깨달음의 광선 : 빛은 파동인가 입자인가?

에피소드 "빛은 입자인가 파동인가?" 팟 캐스트 "Daniel and Jorge Explain the Universe"의 진행자들은 빛이 입자인지 파동인지 아니면 완전히 다른 것인지에 대해 논의합니다. 스포일러 경고 : 공동 진행자이자 온라인 만화가 인 Jorge Cham이 "작은 강아지"라고 가볍게 제안한 것처럼 빛은 그렇지 않습니다 .

당신의 눈은 빛의 작동 방식에 대해 많은 것을 알려줍니다. 그것은 매우 빠르게 (초당 약 186,000 마일 또는 초당 300,000km) 이동하며 레이저와 같은 직선으로 공간을 통해 타 오릅니다. 그러나 그것은 또한 바운스, 반사 및 굴절되며 카메라 렌즈와 같은 올바른 매체와 상호 작용할 때 구부러 질 수 있습니다. 우리는 파장과 광자와 같은 용어를 사용하여 움직임을 설명하지만 실제로 빛의 이상한 구불 구불 한 것을 포함하는 것은 없습니다.

고대에 그리스인들은 빛의 광범위한 행동을 다루기 위해 철학적 질문을 사용했습니다. 아마도 그들은 빛이 실제로 이리저리 튀어 오르는 물체의 작은 조각이라고 생각했을 것입니다. 1600 년대에 프랑스의 철학자 르네 데카르트는 빛이 본질적으로 플레 넘이라는 신비한 물질을 통과하는 파동이라고 확신했습니다 . Isaac Newton은 빛이 입자라고 생각했지만, 빛이 프리즘에서 굴절되고 분할되는 방식과 같은 많은 속성을 설명 할 방법을 찾지 못했습니다.

"이는 과학에 대한 경험적 연구가 질문에 답하는 주요 방법이 아니었던 그 날로 돌아 왔습니다."팟 캐스트 공동 진행자 인 대형 강 입자 충돌기 (Large Hadron Collider) 작업에 시간을 보낸 물리학자인 Daniel Whiteson이 말합니다 . 사람들은 일이 어떻게 작동하는지에 대한 아이디어를 내고 "... 그리고 그들에 대해 논쟁합니다."

빛에 대한 조사에서 호스트는 과학의 기초를 기억하는 것이 중요하다고 지적합니다. 파도는 사물이나 물질이 아니라 사물의 속성이며, 마치 석호 표면을 가로 지르는 파도처럼 특정 매체를 압축하고 늘립니다. 눈으로 파도를보고 몸으로 느낄 수 있습니다.

반면에 입자는 정의하기가 쉽지 않습니다. 어떤 사람들은 입자를 가장 작고 가장 기본적인 단위로 분해 된 조각, 물질의 조각으로 생각하기를 좋아합니다. 예를 들어, 물은 수많은 입자입니다. 파도의 영향을받는 입자입니다.

그렇다면 빛이란 무엇입니까? 그 자체로 특별한 유형의 입자, 광자입니까? 아니면 빛은 정말로 다른 매체를 통해 흐르는 파동일까요? 일부 거기에 소 름, 알 수없는 물질 우리는 단순히 인식하거나 이해하지 않는 것이 우리를 둘러싸고은?

Whiteson은 유명한 19 세기 이중 슬릿 실험을 강조합니다. 연구자들은 두 개의 슬릿을 통해 빛을 비추고 빛이 슬릿 뒤의 화면을 비추는 방식을 관찰했습니다. 그들이 본 것은 마치 두 손이 같은 싱크대에 물을 튀기는 것처럼 빛의 흐름이 서로 영향을 미친다는 것입니다. 마치 서로 간섭하는 파도처럼.

20 세기에 과학자들은 중성자와 전자와 같은 입자에 대한 선구적인 탐사를 시작했습니다. 유명한 물리학자인 Albert Einstein 은 이중 슬릿 실험에서 한 번에 하나의 광자를 방출하면 어떻게 될지 궁금해했습니다. 과학자들이 어리석은 것을 본 것은 단일 광자가 두 슬릿을 통해 흐르는 전체 규모의 광선 빔에서 발생하는 것과 동일한 간섭 패턴으로 행동했기 때문에 빛의 속성을 우리가 아직 이해하지 못하는 영역으로 끌어 올리는 양자 역학 요소를 도입했기 때문입니다.

궁극적으로 우리 호스트는 빛을 입자와 파동이라고 부를 수 있으며 어느 정도 정확할 것입니다. 그러나 빛이 어떻게 작동하는지 완전히 설명하기 위해 우리는 여전히 작업 중입니다.

이제 흥미 롭 네요

빛의 미립자 거동은 당신이 그것을 관찰하는 위치에 따라 더 분명해집니다. 우주의 진공 상태에서 빛은 초당 186,000 마일 (초당 300,000km) 이상으로 이동합니다. 그러나 매우 조밀 한 물질 ( 예 : 다이아몬드)에 광선을 비추면 초당 약 77,000 마일 (초당 124,000km)의 속도로 느려집니다.