и другой физиологический эффект, не вполне очевидный и не вызывающий такого конфуза: обычно мозг корректирует цвета в соответствии с обстановкой, в которую попадаешь. Вот, скажем, в джунглях, где практически весь свет, пробившийся сквозь листву, прошел сквозь зеленый фильтр (то есть сквозь листву), молочно-белый лист бумаги должен тоже показаться зеленым. Однако этого не происходит. Несмотря на особое освещение, мозг делает его белым.

Приведу пример попроще: вспомните, как поздно вечером выглядят окна, за которыми люди смотрят телевизор. Если в комнате нет источников света, кроме телевизора, стены комнаты окрасятся в нежно-голубой цвет. Но мозг телезрителей, залитых светом от экрана, корректирует цветовую гамму интерьера, поэтому сами они никакого искажения не замечают. Эта физиологическая компенсация не даст первым марсианским колонистам зациклиться на преобладающем в пейзаже красном цвете. Более того, первые изображения, которые отправил на Землю в 1976 году марсоход «Викинг», были преднамеренно подкрашены темно-красным, чтобы соответствовать ожиданиям прессы.

* * *

В середине XX века ночное небо стали систематически фотографировать с одного и того же места неподалеку от города Сан-Диего в штате Калифорния. Получившаяся в результате беспрецедентная база данных, которая называется «Паломарский обзор неба» (Palomar Observatory Sky Survey), легла в основу долгосрочных прицельных наблюдений, которыми занимается уже целое поколение астрофизиков. Исследователи космоса фотографировали небо дважды при одинаковой экспозиции на два разных сорта особых черно-белых фотографических пластин фирмы «Кодак»: одна разновидность была более чувствительна к синему свету, другая – к красному. (В корпорации «Кодак» появилось целое подразделение, чьей задачей было обслуживать этот фотографический фронт; коллективные усилия астрономов и сотрудников фирмы и вывели отдел НИОКР в «Кодаке» на нынешний высокий уровень.) Если вас интересует какой-то небесный объект, первым делом сравните его снимки на «красной» и «синей» пластине – и получите первые данные о том, какой именно свет он излучает. Например, очень красные объекты ярко видны на красных фотографиях, однако едва различимы на синих. Подобного рода информация позволяет выработать программы дальнейшего наблюдения за выбранным объектом.