Nic piękniejszego nocą niż widok czarnego jak węgiel nieba nieskażonego światłami wielkich metropolii. Ale czy patrząc w górę, rzeczywiście widzimy to, co nam się zdaje, że widzimy? Oto wszystkie ciemne sprawki najmroczniejszej z barw.

Stwierdzenie, że niebo w nocy jest czarne, brzmi jak truizm. Oczywiście – myślimy – jakiego miałoby być koloru, skoro noc to brak światła, a brak światła to czerń? Zacznijmy jednak od tego, że w Polsce – i na większości terytorium Europy – niezwykle trudno będzie nam zweryfikować prawdziwość takiego twierdzenia. Żyjemy w czasach, kiedy na świat przychodzi pokolenie ludzi, którzy być może nigdy nie doświadczą czerni nocnego nieboskłonu.

Obawa przed brakiem światła to jeden z pierwotnych lęków człowieka, który paradoksalnie przekuliśmy w naszą siłę. Od czasów prehistorycznych popychał nas do usuwania ciemności za wszelką cenę. Czyhały w niej przecież niebezpieczeństwa. Ciemność ujawniała nieporadność człowieka – w końcu jego oczy radzą sobie w niej dość kiepsko, więc sceną ludzkich działań od zawsze była jasna strona doby. Z początku ogniem, a później elektrycznością niszczyliśmy najpierwotniejsze źródła czerni i ciemności. Światło stało się niemal synonimem obecności człowieka: tam, gdzie on, jest i ono. Ogromne jego ilości. Sączy się z ulicznych latarni, z nieprzesłoniętych okien domów, chlusta kolorowymi falami z wielkopowierzchniowych reklam. Emitują je sygnalizujące mnóstwo najróżniejszych rzeczy lampki i kontrolki, wożą ze sobą samochody. Na kontynencie europejskim niemal zawsze jesteśmy w zasięgu jakiegoś źródła światła. Najpewniej będzie nim miasto: to, w którym mieszkamy, albo jeśli mamy szczęście żyć z dala od wielkiej metropolii – łuna bijąca od najbliższego wielkiego skupiska ludzi. Znamy doskonale ten widok: niebo nawet w środku nocy nie jest aksamitnie mroczne, ale jakby brudne. Żółto-brązowe od blasku jaskrawych latarni wyposażonych w pomarańczowe, sodowe jarzeniówki lub zwyczajnie sprane i szare od coraz powszechniejszych świateł LED produkujących zimną, niebieskawą poświatę.

Nagle zobaczenie nieskażonego świetlnym zanieczyszczeniem nocnego nieba stało się luksusem zamawianym w ramach turystycznych pakietów, przywilejem zazdrośnie strzeżonym przez tych, którzy zawczasu zrozumieli, czym jest utrata najpierwotniejszego wzorca czerni, jaki znał nasz gatunek. A jest to strata fundamentalna. Nasze mózgi potrzebują ciemności. Tylko zanurzenie się we wszechogarniającej czerni jest gwarantem dobrego, nocnego wypoczynku. Co gorsza, trawiące czerń światło wymazuje z nieba nasze najpiękniejsze i najstarsze historie. Gwiazdy, które u zarania dziejów były punktami zaczepienia mitów oraz marzeń, giną w miałkości wiecznie szarego nieba. Smutne jest to, że mamy wokół siebie wielu ludzi, którzy nigdy nie widzieli – i być może już nie zobaczą – Drogi Mlecznej. Coraz trudniej zrozumieć siłę tej barwy, a przecież czerń nocy to raptem wierzchołek góry lodowej.

Informacja

Z ostatniej chwili! To pierwsza z Twoich pięciu treści dostępnych bezpłatnie w tym miesiącu. Słuchaj i czytaj bez ograniczeń – zapraszamy do prenumeraty cyfrowej!

Subskrybuj

Poza spektrum

Cisza to brak dźwięku. Jeśli zechcemy analogicznie określić czerń jako brak światła, popełnimy za jednym zamachem parę błędów. Po pierwsze, przyjmiemy, że czerń jest pewnego rodzaju „niekolorem”; czymś, co pozostaje po zniknięciu wszystkich innych barw. Kolor jest wszak zależny od światła – to ono jest jego nośnikiem. Dzięki interakcji światła z materią i z komórkami w naszych oczach możemy w ogóle mówić o barwnych wrażeniach. A zatem kolor czarny musi być jakiegoś rodzaju substytutem, nieporadną reakcją naszego zmysłu widzenia na brak światła (co prawdą nie jest). Po drugie, błędem będzie założenie, że światło kończy się tam, gdzie następuje kres możliwości naszego wzroku. To, że my czegoś nie widzimy, nie oznacza wcale, że inne – niekoniecznie ludzkie – oko nic nie dostrzeże. „Świat­ło” jest zatem określeniem bardzo wieloznacznym. Po trzecie, kwestia „braku”. Czy brak światła jest w ogóle możliwy? W końcu niemal wszystko, co nas otacza i nie znajduje się w temperaturze zera absolutnego (0 kelwinów), emituje promieniowanie elektromagnetyczne. Innymi słowy: świeci, choć nie zawsze w sposób widzialny dla naszych oczu. Wyprostujmy zatem kilka „czarnych” zagadnień.

Jeśli przyjmiemy, że kolorem jest w gruncie rzeczy finalne wrażenie, które rejestruje mózg, czarny jak najbardziej nim będzie. Nie ma go jednak w spektrum światła widzialnego – zresztą tak samo jak nie ma tam białego, brązowego czy purpurowego. Wszystkie one są kolorami niespektralnymi, których powstanie zależy od stymulacji więcej niż jednego czopka w siatkówce oka (lub – jak w przypadku czerni – od braku stymulacji jakiegokolwiek czopka). Oczywiście, czerń widziana przez człowieka, ptaka czy owada to najpewniej zupełnie różne kolory. Tam, gdzie my nie zobaczymy już nic poza ciemnością, ptaki być może wciąż dostrzegą świat­ło, np. spoza dostępnego dla nas fioletowego krańca spektrum (ptaki widzą również promieniowanie ultrafioletowe).

Jest też całkiem możliwe, iż kiedy wydaje nam się, że obcujemy z czernią, tak naprawdę mamy do czynienia z najrozmaitszej maści kolorami „niemal czarnymi”. Definiując czerń jako barwę, która powstaje wtedy, gdy materia pochłania całe padające nań promieniowanie widzialne, bardzo wysoko ustawiamy poprzeczkę określającą idealną realizację tego koloru. Wytworzenie materiału doskonale pochłaniającego fale z widzialnego przez ludzi zakresu spektrum światła jest zadaniem niezwykle trudnym. Dlatego większość czerni będzie w istocie mniej lub bardziej ciemnymi szarościami albo szczególnie gęstymi, nasyconymi granatami, bordo czy brązami. Wszystko będzie zależeć od sposobu powstania takiego koloru.

Najzabawniejsze jest to, że owa „nieperfekcyjność” dotyczy zwłaszcza obiektów i substancji uznawanych za archetypicznie czarne. Czarny łabędź? Oczywiście, że nie – ciemne ubarwienie odmiany łabędzia niemego jest wynikiem odkładania się w piórach eumelaniny, czarnego barwnika. O ile sama eumelanina bardzo wydajnie pochłania wszystkie kolory światła widzialnego, rozproszona w piórze traci nieco na swojej mroczności. Czarne łabędzie są więc co najwyżej grafitowe. W takim razie może czarne tulipany? Uzyskanie tej egzotycznej niegdyś odmiany było nie lada wyczynem – tulipan to przecież głównie najrozmaitsze odcienie purpury, żółci, fioletu. Sprawy nie ułatwia fakt, że rośliny (w przeciwieństwie do zwierząt) nie potrafią produkować melaniny. Hodowcy roślin musieli więc zdać się na ograniczone możliwości tulipanowej fizjologii i znaleźć mutanta, który byłby prawie czarny. Udało się, a jakże! Odpowiednie połączenie wyjątkowo stężonej purpury oraz żółci sprawiło, że płatki tak wybarwionego tulipana nagle zaczęły świetnie absorbować zielone, niebieskie, pomarańczowe i żółte barwy światła widzialnego. Jak się jednak okazało, iluzja nie była kompletna i to, co obecnie znamy jako tulipan czarny, jest w istocie kombinacją głębokiego bordo i niemal czarnego fioletu. Na pierwszy rzut oka taki czarny tulipan (ale też czarna róża czy czarny hiacynt) wygląda efektownie, jednak przy bliższym zbadaniu mroczny czar pryska…

Mrok doskonały

Czy zatem istnieje coś takiego jak idealna czerń? Substancja absolutnie mroczna, ostatecznie ciemna, pochłaniająca całe padające nań światło widzialne? Przez długi czas uznawano, że takim niemal doskonałym czarnym pigmentem jest sadza – mieszanina mikroskopijnych cząstek węgla oraz niewielkich ilości jego egzotycznych odmian, m.in. nanorurek czy fulerenów – powstająca w trakcie niepełnego spalania substancji bogatych w atomy węgla. Weź metalową łyżeczkę i wprowadź ją w płomień świecy. Po krótkiej chwili srebrzysty metal pokryje się matową czernią. Parafina świecy składa się bowiem prawie wyłącznie z węgla i wodoru, a w płomieniu jest ona odparowywana i spalana. Kiedy wprowadzamy do ognia zimny metal, drastycznie obniżamy temperaturę spalania i sprawiamy, że węgiel normalnie utleniający się do dwutlenku węgla wytrąca się z płomienia w postaci osiadających na metalowej powierzchni drobinek. Czerń sadzy jest tak doskonała, że przez długie wieki była jednym z najważniejszych źródeł czarnego pigmentu w malarstwie i poligrafii. Szybko jednak okazało się, że nawet ona odbijała śladowe ilości światła widzialnego.

Trop prowadzący do doskonalszej wersji czerni nie był zbyt skomplikowany. Skoro sadza jest tak dobrym przybliżeniem idealnego czarnego, badacze przyjrzeli się jej składnikom. „Najbardziej czarne” okazały się węglowe nanorurki i to one są dziś źródłem najgłębszej osiągalnej przemysłowo czerni. Jeśli pokryjemy nimi jakąś powierzchnię albo – ściślej – wyhodujemy ich gęsty „trawnik”, otrzymamy materiał absorbujący od 99,994 % do 99,997% padającego nań światła. Obiekty przestrzenne zabarwione w ten sposób praktycznie przestajemy postrzegać jako trójwymiarowe. Wrażenie „przestrzenności” bryły powstaje bowiem dzięki świat­łu odbijanemu przez przedmiot. Nasze oczy interpretują subtelne różnice w jego natężeniu jako miary odległości czy kąta ustawienia rozmaitych powierzchni obiektu w stosunku do kierunku patrzenia. Jeśli światło się nie odbija, oko nie otrzymuje wystarczającej informacji na temat kształtu obiektu i bryła zamienia się w „plamę” pozbawioną jakichkolwiek cech przestrzennych.

(Nie)czarny kosmos

Kilkakrotnie miałem szczęście podziwiać prawdziwie czarne nocne niebo, nieskażone miejskim blaskiem i niezabielone świetlnymi odpadami ludzkiej aktywności. Najciemniejszy kosmos widziałem na pacyficznej wyspie Lord Howe – maleńkim łuku z piasku i raf koralowych jakieś 600 km na wschód od wybrzeży Australii. Do dziś pamiętam to uczucie, kiedy leżałem na stygnącej plaży, pod kopułą bezksiężycowego nieba, bez śladu jakiegokolwiek sztucznego światła dookoła. Mieszkańcy wyspy dbają o ciemność swoich nocy do tego stopnia, że siedząc na jednej z plaż, mogłem zobaczyć zielonkawy żar fosforyzujących w ciemności grzybów, które rosły w runie oddalonego o kilkaset metrów lasu.

Zapadając się w mrok tamtego nieba, doświadczałem w zasadzie czerni doskonałej. Chociaż kosmos trudno byłoby uznać za „ciało”, warto pamiętać, że w fizyce ciałem może być wszystko, łącznie z dość abstrakcyjnym bezmiarem wszechświata. W jakim sensie jest on – wszechświat – doskonale czarny? Kiedy patrzymy w nocne niebo, będąc z dala od świateł, nie mamy wątpliwości, że jest ono czarne. Nawiasem mówiąc, to najgłębsza i w niezwykle pociągający sposób najbardziej przerażająca czerń, jakiej można doświadczyć. Nic dziwnego, że rodziły się z niej mity naszych przodków i właśnie w niej czyhały na człowieka najpotworniejsze bestie. Jeśli jednak spojrzelibyś­my na niebo czulszym okiem – wrażliwym na całe spektrum promieniowania – zobaczylibyśmy, że za jaskrawym blas­kiem gwiazd i mgławic, za szarą smugą Drogi Mlecznej, jarzy się wątlejszy, prastary blask. W zakresie mikrofal, będących w zasadzie dość krótkimi falami radiowymi, cały kosmos tli się jak dogasająca bryła węgla. To blask starożytny, który dociera do nas z czasów niewiele po narodzinach wszechświata. Światło, które zostało wyrzucone w przestrzeń podczas Wielkiego Wybuchu i które swoją podróż ku nam rozpoczęło, gdy kosmos stał się przezroczysty dla promieniowania. Świat­ło to ma dokładnie takie właściwości jak to emitowane przez ciało doskonale czarne w temperaturze dzisiejszego wszechświata (około 2 stopni powyżej zera bezwzględnego). Jego energia jest tak nikła, że nasze oczy (i oczy wszystkich znanych nam organizmów) nie są w stanie go zarejestrować. Choć więc opromienia nas ze wszystkich stron światło wysłane w pierwszych chwilach rodzącego się kosmosu, ten już na zawsze pozostanie dla nas absolutnie czarny. Kosmiczne promieniowanie tła będzie tylko coraz bardziej oddalać się od widzialnej części widma, stopniowo przesuwając się w stronę coraz dłuższych fal radiowych, w miarę jak temperatura wszechświata zbliżać się będzie do zera absolutnego.

Nad wyspą Lord Howe co noc wschodzą dwie kosmiczne chmury: nieczułe na ziemską pogodę Obłoki Magellana. Widać je wyłącznie na tle najczarniejszego nieba – wystarczą ślady sztucznego światła, a ich koronkowa struktura ginie w szarości. Czerń traktujemy jako tak oczywistą (i w jakiś sposób gorszą, łatwiejszą do uzyskania) przeciwwagę bieli, że zupełnie przestała nam przeszkadzać niedoskonałość tej spowijającej kosmosy rozpościerające się nad głowami ogromnej większości z nas. Czasem myślę, że tak jak kiedyś „ciało doskonale czarne” było kluczem do właściwego wyznaczenia sposobów pomiaru światłości, tak teraz doskonale czarne niebo powinno być obowiązkowym wzorcem resetującym balans bieli i zakorzeniającym czerń tam, gdzie powinna ona być w naszej percepcji kolorów. Może więc skoro jeździmy w szkole na wycieczki, by obejrzeć pierwotny białowieski las, to powinniśmy też obligatoryjnie choć raz odwiedzić prawdziwą noc? W jej czerni nie czają się wcale zabójcze bestie. Da się w niej za to odnaleźć zapomniane albo uśpione kawałki siebie – nie znam nikogo, kto po jednym takim doświadczeniu nie chciałby go powtórzyć.