- Оказывается,глаза лягушки способны соперничать с квантовыми датчиками. Эксперименты показали, что палочки сетчатки глаза лягушек функционируют с эффективностью, которую имеют коммерческие датчики, в том числе некоторые типы лавинных фотодиодов. Хотя в живых системах реакции палочек существенно более медленные.
Зрительный аппарат человека, оснащённый такими рецепторами как палочки и колбочки, способен регистрировать слабые световые потоки до 100 фотонов, если предварительно подстроится под темноту. Проблема упирается в то, насколько отдельные палочки способны регистрировать единичные кванты света, ведь маловероятно, чтобы более чем один фотон попал на одну из 120 млн. палочек, выстилающих глазное дно.
Статистически лишь около 10 % фотонов, испускаемых при световой вспышке, воздействуют на сетчатку глаза, остальные остаются непоглощёнными сетчаткой, частично рассеиваясь в массе глазного яблока.
Глаз лягушки в несколько раз чувствительнее человеческого:на расстоянии 10000 км свет фонарика станет слишком слабым,чтобы человеческий глаз мог его различить,в то время,если наблюдателем будет лягушка,и она будет удаляться от фонарика,момент,когда она его полностью потеряет из вида никогда не наступит.Вместо этого лягушка увидит,что фонарик начал мигать.Вспышки будут видны через неравные промежутки времени,которые будут увеличиваться по мере удаления лягушки от фонарика.А вот яркость каждой отдельной вспышки не будет меньше.На расстоянии 100 млн.км от фонарика лягушка будет видеть в среднем только одну вспышку света в день,но эта вспышка будет столь же яркой,как и наблюдаемая с любого другого расстояния.
К сожалению,лягушки не могут рассказать нам,что они видят.При проведении реальных экспериментов используют фотоумножители(датчики света,чувствительность которых превышает чувствительность глаз лягушки),а вместо того,чтобы смотреть с расстояния 100 млн. км,ослабляют свет,пропуская его через тёмные фильтры.Однако принцип остаётся тем же самым,как и результат:не полная темнота и не однородный тусклый свет,а мигание,причём вспышки - одинаково яркие,независимо от того,насколько тёмный фильтр используется.Это мерцание показывает,что существует предел равномерного "растягивания" света.
Существует минимальный кусочек или "атом" света - фотон.Каждая вспышка,которую видит лягушка,вызвана фотоном,воздействующим на сетчатку ее глаза.Когда луч света становится слабее,фотоны сами по себе не ослабевают,но они отдаляются друг от друга,и между ними появляется пустое пространство.Когда лягушка ничего не видит,это происходит не потому,что свет, попадающий в ее глаза,слишком слаб,чтобы воздействовать на сетчатку,а потому,что никакого света в ее глаза не попадает.
Это свойство - появляться в виде кусочков дискретных размеров - называется квантованием.Отдельный комочек,например,фотон,называется квантом.Квантовая теория получила своё название от этого свойства,которое она приписывает всем измеримым физическим величинам,а не только таким,которые,подобно количеству света или массе золота,квантуются из-за того,что соответствующие сущности на самом деле состоят из частиц,хотя и выглядят непрерывными.квантование таким образом является одним из простейших эффектов и ключевым для остальных явлений,если всё квантуется.(см. подробнее книгу Дэвида Дойча "Структура вселенной")
Так вот,почему лягушка именно "квакает" - она как будто регистрирует квант света и прямо-таки кричит об этом на своём языке:"КВАнт!КВАнт!"
