Что было бы с нашим представлением о мире, если бы глаза воспринимали фотоны любой энергии?
Представим, что природа не ограничила наше зрение: каким был бы мир вокруг нас?
Радионебо и радиовышки
Самые безопасные для организма радиоволны имеют большую длину. Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны: чем длиннее волна, тем меньше её энергия. Многокилометровые волны обладают очень малой энергией, поэтому для живых клеток совершенно безвредны. Радиоприёмники и телевизоры принимают сигналы в радиодиапазоне. Если бы мы видели их так же, как свет, самые сильные источники радиоизлучения казались бы нам нестерпимо яркими, как Солнце. Взглянуть на Останкинскую башню было бы невозможно без слёз.
Антенна сотового телефона светилась бы по-другому: обмен данными в мобильных сетях происходит на частотах микроволнового излучения. Если бы мы могли его видеть, не пришлось бы вешать на двери кафе знак «У нас есть Wi-Fi»: хорошая сеть была бы видна издалека, как и зона покрытия операторов: разница между территорией абонента и местами без связи была бы очевидна, как разница между тёмной и светлой комнатами.
Человек с радиозрением глядя на небо, видел бы не только свет звёзд, но и длинноволновое излучение. Источников его в космосе множество: квазары, нейтронные звёзды и облака водорода. В атомах водорода электроны возбуждаясь и возвращаясь в невозбужденное состояние, испускают дециметровые радиоволны. Правда, атмосфера пропускает не все радиоволны, а только длинные (от 3 мм до 30 м) и часть микроволнового спектра.
В 2016 году астрофизикс из Международного центра радиоастрономических исследований, используя австралийский телескоп Murchison Widefield Array (MWA), продемонстрировали, как выглядел бы небо для существа, способного видеть радиоволны.
Видеть тепло
Переместимся далее в оптический диапазон и обратимся к инфракрасному излучению. Здесь все предельно ясно: инфракрасное излучение — это тепло. Его можно наблюдать с помощью тепловизора.
Яркий ультрафиолетовый мир
За пределами видимой части спектра находятся более необычные явления. Начнём с ультрафиолета, основным источником которого для нас является Солнце.
К счастью, озоновый слой защищает нас от самой интенсивной (коротковолновой) его части. Но и та небольшая доля ультрафиолета, которая проникает сквозь стратосферу, достаточно сильна, чтобы сделать длительное пребывание на солнце опасным.
Видя мир в ультрафиолетовом свете, все вокруг сияло бы веснушками (за исключением маленьких детей, кожа которых пока не успела образовывать участки с пигментом). Мир приобрел бы яркость: невзрачные птицы, цветы и некоторые грибы обрели бы новые краски.
X-Ray
Переходя к коротковолновому излучению, мы входим в опасные зоны. Способность видеть рентгеновское излучение была бы полезна работникам, взаимодействующим с вредными материалами, но цвет неба от этого не изменился бы: космос насыщен источниками рентгена, однако земная атмосфера блокирует его короткие волны. Область Вселенной в этом диапазоне доступна только космическим обсерваториям, а не наземным. Так, космический рентгеновский телескоп «Чандра» регулярно фотографирует Солнце и передаёт на Землю снимки, где относительно холодная поверхность выглядит чёрной (недостаточно горячей для рентгеновыпуска), зато солнечная корона сияет и кипит.
Не стоит полагать, что рентгеновское зрение даёт возможность видеть сквозь предметы и тела других людей: для этого необходим не только приемник (специфический пигмент сетчатки), но и мощный источник излучения — такой, как рентгеновская трубка. В ней электроны разгоняют до больших энергий и резко останавливают металлической преградой. Врезаясь в металл, электроны теряют энергию в виде рентгеновского излучения, которое и позволяет делать медицинские снимки.
Страшные гаммы
Способность видеть гамма-излучение, фотоны высоких энергий, крайне опасные для всего живого, мало изменила бы обыденную жизнь. Такое свойство глаз предупредило бы жителей Припяти и Чернобыля о страшной угрозе, добавило бы красок ядерным взрывам, пригодилось бы инспекторам МАГАТЭ и специалистам, отвечающим за безопасность на атомных электростанциях.
В повседневной жизни источники ультракоротковолнового излучения встречаются редко, разве что в промышленных гамма-дефектоскопах. В космосе гамма-лучи испускают частицы, ускоренные до релятивистских скоростей сильными магнитными полями гигантских космических магнитов, таких как нейтронные звезды. Атмосфера надежно защищает нас от космических гамма-лучей; через неё прорываются только самые высокоэнергетические волны.
Чаще всего частицы врезаются в атомы атмосферных газов и разрушают их ядра; образованные в результате распада частицы падают на землю, испуская свет в видимом диапазоне, такой слабый, что глазом его не разглядеть. А гамма-лучи самой высокой энергии, больше 1000 эВ, доходят до поверхности земли. Но даже если бы в наших глазах был пигмент, способный регистрировать их, он вряд ли бы заметил что-то особенное — за сто лет на один квадратный метр поверхности Земли падает один квант такой энергии.
Идея о зрении через гамма- и рентгеновские лучи — самая необычная из всех перечисленных. Биологические ткани подвергаются губительному воздействию жестких рентгеновских лучей, а тем более гамма-лучей; вряд ли существовали бы глаза, которые не сгорели бы при взгляде на их источник.