A 350 éves elmélet „mélyreható” kapcsolatot tár fel a fény tulajdonságai között

holland születésű Christian Huygens Talán ő az egyik leghíresebb fizikus, akiről még soha nem hallottál. A tizenhetedik század végén végzett munkái kiterjedtek univerzumunk kézzelfogható és megfoghatatlan területeire: a fény természetére és a mozgó testek mechanikájára.

Számos munkája között Huygens a fény hullámelméletét javasolta, amely a… Fizikai optika, amely a fény interferenciájával, diffrakciójával és polarizációjával foglalkozik. Ő találta fel az elsőt is inga; A legpontosabb időmérő eszköz közel 300 évvel ezelőtt, az ipari forradalom idején létezett.

Kevés kapcsolatot hoztak létre az optika és az optika e két látszólag eltérő területe között Klasszikus mechanika – Eddig.

A New Jersey-i Stevens Institute of Technology fizikusai újra átnézték Huygens 1673-ban megjelent, az ingáról szóló alapvető munkáját, és felhasználták 350 éves mechanikai elméletét, hogy felfedjenek néhány új összefüggést a legfurcsább és legalapvetőbb elemek között. . , a fény tulajdonságai.

„Ezzel az első vizsgálattal egyértelműen megmutattuk, hogy a mechanikai koncepciók alkalmazásával teljesen új módon lehet megérteni az optikai rendszereket.” Mondja Xiaofengqian fizikus.

Qian és munkatársa, a Stevens Institute munkatársa, Misagh Izadi számításaikban a fény két tulajdonságát vették figyelembe: a polarizációt és a korreláció egyik formáját, amelyet klasszikus, vagy nem kvantumszerű összefonódásként ismernek.

Ez a két jellemző a furcsaságot tükrözi A fény kettőssége Ez áthatja univerzumunk minden zsebét. Kvantum értelemben a fény – mint az anyag minden formája – úgy írható le, mint a térben hullámzó hullámok, de ez is egy pontban elhelyezkedő diszkrét részecskék.

Ez azonban nem csupán kvantumjelenség. A fogaskerekek, rugók és ketyegő órák klasszikus világában a fényhullámok úgy emelkednek és süllyednek, mint a fizikai hullámok egy megfoghatatlan óceánon, amelyek tulajdonságai az űrben való folyton változó előrehaladásukhoz kapcsolódnak.

„Több mint egy évszázada tudjuk, hogy a fény néha hullámként, néha részecskeként viselkedik, de e két keretrendszer összeegyeztetése rendkívül nehéznek bizonyult.” Qian mondta.

„Munkánk nem oldja meg ezt a problémát, de azt mutatja, hogy a hullám- és részecskefogalmak között nem csak kvantumszinten, hanem a klasszikus fényhullámok és a ponttömeg-rendszerek szintjén is mély összefüggések vannak.”

Az összefonódás leggyakrabban kvantumjelenség, és egyszerűen leírja az objektumok tulajdonságainak összefüggéseit.

A részecskék esetében ez lehet az elektronok spinje, az impulzus vagy egy fotonpár helyzete. Ha az egyik részecske ezen tulajdonságairól tudunk valamit, az elmond valamit a másik részecske ugyanazon tulajdonságairól.

A klasszikus összefonódás néhány összefüggést is leír, anélkül, hogy figyelembe kellene vennie egy tárgy instabil természetét, mielőtt megmérné.

polarizáció Ez egy olyan fényhullám iránytulajdonsága, amely felfelé és lefelé, vagy balra és jobbra oszcillál. Az olyan részecskék, mint a fotonok, a fénysugarat alkotó energiacsomagok, szintén polarizálhatók.

Ha egy fényhullám oszcillált, akkor az inga is, Qian és Izadi úgy gondolta, hogy az utóbbi mechanikáját felhasználhatják az előbbi tulajdonságainak leírására.

„Alapvetően megtaláltuk a módját az optikai rendszer lefordításának, hogy mechanikus rendszerként jelenítsük meg, majd jól megalapozott fizikai egyenletekkel írhassuk le” – mondta Qian. Magyarázza.

A klasszikus mechanikát általában nagy fizikai objektumok, például ingák és bolygók mozgásának leírására használják. Például a Huygens Párhuzamos tengely elmélet Leírja a tömegek és lendületük kapcsolatát.

Qian és Izadi a fényt olyan mechanikai rendszerként fogta fel, amelyre Huygens párhuzamos tengelyes tétele alkalmazható, és „mély” összefüggést találtak: a fényhullám polarizációs foka közvetlenül összefügg egy nemrég felismert tulajdonság mértékével, az ún. vektortér összefonódása.

Qian és Izadi számításai azt mutatják, hogy amikor az egyik emelkedik, a másik leesik, így a polarizációs szintből közvetlenül következtethetünk az összefonódási szintre, és fordítva.

„Végső soron ez a kutatás segít leegyszerűsíteni a világ megértésének módját azáltal, hogy lehetővé teszi számunkra, hogy felismerjük az alapvető, alapvető összefüggéseket a látszólag független fizikai törvények között” – mondta Qian. Mondja.

A tanulmány ben jelent meg Fizikai felülvizsgálati kutatás.