Человеческий глаз с глубокой древности вводил в заблуждение философов, ученых и врачей. Они предложили объяснения того, как работает глаз, от испускания лучей света (спасибо, Платон) до хрустальной линзы, которая использовала наше зрение. Предложения и исследования становились более сложными и точными, пока мы не достигли сегодняшнего дня, когда можно с уверенностью сказать, что у нас есть довольно твердое понимание механизмов, обеспечивающих человеческое зрение.
Однако один аспект зрения, который ускользнул от нашего понимания, - это удивительно простой вопрос: как далеко может видеть человеческий глаз? Наше невежество не из-за недостатка попыток - мы проводим эксперименты и расчеты в течение долгого времени, придумывая несколько уважаемых теорий. Одиночное пламя свечи стало маркером, по которому многие пытались измерить силу наших глаз. Можем ли мы увидеть одиночное пламя на расстоянии нескольких сотен метров или нескольких миль? Однозначный ответ ускользает от нас. Мы до сих пор не можем сказать наверняка, как далеко мы можем видеть, но некоторые новые исследования, возможно, только что приблизили нас к разгадке.
Почему так сложно измерить зрение человека?
Можно было бы подумать, что выяснить, как далеко мы можем видеть пламя свечи, относительно легко, но есть несколько, казалось бы, непонятных проблем. Во-первых, найти плоское, чистое пространство без препятствий для проверки зрения практически невозможно. О деревьях и строениях не могло быть и речи, поскольку они закрывали бы нам поле зрения. Еще труднее контролировать другие источники света - все, что может помешать нашей восприимчивости или отвлечь нас, ставит под угрозу законность эксперимента.
Даже если бы ученым каким-то образом удалось найти этот мифический, ничем не отвлекающий участок земли, сама Земля представляет собой еще одну проблему. Планета, на которой мы живем, круглая (последние новости), и поэтому изгибается в точке на расстоянии, которое мы называем горизонтом, примерно в 5 километрах от нас. Наш глаз мог бы видеть пламя свечи за пределами этого расстояния, но нет никакого способа узнать это, кроме проведения эксперимента в открытом космосе.
Эти две проблемы сами по себе проблематичны, но вместе они были непреодолимы. Поэтому ученым пришлось прибегать к сравнению, экстраполяции и расчетам. Хотя это не простой эксперимент с пламенем и расстоянием, исследование Техасского университета A&M предложило довольно проницательный способ оценить пределы нашего видения.
Ответ в звездах
Два астронома, Кевин Кришюнас и Дон Карона, недавно решили посмотреть, как люди видят звезды, проливая некоторый свет - каламбур - на то, как мы видим объекты на Земле.
Яркость звезд измеряется по шкале звездных величин. Как ни странно, звезды с блеском 0 являются самыми яркими, и они темнеют и темнеют по мере увеличения блеска. Самые слабые звезды, которые люди могут видеть, имеют звездную величину 6, и любые звезды, которые становятся более тусклыми, необходимо рассматривать в телескоп или бинокль. Зная это, исследователи решили вычислить расстояние, на котором пламя единственной свечи будет иметь звездную величину 0, как яркая звезда Вега.
Их самые простые ночные эксперименты со свечой показали, что это расстояние составляет 338 метров, расстояние, на котором они написали, что «пламя свечи и Вега выглядели сопоставимой яркости» для их глаз. Чтобы проверить более точно, они наблюдали два источника света с помощью астрономической камеры. Результаты их удивили.
«Пламя свечи на высоте 338 м было на 2 423 величины ярче, чем у Веги, хотя они выглядели сопоставимыми по яркости с нашими глазами», - писали они.
Внеся некоторые корректировки, Кришюнас и Карона заявили, что паритет будет на высоте 892 метра - в основном, пламя свечи такой же яркости, как и звезда нулевой величины на этом расстоянии.
Мы знаем, что звезды 0-й величины в 251,2 раза ярче звезд 6-й величины - самые тусклые из тех, что люди могут увидеть без посторонней помощи. Это позволило бы определить, насколько далеко должна быть свеча, чтобы она казалась такой же яркой, как звезда 6-й величины.
По словам исследователей, это произойдет на расстоянии 2 576 метров или около 1,6 мили. Казалось бы, наше недоумение окончено - максимальное расстояние, на которое человеческий глаз может обнаружить пламя, составляет 1,6 мили.
К сожалению, сколь бы продуманной ни была эта работа, она вряд ли урегулирует дискуссии по этому вопросу. В другой работе было высказано предположение, что человеческий глаз может видеть вспышки света, состоящие всего из нескольких фотонов, и есть определенные различия между светом звезд и свечей, которые, по мнению многих, невозможно вычислить.
Мы все еще нуждаемся в окончательном эксперименте, который действительно измеряет проблему - максимальное расстояние, на котором человек может увидеть свечу. Расчет расстояния на основе других измерений, как в этом и других экспериментах, - полезный инструмент, но он не может заменить сам вопрос.