Блеск бабочек

Джонатан Сарфати

Двойные дифракционные решетки создают два цветовых сигнала

Фотонные структуры бабочек

Некоторые бабочки, такие как бабочка Морфо Менелай из Южной Америки и самец горной бабочки Парусник Улисс, обитающий в северной части Австралии, известны своей великолепной радужной окраской. В 2001 году, Пит Вукусик из университета Эксетера обнаружил, что лазурная окраска бабочек возникает благодаря оптической интерференции. Чешуйки на крыльях бабочки имеют многослойность, которая отражает световые волны, так что они проходят разные расстояния. Дело в том, что при некоторых длинах волн, свет, отраженный с верхней и нижней поверхностей, будет проходить расстояние равное общему числу волн, так что вершины волн совпадают с вершинами других волн (Рис. 1). Это называется усиливающей интерференцией, благодаря которой этот цвет (синий у этой бабочки) становится намного ярче и чище.

Таким образом, эти поразительные цвета создаются не пигментами, а чешуйками, образующими дифракционную решетку.1 Чешуйки представляют собой расположенные на равном расстоянии бороздки или ямки, которые разделяют белый свет на все его цветовые компоненты, но под определенным углом. Ослабляющая интерференция разрушает все цвета за исключением необходимого цвета, который является интенсивным, благодаря усиливающей интерференции. Эти чешуйки получили название «субмикрометровые фотонные структуры», т. к. они могут воздействовать на световые волны. Глубокий черный цвет, украшающий края крыльев бабочки, является результатом не черного пигмента, а фотонных структур, которые улавливают свет.3, 8

Читайте также: Крылья бабочки проделывают блестящие оптические фокусы

Это открытие помогло создать весьма эффективные покрытия под названием «Super Black». В будущем оно может быть использовано, также, для создания и других видов покрытий, имеющих поразительный цвет, но без химических отходов, образующихся при производстве пигментов и красящих веществ.7 Также, это еще один пример биомиметики, когда человеческие технологии имитируют чудеса природы, хотя на самом деле, берут уроки у Самого Творца этой природы.8

Двойные решетки

Недавнее исследование показало, что на спинных крыльях бабочки Lamprolenis nitida расположены две концентрирующие дифракционные решетки, рассеянные по чешуйкам, которые издают два основных цветовых сигнала.4

Это было новым открытием, т. к. «на сегодня неизвестно, чтобы у животных наблюдались множественные независимые сигналы, исходящие от отдельных фотонных структур в пределах того же самого субмикрометрового механизма». Чешуйки образуют узор из поперечных ребер и бороздок, которые повторяются через два разных промежутка, а, следовательно, дают разные сигналы.

Исследователи говорят: «Множественные сигналы увеличивают сложность и специфичность оптической сигнатуры, таким образом, усиливая передаваемую информацию. Это может быть особенно важно во время внутриполовых столкновений, в которых радужные цвета крыльев самца используются для демонстрации угрозы». Исследования показывают, что самцы производят сильные сигналы даже в плохо освещенных лесах, где они обитают и где солнечный свет проникает под купол деревьев нерегулярно. Кроме того, они помогают самкам находить нужный вид в среде, в которой обитает множество других видов.

Откуда взялись эти структуры?

На удивление, исследователи не стали предлагать эволюционную теорию для объяснения происхождения этих структур. Они опирались на факты и предложили вероятные функции использования данных структур. В действительности, даже одинарные дифракционные решетки трудно объяснить с помощью дарвиновской цепи постепенных этапов развития, в которой каждый последующий этап обладает преимуществом над предыдущим. А образование двойных дифракционных решеток объяснить еще труднее. Это действительно так, поскольку большинство бабочек прекрасно обходятся и без этих решеток, а стеклянницам вообще не нужны чешуйки.2 Поэтому нелогично допускать давление отбора. Отметим, что дарвиновская «теория полового отбора»2 не способна объяснить то, для чего, собственно, Дарвин ее и выдвинул. Доказательством этому служит знаменитый хвост павлина.5

Больше биомиметики

Исследователи утверждают, что передовым человеческим технологиям было бы полезно копировать этот дизайн:

«Двойные решетки бабочек Lamprolenis nitida помогли бы решить проблему со спектрометрами, которая заключается в том, что функциональный диапазон их решетки ограничен, так что когда достигается спектральный предел, решетка должна механически меняться для следующих измерений. Установление двух решеток на отдельную саморегулирующуюся поверхность могло бы решить проблему».

Исходя из того, что реальная наука работает по аналогии, справедливости ради, следует отметить, что если уж наши дифракции предполагают разумный замысел, то улучшенная дифракционная решетка тем более указывает на объективные признаки замысла.

Читайте также: Крылья бабочки с «портретом» - это невероятно, но факт!

Ссылки и примечания

1. Бабочки проникают в глубины черного цвета с помощью светового трюка // New Scientist 181(2433):18, 2004. Вернуться к тексту.
2. Бергман Д., Проблемы теории полового отбора и неодарвинизма // Journal of Creation 18(1): 112–119, 2004. Вернуться к тексту.
3. Вукусик П., et al., Многослойные оптические эффекты у двух видов бабочек Парусников // Applied Optics 40(7):1116–1125, 2001. Вернуться к тексту.
4. Ингрем A.Л. et al., Двойные решетки, рассеянные на чешуйках бабочек // J. Royal Soc. Interface 5(28):1387–1390, 6 ноября, 2008 | DOI 10.1098/rsif.2008.0227. Вернуться к тексту.
5. Кетчпул Д., Крах выдуманной истории о хвосте павлина // , 2008. Вернуться к тексту.
6. Кетчпул Д., Посмотрите на полет стеклянниц (не обладающих блеском) // Creation 30(4):56, 2008. Вернуться к тексту.
7. Лернер E.Д., Синие бабочки // The Industrial Physicist, Briefs, апрель, 2004. Вернуться к тексту.
8. Сарфати Д., Прекрасные черные и синие бабочки // Journal of Creation 19(1):9–10, 2005; ; By Design, ch. 3, Creation Book Publishers, 2008. Вернуться к тексту.
9. Хопкин M., Бабочки могут похвастаться ультрачерными крыльями: насекомые используют оптический трюк, чтобы получить из черного пигмента черный-пречерный цвет // Nature science update, 2004, . Вернуться к тексту.