Игорь Пьерович Иванов - Как расщепляют мгновение

Как расщепляют мгновение

Лекция прочитана на конференции лауреатов Всероссийского конкурса учителей математики и физики фонда Дмитрия Зимина «Династия». 29 июня 2009 года, посёлок Московский

Я вначале, конечно, хочу поблагодарить фонд «Династия», поскольку он делает очень полезное дело, и не в последнюю очередь хочу поблагодарить за то, что он позволяет мне удовлетворять мое желание рассказывать популярно о современной физике.

Я вам расскажу сегодня про разнообразные быстропротекающие явления из самых разных областей физики. И причем не столько о самих явлениях, сколько о методах, с помощью которых в них можно вглядеться и их можно изучать. Конечно, вы понимаете, что эта тема очень огромная, ее невозможно как-то систематически изложить за короткую лекцию, поэтому просто воспринимайте это как калейдоскоп самых разных явлений, которые протекают в совершенно разных временных диапазонах, и также калейдоскоп методов их исследования.

Ну, я сразу должен предупредить, что поскольку речь идет про современную физику, а я буду иллюстрировать всё совершенно недавними работами, буквально сделанными в последние годы, то кое-что может сначала показаться непонятным. Но это не страшно: потом лекция будет выложена на сайте elementy.ru, там же будет и полный текст лекции и там же можно будет задавать вопросы и комментировать. Я на эти вопросы буду отвечать, так что ничего страшного.

Значит, лекция будет организована очень просто: по диапазонам времен, то есть миллисекунды, микросекунды, наносекунды и так далее, пока хватит времени.

Миллисекунды

Ну что, начнем с миллисекунд. Про миллисекунды я рассказывать слишком много не буду просто по той причине, что это очень близкий к нам временной диапазон. То есть то понятие мига, которое мы ощущаем, как раз соответствует десяткам миллисекунд, ну, может быть, сотням миллисекунд. И кроме того, это всё можно исследовать буквально дома, в домашней лаборатории, поскольку современная фотокамера позволяет выставлять выдержку и в миллисекунды, и даже в доли миллисекунды. Поэтому на нее можно запечатлеть процессы, которые не видны невооруженным глазом (просто они слишком быстрые). Конечно, есть здесь определенная сложность, потому что часто требуется запустить фотокамеру именно в какой-то определенный момент времени, и с руки это сделать сложно, но в последнее время есть в свободной продаже такие специальные киты, которые имеют звуковые триггеры. То есть они запускают вспышку строго по звуковому сигналу, например, или с какой-нибудь задержкой после звукового сигнала. Такие киты продаются, они стоят недорого; если их купить, то можно получать такие красивые фотографии, как, например, яблочко, которое пулей насквозь пронзено. То есть буквально это всё можно изучать в домашних условиях.

Про миллисекунды я хочу рассказать еще вот что. На самом деле, как оказалось, мало кто знает, что невооруженный человеческий глаз обычно может заметить и изучить явления, длящиеся буквально единицы миллисекунд. Конечно, не каждое явление так можно увидеть, для этого требуются некоторые специальные условия, но в определенных условиях это действительно можно сделать. Для этого нужно сделать следующие вещи: нужно, чтобы явление, которое у вас происходит, было ярко освещено и чтобы оно происходило на темном фоне. И последнее условие — это не смотреть прямо на это явление, а мотнуть взглядом туда-сюда. И тогда — вот можете попробовать — у вас на сетчатке получится некоторая развертка этого процесса во времени, и при определенном навыке можно действительно видеть события, протекающие единицы миллисекунд.

Ну вот, в  качестве самого простого примера, который вы можете попробовать буквально дома вечером: вы можете найти какой-нибудь светодиодик и попробовать вот эту технику на нём, то есть мотнуть взглядом туда-сюда и осознать, что у вас отпечаталось на сетчатке. Часто светодиоды бывают мерцающие, некоторые светодиоды бывают непрерывного свечения. И это всё можно действительно разглядеть невооруженным глазом, даже если частота составляет 200–300 герц.