ისტორიის მანძილზე კაცობრიობა ფიქრობდა ისეთი ფენომენის ბუნებაზე, როგორიცაა სინათლე. უძველესი დროიდან დღემდე მის შესახებ იდეები შეიცვალა და გაუმჯობესდა. ყველაზე პოპულარული ჰიპოთეზა იყო, რომ სინათლე არის ნაწილაკი ან ტალღა. თანამედროვე მეცნიერების ფილიალს, რომელიც სწავლობს სინათლის ბუნებას და ქცევას, ეწოდება ოპტიკა.
სინათლის შესახებ იდეების განვითარების ისტორია
ძველი ბერძენი ფილოსოფოსების, როგორიცაა არისტოტელეს იდეების მიხედვით, სინათლე არის ადამიანის თვალიდან გამომავალი სხივები. ეთერის, გამჭვირვალე ნივთიერების, რომელიც ავსებს სივრცეს, ეს სხივები ვრცელდება, რაც საშუალებას აძლევს ადამიანს დაინახოს ობიექტები.
კიდევ ერთი ფილოსოფოსი, პლატონი, ვარაუდობს, რომ მზე არის სინათლის წყარო დედამიწაზე.
ფილოსოფოსი და მათემატიკოსი პითაგორა თვლიდა, რომ პაწაწინა ნაწილაკები დაფრინავენ ობიექტებიდან. ადამიანის თვალში მოხვედრისას ისინი წარმოდგენას გვაძლევენ ამ ობიექტების გარეგნობის შესახებ.
მიუხედავად ერთი შეხედვით გულუბრყვილობისა, ამ ჰიპოთეზებმა საფუძველი ჩაუყარა აზროვნების შემდგომ განვითარებას.
ასე რომ, მე-17 საუკუნეში გერმანელმა მეცნიერმა იოჰანეს კეპლერმაგამოთქვა პლატონისა და პითაგორას იდეებთან მიახლოებული თეორია. მისი აზრით, სინათლე არის ნაწილაკი, უფრო სწორად, ნაწილაკების ნაკადი, რომელიც გავრცელდება რაიმე წყაროდან.
ნიუტონის კორპუსკულარული ჰიპოთეზა
მეცნიერმა ისააკ ნიუტონმა წამოაყენა თეორია, რომელიც აერთიანებდა გარკვეულწილად ურთიერთსაწინააღმდეგო იდეებს ამ ფენომენის შესახებ.
ნიუტონის ჰიპოთეზის მიხედვით, სინათლე არის ნაწილაკი, რომლის მოძრაობის სიჩქარე ძალიან მაღალია. კორპუსები მრავლდებიან ერთგვაროვან გარემოში, მოძრაობენ ერთნაირად და სწორხაზოვნად სინათლის წყაროდან. თუ ამ ნაწილაკების ნაკადი თვალში შედის, მაშინ ადამიანი აკვირდება მის წყაროს.
მეცნიერის აზრით, კორპუსები სხვადასხვა ზომის იყო, რაც სხვადასხვა ფერის შთაბეჭდილებას ტოვებდა. მაგალითად, დიდი ნაწილაკები ხელს უწყობს იმ ფაქტს, რომ ადამიანი ხედავს წითელს. იგი ამტკიცებდა სინათლის ნაკადის ასახვის ფენომენს მყარი ბარიერიდან ნაწილაკების მობრუნებით.
მეცნიერმა ახსნა თეთრი ფერი სპექტრის ყველა ფერის კომბინაციით. ეს დასკვნა არის მისი დისპერსიის თეორიის საფუძველი, ფენომენი, რომელიც მან აღმოაჩინა 1666 წელს.
ნიუტონის ჰიპოთეზებმა დიდი აღიარება ჰპოვა მის თანამედროვეებში, რაც ხსნიდა ბევრ ოპტიკურ ფენომენს.
ჰაიგენსის ტალღის თეორია
იმავე დროის სხვა მეცნიერი, კრისტიან ჰაიგენსი, არ ეთანხმება, რომ სინათლე არის ნაწილაკი. მან წამოაყენა სინათლის ბუნების ტალღური ჰიპოთეზა.
ჰაიგენსს სჯეროდა, რომ ობიექტებსა და თავად ობიექტებს შორის მთელი სივრცე სავსეა ეთერით, ხოლო სინათლის გამოსხივება არის პულსები, ტალღები, რომლებიც ამ ეთერში ვრცელდება. ეთერის თითოეული მონაკვეთი, რომელიც აღწევს სინათლესტალღა ხდება ეგრეთ წოდებული მეორადი ტალღების წყარო. სინათლის ჩარევასა და დიფრაქციაზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა დაადასტურა სინათლის ბუნების ტალღური ახსნის შესაძლებლობა.
ჰაიგენსის თეორიას არ მიუღია დიდი აღიარება თავის დროზე, რადგან მეცნიერთა უმეტესობა თვლიდა სინათლეს ნაწილაკად. თუმცა, ის შემდგომში იქნა მიღებული და დახვეწილი მრავალი მეცნიერის მიერ, როგორიცაა იუნგი და ფრენელი.
ნახვების შემდგომი განვითარება
კითხვა, თუ რა არის სინათლე ფიზიკაში, კვლავ იპყრობდა მეცნიერთა გონებას. მე-19 საუკუნეში ჯეიმს კლერკ მაქსველმა შეიმუშავა თეორია, რომ სინათლის გამოსხივება არის მაღალი სიხშირის ელექტრომაგნიტური ტალღები. მისი იდეები ეფუძნებოდა იმ ფაქტს, რომ სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში უდრის ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარეს.
1900 წელს მაქს პლანკმა შემოიტანა მეცნიერებაში ტერმინი "კვანტი", რომელიც ითარგმნება როგორც "პორცია", "მცირე რაოდენობა". პლანკის მიხედვით, ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება ხდება არა უწყვეტად, არამედ ნაწილებად, კვანტებში.
ეს იდეები შეიმუშავა ალბერტ აინშტაინმა. ის ვარაუდობდა, რომ სინათლე არა მხოლოდ გამოიყოფა, არამედ შეიწოვება და ვრცელდება ნაწილაკებით. მათ დასანიშნად მან გამოიყენა სიტყვა "ფოტონები" (ტერმინი პირველად შემოგვთავაზა გილბერტ ლუისმა).
ნაწილაკი-ტალღის ორმაგობა
სინათლის ბუნების თანამედროვე ახსნა მდგომარეობს ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის კონცეფციაში. ამ ფენომენის არსი ის არის, რომ მატერიას შეუძლია გამოავლინოს როგორც ტალღების, ასევე ნაწილაკების თვისებები. სინათლე ასეთი საკითხის მაგალითია.მეცნიერთა კვლევები, რომლებიც ერთი შეხედვით საპირისპირო აზრამდე მივიდნენ, სინათლის ორმაგი ბუნების დადასტურებაა. სინათლე ერთდროულად არის ნაწილაკიც და ტალღაც. თითოეული ამ თვისების გამოვლენის ხარისხი დამოკიდებულია კონკრეტულ ფიზიკურ პირობებზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, სინათლე ავლენს ელექტრომაგნიტური ტალღის თვისებებს, რაც ადასტურებს მისი წარმოშობის ტალღის თეორიას, სხვა შემთხვევებში, სინათლე არის კორპუსების (ფოტონების) ნაკადი. ეს იძლევა იმის მტკიცებას, რომ სინათლე არის ნაწილაკი.
სინათლე გახდა პირველი მატერია ფიზიკის ისტორიაში, რომელმაც აღიარა კორპუსკულარულ-ტალღური დუალიზმის არსებობა. მოგვიანებით, ეს თვისება აღმოაჩინეს სხვა საკითხებში, მაგალითად, ტალღის ქცევა შეინიშნება მოლეკულებსა და ნუკლეონებში.
შეჯამებით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სინათლე უნიკალური ფენომენია, რომლის შესახებ იდეების განვითარების ისტორია ორ ათას წელზე მეტია. ამ ფენომენის თანამედროვე გაგების თანახმად, სინათლეს აქვს ორმაგი ბუნება, რომელიც აჩვენებს როგორც ტალღების, ასევე ნაწილაკების თვისებებს.
