Солнце закатилось, сумрак перешел в темноту, и мы перестали видеть вокруг себя предметы совсем или почти совсем. Почему человек не видит в темноте? Простейший ответ: «Потому что в темноте нет света».
Если же учесть, что ночью есть, например, звезды, есть рассеянный свет от облаков и т. д., то более точно можно сказать: «Потому что в темноте света очень мало». И это будет вполне правильный ответ. Но не полный, и, если ограничиться только констатацией указанной причины, то не найти ответа. Ведь некоторые животные видят в темноте.
Человеческий глаз не может адаптироваться
Чтобы дать более полный ответ, поговорим немного о свойствах света. Световой поток состоит из излучения фотонов мельчайших и невесомых частичек. Как атом есть мельчайшая для данного элемента частица вещества, так фотон — мельчайшая частица света. Света меньше, чем один фотон, быть не может.
Чтобы понять, насколько ничтожно малую дозу света представляет фотон, заметим, что энергия фотона, например, желтого света равна 3 умножить на 10 в минус 19 степени ватт.
Обратим внимание на следующий факт из истории физики. В 30-х годах прошлого столетия советским физиком П. А. Черенковым было открыто ранее науке неизвестное излучение вещества под действием электронов. Черенков открыл оптический эффект, проявляющийся в своеобразном свечении вещества под действием заряженных частиц. Ученый очень тщательно затемнял помещение, в котором производились опыты и до начала опыта длительное время сидел в темном помещении, чтобы глаза его привыкли к темноте. При проведении таких опытов выяснилось, что наш глаз может фиксировать даже один единственный фотон. Вот, оказывается, насколько чувствителен наш глаз.
Так почему человек не видит в темноте?
Чтобы понять это, необходим еще один небольшой экскурс в физику. Оказывается, в потоках таких элементарных частиц, как электроны или фотоны, их количество при идеально стабильных внешних условиях не является постоянным. Это фундаментальное свойство таких потоков, и устранить непостоянство количества частиц в них невозможно. При многих физических явлениях, в которых участвуют потоки электронов или фотонов, среднее значение отклонения количества частиц равно корню квадратному от количества частиц в потоке. Количество фотонов, на которое увеличивается или уменьшается поток, исчисляется десятком миллиардов. Но если мы возьмем отношение этих изменений к самому потоку, то величина ничтожно малая. И получается, что первое эмоциональное замечание о большой величине колебаний неправильное. Поток исключительно стабилен, так как хотя абсолютное изменение количества частиц велико, оно ничтожно мало по отношению к общему количеству частиц в потоке.
Совсем другое положение, когда света мало. Допустим, какой-либо предмет испускает (излучает сам или отражает) определенное количество фотонов в секунду. Оба потока — и от предмета, и от фона — будут светиться непостоянным мигающим светом, то усиливаясь, то ослабляясь. Причем в некоторые моменты предмет и фон могут сравняться по яркости, а в некоторые фон может оказаться даже ярче предмета. Поэтому и можно сказать, что поток от предмета может быть и больше, и меньше потока от фона. Можно ли в таких условиях уверенно видеть в темноте? Сомнительно.
