Алберт Айнщайн и въпросът: "Защо небето е синьо?"

www.jrbenjamin.com

Айнщайн бил основен поддръжник на мисловния експеримент - идеята, че оставяйки ума си да се скита и изследва, той може да открие отговори на въпроси, които изглеждат иначе нерешими. Айнщайн осъзнал, че творческата мисъл и въображение са необходими условия за развитието на брилянтни идеи. Още повече - той заключил, че една изключително сложна идея може да бъде опростена, сведена до ясно ядро, когато умът бива освободен от предубежденията. Айнщайн вероятно е имал проблеми в училище, когато се е взирал през прозореца на класната стая, но със сигурност това му се е отплатило по-късно. Един от типичните му мисловни експерименти бил в областта на решаването на ежедневни загадка, като например, защо небето е синьо?

През 1911 г., в началото на кариерата си, Айнщайн обмисля подробно проблема. В статия за критичната опалесценция (взаимодействието на светлината и кондензирания газ) той изчислява формула за начина, по който светлинните молекули се разпръскват, и впоследствие уравненията му са доказани експериментално. Както днес учените знаят, различните цветове на светлината се отличават с дължините на вълните. Небето изглежда синьо в безоблачен ден, защото молекулите разпръскват повече синя светлина във въздуха, отколкото червената светлина. А когато гледаме слънцето в небето, то изглежда бяло, защото светлината му е смесица от всички цветове по спектъра.

Айнщайн, разбира се, не бил първият учен, който се опита да се справи с този проблем. През седемнадесети век Исак Нютон използва призми, за да определи как се разпръсква светлината по спектъра. Призмите, както е добре известно днес, са парчета стъкло или кварц, които обикновено са с триъгълна форма. Те се използват за отклоняване на лъча светлина при преминаването му през тях. Така светлината се разделя по цвят, когато излиза от тях. Те могат да се използват и за обръщане на изображения, така че да изглеждат с главата надолу.

Джон Тиндал (1820-1893), ирландски физик, работещ в средата на деветнадесети век, открива, че сините дължини на вълната, сравнително къси, са разпръснати по-силно от червените. Айнщайн, стъпвайки върху предишни изследвания на учени в тази област, дава едно от първите решения на тази вековна загадка.

Критичната опалесценция е тема, която Айнщайн разглежда в текст от 1911 г. Тази концепция е свързана с начина, по който светлината се разпръсква в критичната точка течност-газ. Колебанията на плътността могат да бъдат екстремни и точката, в която флуидът става почти прозрачен се нарича критична опалестенция. Представете си, например, че изливате вода в чайник и го затваряте. Поставяте го на котлона и чакате, докато водата закипи и започна да се превръща в газ. В даден момент съотношението на течността и газа ще бъде горе-долу еднакво и тогава флуидът ще изглежда сякаш се замъглява и това е моментът, който е бил от значение за Айнщайн.

В допълнение към изучаването и дешифрирането на явленията, които правят небето да изглежда синьо, имаме възможност да надникнем в същността на мисловния експеримент на Айнщайн  Ако той е размишлявал защо небето е синьо, логично е да предположим, че той се е замислял и защо небето НЕ е синьо. Нощно време например, небето не е синьо, както и по време на изгрев и залез се променя.

Интересно е, че се оказва, че синьото небе на Земята е особена земна характеристика. Когато първият космически кораб се приземява на повърхността на Марс през 70-те години, първите цветни снимки, които изпратили обратно, били автоматично коригирани, за да направят небето да изглежда синьо. Оказа се обаче, че поради различната плътност и съдържание на прах в атмосферата на Марс небето на там всъщност е по-близо до розовото. Дали Айнщайн би предсказал розово небе за Марс?