350 Yıllık Teorem Işığın Özellikleri Arasındaki 'Derin' Bağlantıyı Ortaya Çıkardı

[™ Admin]

350 Yıllık Teorem Işığın Özellikleri Arasındaki 'Derin' Bağlantıyı Ortaya Çıkardı

Hollanda doğumlu Christiaan Huygens muhtemelen ismini hiç duymadığınız en ünlü fizikçilerden biridir. 17. yüzyılın sonlarında yaptığı çalışmalar, Evrenimizin hem soyut hem de somut alanlarını, yani ışığın doğası ve hareket eden nesnelerin mekaniğini kapsıyordu.

Pek çok katkısı arasında Huygens, ışığın girişimi, kırınımı ve polarizasyonuyla ilgilenen fiziksel optiğe yol açacak bir ışık dalga teorisi önerdi. Ayrıca ilk sarkaçlı saati de icat etti; Sanayi Devrimi'ne kadar neredeyse 300 yıldır en doğru zaman ölçer.

Optik ve klasik mekaniğin bu iki görünüşte farklı alanı arasındaki bağlantılara dair şimdiye kadar çok az şey yapıldı.

New Jersey'deki Stevens Teknoloji Enstitüsü'nden bir çift fizikçi, Huygens'in sarkaçlar üzerine 1673'te yayınlanan ufuk açıcı çalışmasını yeniden inceledi ve onun 350 yıllık mekanik teoremini kullanarak en tuhaf ve en temel sarkaçlar arasındaki bazı yeni bağlantıları ortaya çıkardı. , ışığın özellikleri.

Fizikçi Xiaofeng Qian, "Bu ilk çalışmayla, mekanik kavramları uygulayarak optik sistemleri tamamen yeni bir şekilde anlamanın mümkün olduğunu açıkça gösterdik" diyor.

Qian ve Stevens Enstitüsü'ndeki meslektaşı Misagh Izadi, hesaplamalarında ışığın iki özelliğini göz önünde bulundurdu: polarizasyon ve klasik veya kuantum olmayan dolaşıklık olarak bilinen bir korelasyon biçimi.

Bu iki özellik, Evrenimizin her cebine nüfuz eden ışığın garip ikiliğini yansıtıyor. Kuantum anlamında ışık, tüm madde türleri gibi, uzayda dalgalanan dalgalar olarak tanımlanabileceği gibi, aynı zamanda tek bir noktaya yerleşmiş ayrı parçacıklar olarak da tanımlanabilir.

Ancak bu sadece kuantum bir fenomen değil. Çarkların, yayların ve tik tak eden saatlerin klasik dünyasında, ışık dalgaları, uzayda sürekli değişen ilerlemeleriyle bağlantılı özellikleriyle, soyut bir okyanustaki fiziksel dalgalar gibi yükselir ve alçalır.

Qian, "Yüzyıldan fazla bir süredir ışığın bazen dalga, bazen de parçacık gibi davrandığını biliyoruz, ancak bu iki çerçeveyi uzlaştırmanın son derece zor olduğunu kanıtladık" dedi.

"Çalışmamız bu sorunu çözmüyor; ancak dalga ve parçacık kavramları arasında yalnızca kuantum düzeyinde değil, klasik ışık dalgaları ve nokta-kütle sistemleri düzeyinde de derin bağlantılar olduğunu gösteriyor."

En yaygın olarak bir kuantum fenomeni olarak kabul edilen dolaşıklık, basitçe nesnelerin özelliklerindeki korelasyonları tanımlar.

Parçacıklar için bu, elektronların dönüşleri veya bir çift fotonun momentumu veya konumu olabilir. Bir parçacığın bu özelliklerinden biri hakkında bir şeyler bilmek, diğer parçacığın aynı özelliği hakkında size bir şeyler söyler.

Klasik dolaşıklık aynı zamanda belirli korelasyonları da tanımlar; ancak ölçümden önce bir nesnenin kararsız doğasını dikkate almaya gerek yoktur.

Polarizasyon, yukarı ve aşağı veya sola ve sağa salınan bir ışık dalgasının yönsel özelliğidir. Işık ışınını oluşturan enerji paketleri olan fotonlar gibi parçacıklar da polarize edilebilir.

Bir ışık dalgası ve bir sarkaç salınıyorsa, Qian ve Izadi, ilkinin özelliklerini tanımlamak için ikincisinin mekaniğini kullanabileceklerini düşündüler.

Qian, "Aslında, bir optik sistemi mekanik bir sistem olarak görselleştirebilmek ve daha sonra iyi kurulmuş fiziksel denklemler kullanarak tanımlayabilmek için bir optik sistemi tercüme etmenin bir yolunu bulduk" diye açıklıyor.

Normalde klasik mekanik, sarkaçlar ve gezegenler gibi büyük fiziksel nesnelerin hareketini tanımlamak için kullanılır. Örneğin Huygens'in paralel eksen teoremi kütleler ile onların dönme momentumu arasındaki ilişkiyi açıklar.

Qian ve Izadi, ışığı, Huygens'in paralel eksen teoreminin uygulanabileceği mekanik bir sistem olarak tasavvur ettiler ve "derin" bir bağlantı buldular: Bir ışık dalgasının polarizasyon derecesi, vektör uzayı adı verilen, yakın zamanda tanınan bir özelliğin derecesi ile doğrudan ilişkiliydi. Dolaşma.

Qian ve Izadi'nin hesaplamaları, biri yükselirken diğerinin düştüğünü, böylece dolaşma düzeyinin doğrudan kutuplaşma düzeyinden çıkarılabileceğini ve bunun tersinin de mümkün olduğunu öne sürüyor.

Qian, "Sonuçta bu araştırma, görünüşte ilgisiz fiziksel yasalar arasındaki temel temel bağlantıları tanımamıza olanak tanıyarak dünyayı anlama şeklimizi basitleştirmeye yardımcı oluyor" diyor.

Kaynak: ScienceAlert