Licht, golf of deeltje?

Isaac Newton beweert dat licht uit korrels bestaat, terwijl de Nederlandse Christian Huygens beweert dat het uit golven bestaat. Deeltjes zijn minuscule entiteiten, wat betekent dat het kleine fysieke punten zijn, die zich in een zeer beperkt gebied van de ruimte bevinden, zoals zandkorrels waarvan de grootte neigt naar nul. Ze beschrijven duidelijke paden in de ruimte waarlangs hun positie en snelheid op elk moment duidelijk zijn gedefinieerd. De golven daarentegen zijn niet strikt gelokaliseerd; Ze bezetten, zo niet alle ruimte, dan toch in ieder geval een zekere ruimtelijke omvang.

Wat onderscheidt golven van deeltjes?

Het tweede is wat golven van deeltjes onderscheidt. Golven zenden niets uit, terwijl de deeltjes zelf uitzenden. Om beter te begrijpen, verdient deze dubbelzinnige zin een verhelderende uitleg: als we een touw spannen en dan met een uiteinde ervan zwaaien, genereren we een golf die zich langs het touw voortplant zonder dat het touw onze hand verlaat om achter het touw te rennen. Terwijl als we een fysiek object met de hand gooien, bijvoorbeeld een kiezelsteen, er altijd een tijd zal komen dat het de hand niet meer aanraakt om vanzelf in de ruimte te bewegen.

Denk aan de golven op een vijver

Het laatste verschil, dat cruciaal zal zijn voor de rest van het verhaal: de golven kunnen “superponeren”, d.w.z. aan elkaar toevoegen. Overweeg de golven die we op de vijver kunnen creëren. Als we op een bepaalde plek met een stok in het water zwaaien, creëren we er een systeem van concentrische golven van. Als we de stok op een andere plaats zwaaien, creëren we een ander golfsysteem gecentreerd op die andere plaats. Als we tegelijkertijd met een toverstaf zwaaien op elk van deze twee plaatsen, wekken we een complexer golfsysteem op, dat niets meer is dan een superpositie van de twee voorgaande golfsystemen. Het wordt verkregen door op elk punt van het zwembad de amplitude van het eerste golfsysteem op te tellen bij het tweede. Deze eigenschap om op deze manier te kunnen combineren, is exclusief in handen van het golfkartel: twee groepen zouden totaal niet in staat zijn om hetzelfde te doen.

Licht volgens Newton: een soort druif die bestaat uit deeltjes die in de lege ruimte bewegen

Al deze verschillen betekenen dat er niet de minste relatie lijkt te zijn tussen golven en deeltjes, of, zo u wilt, tussen de onbepaalde beweging van een golf op het oppervlak van de oceaan en de klap van steen in de lucht in een zeer heldere traject. Daarom rijst voor elk natuurkundig fenomeen de vraag: behoort het tot de categorie golven of tot de categorie deeltjes?

Deze vraag over licht heeft een dramatisch uiterste bereikt, omdat het antwoord erop in de loop van de geschiedenis van de natuurkunde fluctueerde. Aan het einde van de 17e eeuw beschouwde Isaac Newton licht als een soort fragment van een wijnstok, bestaande uit deeltjes die in de lege ruimte bewegen. Maar aan het begin van de 19e eeuw, na experimenten uitgevoerd en uitgelegd door Thomas Jung en Augustin Fresnel, begon het idee, al verdedigd door Huygens, geleidelijk wortel te schieten dat licht geen deeltje is, maar een golfverschijnsel. Het is echt in staat om een ​​overlapping te creëren, zoals cirkels in water wanneer ze elkaar kruisen. Kortom, licht dat aan licht wordt toegevoegd, kan meer licht produceren wanneer het constructief aan zichzelf toevoegt, of omgekeerd duisternis genereren wanneer het destructief toevoegt.

In de tweede helft van de negentiende eeuw werd geconcludeerd dat licht inderdaad een trilling is die in de ruimte ronddraait, een voortplanting van elektromagnetische golven, en elk van deze golven wordt gekenmerkt door zijn frequentie, dat wil zeggen het aantal trillingen gedurende één seconde. . Deze conclusie lijkt niet betwistbaar omdat de feiten dit vereisen. Echter…

De hele column is te beluisteren door bovenaan de pagina te klikken. Geschiedenis, economie, wetenschap, filosofie, kunstgeschiedenis…

Luister en abonneer je op de podcast The Why of the How “; De beste experts beantwoorden alle vragen die u niet zou durven stellen.