Почти столетие спустя дальнейшие эксперименты французских физиков Ипполита Физо и Леона Фуко (один использовал вращающиеся зубчатые колеса, другой – вращающиеся зеркала) показали цифру 309 тыс. км / с[394]. В 1859 году последовало открытие Густава Кирхофа (1824–1887), физика из Восточной Пруссии, – он показал, что изучение света, излучаемого небесными телами, может дать много информации о самих телах. Это стало важной вехой и заложило основу новой научной дисциплины – астрофизики, что совпало с еще одним научным прорывом – уравнениями Максвелла, которые Эйнштейн назвал “самым глубоким и плодотворным достижением в физике со времен Ньютона”. Великий шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) открыл, что частица света (фотон) в действительности является пучком электрических и магнитных полей. Как отмечает физик Митио Каку, “Максвелл внезапно понял, что все – и сияние летнего восхода, и яростные лучи заходящего солнца, и ослепительные цвета радуги, и звезды на ночном небосклоне – можно описать при помощи волн, которые он небрежно изобразил на клочке бумаги”[395]. Максвелл смог вычислить скорость света исходя из базовых параметров электричества и магнетизма. А еще позже квантовая физика покажет, что, хотя в пространстве свет ведет себя как волна, при столкновении с материей он проявляет свойства частицы.
В 1887 году Альберт Майкельсон (1852–1931), польский еврей, бежавший в США, модифицировал эксперимент Фуко и получил величину скорости света, равную 297 тыс. км / с – в двадцать раз точнее Фуко и достаточную для того, чтобы сделать ученого знаменитым[396]. В 1880-е годы полагали, что световые волны распространяются через “люминофорный” (светоносный) эфир, который считался невидимым и вездесущим. В сотрудничестве с химиком Эдвардом Морли (1838–1923) Майкельсон выдвинул гипотезу того, что свет не нуждается ни в какой среде, а его скорость постоянна и ни от чего не зависит: луч света фары движущегося поезда не будет двигаться быстрее, чем свет станционного фонаря. В этом он перестарался, и Эйнштейн потом доказал, что скорость все-таки может меняться: в глубоком космосе, в абсолютном вакууме и далеко от массивных тел свет будет двигаться медленнее, чем вблизи Земли или других крупных тел (но дело не только в массе – сквозь алмаз свет также движется почти в два раза медленнее).
До недавнего времени самая низкая скорость света была зафиксирована на отметке около 60 км / ч – медленнее, чем велогонщик, – при прохождении через натрий при температуре –272 °C. В 2000 году в Гарварде ученым удалось остановить свет посредством конденсата Бозе – Эйнштейна (агрегатное состояние вещества, состоящего из сильно охлажденных бозонов)[397]. Так что свет не только может перемещаться на разных скоростях, удивительным образом он может и вовсе остановиться.
В 1802 году, два года спустя после открытия Уильямом Гершелем инфракрасного излучения, английский физик Уильям Уолластон (1766–1828) обнаружил, что, если пропустить солнечный свет через тонкую щель, а затем через призму, полученный спектр обнаруживает серию параллельных черных линий, похожих на щели между клавишами фортепиано; не прошло и двенадцати лет, как Йозеф Фраунгофер показал, что разные длины волн порождают разные цвета, и сопоставил цвета с количественной мерой, что позволило “разметить” видимый спектр (слово принадлежало Ньютону). Цвет с самой короткой длиной волны был фиолетовым, с самой длинной – красным, остальное размещалось между этими двумя уходящими в невидимость крайностями[398].
Фраунгофер в отличие от своих предшественников заметил нечто неожиданное в призматическом спектре: “Почти бесконечное число широких и узких вертикальных линий, которые были темнее, чем остальное цветное изображение”. Удивленный этим открытием – некоторые линии казались абсолютно черными, – он убедился, что это не оптическая иллюзия, а “провалы” в солнечном спектре, указывающие на отсутствие определенных химических элементов в самом Солнце. Поскольку линии двух разных элементов никогда не совпадают, он смог исследовать отдельные спектры и таким образом идентифицировать элементы.
