Je koronavirus neviditelný nebo jen černobílý?

Zde jsem si přečetl, že viry, včetně koronaviru, nemají barvy, protože vlnová délka viditelného světla je větší než velikost virů. Jenže barvy, tedy fotony viditelného světla, vyzařuje něco ještě menšího, atomy. Jak to tedy je?

Atomy vyzařují viditelné světlo, přestože mají velikost desetinu nanometru (nanometr je 10^-9 metru). Viditelné světlo má přitom vlnovou délku 400 až 650 nanometrů, tedy řádkově 1000 či 10 000 x větší. Atomy tak vysílají něco, co je nejméně 1000 větší než ony, tak proč by nemohl být vidět takový koronavirus, že? Ten má totiž rozměry 25 až 120 nanometrů (někdy údajně až 250) podle tloušťky tukového obalu svého jádra. Rozměry zmíněných tří objektů jsou tedy následující.

atom -         0,1 nanometru
koronavirus -    25-120 nanometrů
viditelné světlo - 400-650 nanometrů

Abychom pochopili celou situaci, stačí si uvědomit, v jakém stavu něco musí být, aby to samo vyzařovalo světlo. Mohou to být například rozžhavené uhlíky, rozžhavená plotýnka nebo zkrátka obecně něco s velmi vysokou teplotou. Třeba železo začíná zářit při teplotě 600 stupňů Celsia, kdy je rudohnědé, při 650 je pak už rudé, při 860 žluté atd. Virus by musel být horký několik set stupňů, aby sám zářil. A protože se virů zbavíme třeba převařením, tedy při teplotě 100 stupňů, je jasné, že při teplotě vyšší bude virus zničen.

Z této "teplotní" úvahy je zřejmé, že tělesa při běžné teplotě samy nevyzařují viditelné světlo, pakliže to nejsou speciální případy, jako fosfor či jiné druhy chladného světla (jako mají např. světlušky nebo hlubokomořské ryby), což obrovská většina předmětů není. Jak je tedy vůbec možné, že věci kolem vidíme? Je to prosté! Vidíme je jen díky světlu, které odrážejí. Viry sice světlo odrážejí, ale problém tu je jak podrobnou informaci o viru může světlo přenést. Existuje totiž tzv. difrakční limit, který způsobuje, že v zásadě není možné vidět podrobnosti menší než polovina vlnové délky daného záření. A světlo s nejkratší vlnovou délkou je fialové, a to ji má asi 400 nanometrů. Takovým světlem tedy nelze od sebe odlišit dva body ve větší vzdálenosti než 200 nanometrů. A viry jsou menší. Tedy se mohou jevit nanejvýš jako bod, a když ten "bod" zvětšíme, bude to jen rozmazaná skvrna bez podrobností. Tedy virus vidět můžeme, ale ani vlastně nepoznáme, že je to virus, když jsme to dopředu nevěděli a vůbec ne, jaký je to virus a jak vypadá. Neuvidíme žádné podrobnosti. Ony se totiž vlny na tak malém objektu všelijak divně ohýbají. 

Navíc takový virus může mít vlastně jinou barvu než "ve skutečnosti" má. Co to je za divné tvrzení? U tak malých objektů se začínám projevovat Mieův nebo spíše Raleighův rozptyl. Díky Mieově rozptylu jsou mraky šedé nebo bílé, díky Raleighově je pak obloha modrá a Slunce při západu rudé. Mieův rozptyl funguje na částicích přibližně stejné velikosti jako je vlnová délka daného záření, u mraků jsou to kapky vody. Raleighův rozptyl způsobují částice podstatně menší než vlnová délka rozptylovaného záření. Virus by rozhodně nevypadal jako objekt s detaily a zřejmě by měl jinou barvou než obvyklou pro chemické složení takového objektu. Chtělo by to konkrétní výpočet, který by rozhodl, který z dvou rozptylů tady působí, jestli tedy pozorovaný "stín" viru by byl jen šedý nebo nějak barevný. Možná by ty úplně největší viry mohly mít šedý stín a ty malé barevný.

V každém případě není koronavirus obvyklým světlem pozorovatelný v podobě, jak ho vidíme na obrázku výše. Proto ho zkoumáme elektronovým mikroskopem, kde je pozorovacím zářením proud elektronů. Ty mají podstatně kratší vlnovou délku než světlo, a proto viry "vidí" a "vidí" i jejich detaily. Ony ale elektrony nepřenášejí tu informaci, které říkáme barva, jejich frekvence jsou zcela mimo viditelné pásmo. A navíc to nejsou fotony, takže je naše oko ani neumí zaznamenat. A tak jestli vidíte někde barevný obrázek koronaviru, je to jen proto, že mu někdo pouze přidal falešné barvy, které si vymyslel a které tento virus ve skutečnosti nemá. Pro jasnost uveďme, že v celém blogu jsme mluvili o jednotlivých virech. Když by jich bylo mnoho dohromady, nějaký virový sliz, pochopitelně by byl vidět a měl by i nějakou barvu zřejmě. Vždyť všechny objekty makrosvěta jsou vidět a jsou často barevné, i když se skládají z "neviditelných" atomů, které si individuálně při pokojové teplotě s barvou moc netykají. :-)

Ono je to naše optické vnímání ještě daleko podivnější. To, že vidíme frekvencemi, kterými vidíme, je dáno fyzikálními zákony, ale i náhodnými vlastnostmi Slunce. Kdybychom žili u hvězdy zvané rudý obr, viděli bychom asi i záření tepelné. Více se můžete dovědět v konferenčním příspěvku z roku 1997 zvaném Skutečnost jako přirozená virtuální realita. Tam zjistíte, že výběr barev, které vidíme, je dán také složením atmosféry Země a mnoho dalšího zajímavého.