350 年前的理论揭示了光特性之间的“深刻”关系

荷兰出生 克里斯蒂安·惠更斯 他也许是您从未听说过的最著名的物理学家之一。 他在十七世纪末的工作包括宇宙的有形和无形领域：光的本质和运动物体的力学。

在惠更斯的众多贡献中，他提出了光的波动理论，该理论将引发…… 物理光学，它处理光的干涉、衍射和偏振。 他还发明了第一个 摆; 最精确的计时装置出现于近 300 年前的工业革命时期。

光学和光学这两个看似不同的领域之间几乎没有联系 经典力学 – 迄今为止。

新泽西州史蒂文斯理工学院的两位物理学家重新审视了惠更斯 1673 年发表的关于钟摆的开创性工作，并利用他 350 年前的力学理论揭示了一些最奇怪和最基本的元素之间的一些新联系。 ，光的性质。

“通过第一项研究，我们清楚地表明，通过应用机械概念，可以以全新的方式理解光学系统。” 他说 物理学家钱晓风。

钱和他的史蒂文斯研究所同事 Misagh Izadi 在计算中考虑了光的两个特性：偏振和一种称为经典或非量子纠缠的相关形式。

这两个特征反映了奇怪的 光的二元性 它渗透到我们宇宙的每一个角落。 从量子意义上来说，光——就像所有形式的物质一样——可以被描述为在空间中荡漾的波，但它也是位于单个点的离散粒子。

然而，这不仅仅是一种量子现象。 在齿轮、弹簧和滴答作响的时钟的经典世界中，光波像无形海洋上的物理涟漪一样起伏，其特性与其在空间中不断变化的进程相关。

“一个多世纪以来，我们就知道光有时表现为波，有时表现为粒子，但事实证明，协调这两种框架极其困难。” 钱说。

“我们的工作并没有解决这个问题，但它表明波和粒子概念之间不仅在量子层面，而且在经典光波和点质量系统层面都存在深刻的联系。”

最常见的是，纠缠是一种量子现象，它简单地描述了物体属性的相关性。

对于粒子来说，这可能是电子的自旋、动量或一对光子的位置。 了解一个粒子的这些属性之一可以告诉您有关另一种粒子的相同属性的信息。

经典纠缠还描述了一些相关性，只是在测量物体之前无需考虑物体的不稳定性质。

极化 它是光波上下或左右振荡的方向性。 光子等粒子（构成光束的能量包）也可以被偏振。

如果光波振动，钟摆也会振动，钱和伊扎迪认为他们也许能够利用后者的力学来描述前者的特性。

“基本上，我们找到了一种方法来转换光学系统，以便我们可以将其可视化为机械系统，然后使用完善的物理方程来描述它，”钱说。 他解释说。

通常，经典力学用于描述大型物理物体（例如钟摆和行星）的运动。 例如，惠更斯 平行轴理论 描述质量与其动量之间的关系。

钱和伊扎迪将光视为可以应用惠更斯平行轴定理的机械系统，他们发现了一种“深刻”的关系：光波的偏振程度与最近认识到的一种称为“偏振”的性质的程度直接相关。向量空间纠缠。

钱和伊扎迪的计算表明，当一个上升时，另一个下降，从而可以直接从极化水平推断出纠缠水平，反之亦然。

“最终，这项研究有助于简化我们理解世界的方式，让我们认识到看似无关的物理定律之间的根本联系，”钱说。 他说。

该研究发表于 物理回顾研究。