Статья «Вода и глаз»

ВОДА И ГЛАЗ

сам г-н Ньютонсчитал эту проблему весьма головоломной, почти неразрешимой (см. Поучение к Предложению VIII “Лекций по оптике” г-на Ньютона).

П. Бугер, XVIII век.

Этой простой проблеме лет уже довольно много, знаменитый математик Древней Греции Евклид в книге, посвящённой отражению света, рассказал об одном единственном наблюдении, связанном с преломлением света при переходе из одного прозрачного вещества в другое.

«Если какой-либо предмет поместить на дно сосуда и удалить сосуд от глаз настолько, что предмет не будет виден, то он вновь станет виден на этом расстоянии, если сосуд залить водой»

И вот больше двух тысяч лет никто и нигде не попытался обдумать и как-то правдоподобно объяснить, что же там творится в этом сосуде с монеткой.

Евклид не оставил картинку этого опыта, который и опытом совестно назвать, настолько всё примитивно и понятно. А вот за последние пару столетий возникла научно-популярная литература, и все книжки этого сорта можно грубо разделить на два типа. В одном случае рисунок к этому опыту показывает изображение монетки просто приподнятым над тем местом, где лежит сама монетка. В книгах более вдумчивых изображение ещё и отодвигается немного вдаль от человека, смотрящего на монетку под слоем воды.

Не могу припомнить ни одного рисунка, где бы изображение приближалось к наблюдателю.

Забавно, что когда на дне водоёма лежит не монета, а камешек, случаются и чудеса.

«...Рассмотрим следующую задачу. Монета лежит в воде на глубине H. Будем смотреть на нее сверху по вертикали. На какой глубине мы увидим монету?

ЧИТАТЕЛЬ А: Я знаю, что монета будет казаться приподнятой. Более конкретно ответить затрудняюсь»

[1 -ТАРАСОВ Л.В., ТАРАСОВА А.Н. Вопросы и задачи по физике. М.: Высшая школа. 1968. С.217.]

Нарисовав схему хода лучей (Рис.129), «АВТОР» пишет несколько простых формул, и приходит к выводу, что кажущаяся глубина водоёма или расстояние от поверхности воды до «изображения» монеты составит в этом случае три четверти реальной глубины. А далее тот Читатель А спрашивает: «А что будет, если смотреть на монету не по вертикали, а как-то сбоку?»

Это в шахматах называют «тихий ход». «АВТОР» уверенно отвечает доверчивому читателю, что «монета будет казаться не только приподнятой, но также ещё и смещённой вдаль (см. пунктир на рис.129)». И – попадается! На самом деле здесь всё гораздо интереснее, только надо в самом деле построить действительный ход лучей.

Собственное нежелание подумать «АВТОР» маскирует замечанием: «Очевидно, что расчет в этом случае значительно усложняется», и переходит к следующей задачи.

Так совпало, что почти одновременно с этой книгой, тираж которой, кстати, 300000 экземпляров, был издан учебник для техникумов [2- Жданов и Маранджян. Физика.], и там была та же проблема проиллюстрирована таким же рисунком, только в зеркальном виде, для оригинальности – наблюдатель находится справа. И точно так же эти авторы уверены в том, что изображение монеты существует, и смещается вдаль от глаза наблюдателя. Но здесь ситуация драматизируется тем, что в переиздании этого учебника через довольно большой промежуток времени [3- Жданов и Жданов 1984] авторы ИЗМЕНЯЮТ рисунок и в тексте сообщают, что изображение кажется ПРИБЛИЖЕННЫМ к наблюдателю! Скорее всего, кто-то из читателей первого издания указал авторам на явную ошибку в этом рисунке, а вот профессору Л.В. Тарасову постеснялись высказать такую дерзость, поэтому в переиздании его книги в 1975 году («переработанном и дополненном») это место воспроизведено в точности, «монета будет казаться не только приподнятой, но также ещё и смещённой вдаль». Следовательно, ошибка сохранилась в ещё 500000 экземплярах.

Забавно, что между двумя изданиями учебника Жданова с соавторами, в 1977 году, вышла третьим изданием книга Л.Б. Милковской «Повторим физику»[4], где изображение показано точно на вертикали, проведённой через точку на дне водоёма. Получается как бы равномерное перемещение изображения с возрастом...

Пособие ТАРАСОВ Л.В., ТАРАСОВА А.Н. Вопросы и задачи по физике. Вышло третьим изданием в том же издательстве Высшая школа в 1984году, практически одновременно с учебником Ждановых. И наконец, монета тоже перешагнула через вертикаль, проведённую через центр монетки: «монета будет казаться не только приподнятой, но также ещё и смещённой ближе к наблюдателю» (С.227). Объясняться с читателями авторы не решились: «Очевидно, что расчёт в этом случае значительно усложняется».

Картинок, как бы объясняющих эту ситуацию, в различных статьях и книгах можно собрать на хороший альбом, однако яснее она не становится. Это удивительно, ведь все авторы успели поучиться в школах без егэ, и строили изображение предмета, как правило – стрелочки - в зеркале и линзе. Кто же не помнит этого «кулинарного рецепта», по которому полагалось от одной точки предмета провести один луч, потом второй, и там, где пересекутся эти два луча, получится изображение той точки предмета. Далее всё повторялось для другой точки, и вот оно, изображение предмета. Казалось бы, что же тут сложного, на какое усложнение намекают сдержанно Тарасовы?

Почему-то за всю жизнь не увидел на подобных рисунках двух лучей, исходящих из одной точки предмета, нарисованных правильно. Переиздания упомянутых книг Ждановых и Тарасовых в счёт не идут, потому что в них нет ни слова объяснения, почему они решили эти рисунки изменить. Гораздо чаще встречаются картинки с двумя лучами, но начинающимися в разных точках предмета.