Александр Штейнгауз - Девять цветов радуги

Радиотелескопы значительно увеличили возможности астрономов и позволили им открыть многое из того, что раньше оставалось совершенно недоступным.

Так, радиоастрономические исследования позволили проникнуть сквозь плотный атмосферный покров Венеры и измерить температуру ее поверхности. Подобным же образом исследуют и Юпитер. Не меньший интерес для науки представляет и радиоизлучение Солнца, звезд и галактик.

Одним из очень интересных открытий, сделанных с помощью радиотелескопов, является открытие радиогалактики в созвездии Лебедя. Радиоволны от нее идут к Земле 650 миллионов лет. Но, несмотря на невероятно большое расстояние, радиоизлучение этой галактики по мощности сравнимо с солнечным. О существовании такой галактики астрономы раньше не знали, потому что в обычные телескопы она почти не видна. И только когда радиотелескопы указали, где ее искать, была сделана фотография, на которой эта галактика получилась очень бледной, так как ее световое излучение очень мало. Зато ее радиоизлучение очень интенсивно, и именно поэтому она называется радиогалактикой.

Ученые предполагают, что она представляет собой «взорвавшуюся» звездную систему.

Радиотелескопы позволили также исследовать скопления межзвездного вещества. На одной из приведенных здесь фотографий вы можете увидеть рисунок распределения гигантских облаков водорода в нашей Галактике.

Скопление облаков водорода в нашей Галактике. Крестиком отмечен центр Галактики.

Граммофонную пластинку или магнитофонную ленту можно проигрывать только в одном направлении. Если же пустить их в противоположную сторону, раздадутся совершенно немузыкальные звуки. Правда, два величайших гения, Бах и Моцарт, сочинили несколько пьес, одинаково звучащих при проигрывании с начала и с конца. Но это не более, чем курьез; не более, чем исключение, подтверждающее правило.

И даже не правило, а закон. Закон, повинуясь которому наш мир является несимметричным во времени. Мы можем заложить металлическую заготовку в токарный станок и путем обработки придать ей нужную форму. Но нет такого станка, нет таких средств, которые помогли бы из выточенной детали и снятой стружки вновь воссоздать ту же самую заготовку.

Есть законы другого типа. Они, разумеется, не нарушают соотношения причины и следствия, потому что действуют в иной области. Основываясь на этих законах, можно создать устройства, в которых определенные процессы могут оказаться обратимыми. Так, некоторые виды электрических машин могут быть источниками электрической энергии, если их роторы вращать с помощью двигателей, но могут, в свою очередь, обратиться в двигатели, если их подключить к источнику электроэнергии. О таких машинах говорят, что они обратимы.

В оптике тоже есть обратимые устройства. Одним из них является собирающая линза. Пучок параллельных лучей, пропущенный сквозь нее, соберется в одной точке — в фокусе. И, наоборот, пучок лучей, расходящийся от точечного источника света, установленного в фокусе, пройдя через линзу, превратится в пучок параллельных лучей. Правда, в данном случае обратимость имеет несколько иной смысл, потому что она относится не к процессу, а к ходу лучей.

Нечто подобное происходит и в других оптических устройствах. Наведя фотоаппарат на какую-либо плоскостную картину, мы получим ее изображение на матовом стекле аппарата. Если же вместо матового стекла вставить диапозитив с изображением картины, а на место картины повесить экран, то наш фотоаппарат превратится в проекционный: на экране мы увидим изображение, нарисованное светом, прошедшим сквозь диапозитив и объектив фотоаппарата.

Микроскоп по своей оптической схеме ничем не отличается от трубы Кеплера. Принципиальное отличие состоит лишь в том, что свет в микроскопе движется в противоположном направлении. Длиннофокусный объектив телескопа обращается в окуляр микроскопа, а окуляр телескопа — в короткофокусный объектив микроскопа.

Заглянув впервые в такой перевернутый телескоп, вы, скорее всего, не согласитесь со сказанным, потому что все предметы будут иметь уменьшенные размеры, будут казаться удаленными. Это не должно вас смущать. Увеличения вы добьетесь сразу же, как только поднесете рассматриваемый предмет поближе к объективу. Его надо поместить на дистанции, не превышающей двух, но несколько большей одного фокусного расстояния.

Те, кому удалось соорудить телескоп по рецепту, приведенному в книге, могут легко проверить это. И тогда они убедятся, что сделали не только телескоп, но и микроскоп.

Оптическая схема и ход лучей в микроскопе.

Итак, одна и та же оптическая схема позволяет создать и телескоп и микроскоп. Разница же состоит в том, что в первом случае объект находится на расстоянии, в гигантское число раз превышающем фокусное расстояние длиннофокусного объектива; а во втором — на очень малом расстоянии (между одним и двумя фокусными расстояниями) от короткофокусного объектива. А отсюда вытекает и еще одно различие: в телескопе видимое изображение много меньше удаленных объектов (очень близкие объекты телескоп может и увеличить), а в микроскопе изображение всегда много больше самих объектов.

Однако не надо думать, что какой-либо даже самый лучший телескоп может одновременно быть и отличным микроскопом, а микроскоп телескопом. Это, конечно, не так. На практике и конструкция, и оптические детали телескопов и микроскопов сильно отличаются по своему выполнению, потому что рассчитываются для получения наилучшего изображения для конкретного случая применения. А применение у этих инструментов совершенно различное.

Велики различия в оптике и у разных микроскопов, хотя схема у всех одинакова. Эти различия опять-таки диктуются несходством областей применения микроскопов. Конечно, имеются и универсальные инструменты, которые можно применять даже в очень отличающихся друг от друга условиях. Но этот путь не всегда дает наилучшие результаты. Часто совсем простой, но специально предназначенный для определенных наблюдений микроскоп оказывается более полезным.

Телескопы выполняются в настоящее время по трем оптическим схемам. Микроскопы, практически все, — по одной: по схеме «перевернутой» трубы Кеплера. Таким образом, все они являются рефракторами. Можно было бы делать и микроскопы-рефлекторы. Еще Ньютон собирался построить такой микроскоп, но по каким-то причинам не осуществил своего замысла. Рефлекторы не делались и в последующие годы, так как они не давали никаких преимуществ в сравнении с линзовыми. Только в наше время, вскоре после войны, было построено некоторое количество микроскопов-рефлекторов специально для работы в области коротких ультрафиолетовых лучей. Однако широкого распространения такие микроскопы не получили. Их вытеснили появившиеся в те же годы электронные микроскопы.