Hari ini kami percaya bahwa semua partikel, dari quark besar hingga foton tak bermassa, memiliki sifat partikel ganda / gelombang. Ratusan tahun yang lalu, orang hanya dianggap partikel. Tetapi pada tahun 1818, gelombang ditakdirkan untuk membuat kemenangan kembali atas dasar studi tentang sifat cahaya.Kita semua menyukai gagasan kita yang paling berharga tentang struktur dunia dan alam semesta. Konsep kita tentang realitas sering dikaitkan dengan citra diri kita. Tetapi menjadi seorang ilmuwan berarti siap mempertanyakan semua ide ini di setiap ujian. Hanya satu pengamatan, pengukuran atau percobaan yang bertentangan dengan teori saja sudah cukup untuk mempertimbangkan kembali atau sepenuhnya mengabaikan pemahaman kita tentang kenyataan. Jika kita dapat mereproduksi tes ilmiah ini dan secara meyakinkan menunjukkan bahwa itu tidak sesuai dengan teori yang berlaku, kita meletakkan dasar-dasar revolusi ilmiah. Tetapi jika seseorang tidak ingin tunduk pada teori atau asumsi untuk diperiksa, ia mungkin membuat kesalahan terbesar dalam sejarah fisika.
Prinsip Matematika dari Filsafat Alam (lat. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica) oleh Isaac Newton, edisi ketiga, 1726. Risalah Newton tentang topik-topik seperti mekanika, gravitasi, dan cahaya menjadi dasar dari banyak fisika modern.Sifat manusia membutuhkan pahlawan: orang yang kita ikuti, yang kita kagumi, yang kita perjuangkan untuk menjadi seperti. Pahlawan fisika terbesar selama berabad-abad adalah Isaac Newton. Newton adalah pilar pencapaian ilmiah umat manusia. Teorinya tentang gravitasi universal menggambarkan dengan indah segala sesuatu mulai dari pergerakan komet, planet, dan bulan hingga sebelum benda jatuh ke Bumi. Gambarannya tentang gerak benda, termasuk hukum gerak dan pengaruh kekuatan dan percepatan padanya, tetap berlaku di hampir semua lingkungan, bahkan hingga hari ini. Berdebat dengan Newton itu bodoh.
Karena itu, pada awal abad XIX, ilmuwan muda Prancis
Augustin Jean Fresnel harus memahami bahwa ia sedang memulai petualangan.
Perilaku cahaya putih yang melewati prisma menunjukkan bagaimana dalam cahaya sedang energi yang berbeda bergerak dengan kecepatan yang berbeda, tidak seperti ruang hampa udara. Newton adalah yang pertama menjelaskan refleksi, refraksi, penyerapan dan transmisi cahaya, serta kemampuan cahaya putih untuk dipecah menjadi beberapa warna.Meskipun hari ini lebih sedikit diketahui daripada kemampuannya dalam mekanika atau gravitasi, Newton juga merupakan salah satu ilmuwan pertama yang menjelaskan cara kerja cahaya. Dia menjelaskan refleksi, pembiasan, penyerapan dan transmisi cahaya, serta bagaimana warna putih terdiri dari warna yang berbeda. Bergerak dari udara ke air dan sebaliknya, sinar tikungan cahaya, dan komponen pantulan muncul di setiap permukaan, dan komponen yang telah melewati.
Teori korpuskulernya tentang cahaya didasarkan pada partikel, dan gagasan bahwa sinar adalah cahaya konsisten dengan berbagai eksperimen. Meskipun pada zaman Newton ada teori gelombang cahaya, yang diajukan oleh
Christian Huygens , dia tidak bisa menjelaskan eksperimen dengan prisma. Alhasil, Newton Opticks menjadi pemenang, begitu pula mekanismenya dengan gravitasi.
Sifat-sifat gelombang cahaya mulai dipahami lebih baik berkat eksperimen dua-celah Thomas Young , di mana gangguan konstruktif dan destruktif terlihat jelas. Eksperimen untuk gelombang klasik ini sudah dikenal sejak abad ke-17; pada 1800-an, Jung menunjukkan bahwa mereka berlaku untuk cahaya.Namun, pada awal abad ke-19, ia mulai mengalami kesulitan. Thomas Jung melakukan eksperimen yang sekarang klasik di mana cahaya melewati celah ganda: dua slot sempit yang terletak tidak jauh dari satu sama lain. Dan cahaya, alih-alih berperilaku seperti sel darah, dan melewati salah satu celah atau melalui celah lain, menunjukkan pola interferensi: urutan garis-garis terang dan gelap.
Selain itu, pola pita ditentukan oleh dua parameter percobaan yang dapat disetel: jarak antara celah dan warna cahaya. Jika warna merah sesuai dengan cahaya panjang gelombang panjang, dan biru sesuai dengan panjang gelombang pendek, maka cahaya berperilaku persis seperti yang diharapkan dari gelombang. Eksperimen Jung masuk akal hanya jika sifat cahaya secara fundamental melambai.
Dalam percobaan dua celah dengan cahaya, pola interferensi muncul, seperti pada gelombang apa pun. Sifat-sifat berbagai warna cahaya telah dipelajari karena perbedaan panjang gelombangnya.Tetapi pada saat yang sama, keberhasilan Newton tidak dapat diabaikan. Sifat cahaya telah menjadi topik kontroversial di antara para ilmuwan pada awal abad ke-19. Pada 1818,
Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis mengumumkan kompetisi untuk menjelaskan sifat cahaya. Apakah itu gelombang atau partikel? Bagaimana cara mengujinya dan bagaimana cara mengonfirmasi tes?
Augustin Jean Fresnel ikut serta dalam kompetisi ini, terlepas dari kenyataan bahwa ia adalah insinyur sipil dalam bidang pendidikan, dan bukan fisikawan atau ahli matematika. Dia merumuskan teori cahaya baru, yang luar biasa bahagia, terutama berdasarkan karya Huygens abad XVII dan eksperimen baru-baru ini oleh Jung. Semuanya siap untuk membuat kesalahan terbesar dalam fisika.
Penerangan oleh cahaya yang koheren (misalnya, dari laser) dari objek bulat buram adalah salah satu cara paling jelas untuk memeriksa gelombang, daripada sel, sifat cahaya.Setelah ia memperkenalkan karyanya, salah satu hakim, ahli fisika dan matematika terkenal
Simeon Denis Poisson , mempelajari teori Fresnel dengan sangat hati-hati. Jika cahaya adalah partikel, seperti yang dijelaskan Newton, itu hanya akan bergerak dalam garis lurus di ruang angkasa. Tetapi jika cahayanya berupa gelombang, ia akan ikut serta dalam interferensi dan difraksi ketika menemui hambatan, celah, atau permukaan. Konfigurasi geometris yang berbeda dapat memberikan pola yang berbeda, tetapi keseluruhan gambar dipertahankan.
Poisson membayangkan cahaya dari satu warna: satu panjang gelombang dalam teori Fresnel. Bayangkan bahwa cahaya seperti itu berbentuk kerucut dan bertemu benda bulat. Menurut teori Newton, bayangan harus berputar, dikelilingi oleh cahaya. Menurut teori Fresnel, seperti yang ditunjukkan Poisson, harus ada satu titik terang di tengah-tengah bayangan. Prediksi ini, seperti yang disimpulkan Poisson, jelas tidak masuk akal.
Prediksi teoritis tentang bagaimana pola gelombang cahaya seharusnya terlihat di sekitar objek buram berbentuk bola. Titik terang di tengah itu tidak masuk akal, memaksa banyak orang untuk meninggalkan teori gelombang.Poisson mencoba untuk membantah teori Fresnel, menunjukkan bahwa itu mengarah pada kesimpulan yang salah: bukti dari sebaliknya. Poisson ingin mendapatkan prediksi dari teori gelombang cahaya, yang akan memiliki konsekuensi yang jelas tidak masuk akal, yang akan membuktikan kepalsuannya. Jika prediksi itu absurd, maka teori gelombang pasti salah. Newton benar, Fresnel salah, kopernya ditutup.
Namun, ini adalah kesalahan terbesar dalam sejarah fisika! Tidak mungkin untuk menarik kesimpulan, tidak peduli seberapa jelas kelihatannya, tanpa melakukan percobaan yang menentukan. Fisika tidak dilakukan atas dasar keanggunan, keindahan, kesederhanaan bukti atau kontroversi. Itu didirikan oleh permintaan ke alam itu sendiri - dan oleh karena itu, dengan melakukan percobaan yang relevan.
Model percobaan di mana Arago menemukan titik terang. Kadang-kadang tempat ini disebut tempat Poisson , tetapi harus dimuliakan selama berabad-abad, seperti tempat Arago, mencatat usahanya yang mengarah pada eksperimen nyata.Untungnya bagi Fresnel dan sains, kepala majelis hakim tidak terkesan dengan argumen Poisson.
Francois Arago , yang kemudian menjadi terkenal sebagai politisi, abolisionis dan perdana menteri Perancis, telah bangkit untuk membela tidak hanya Fresnel, tetapi seluruh proses penelitian ilmiah, melakukan eksperimen yang menentukan sendiri. Dia membuat rintangan bulat dan menyinari dengan cahaya monokromatik, memeriksa prediksi teori gelombang tentang gangguan konstruktif. Dan tepat di tengah-tengah bayangan itu mudah untuk membedakan titik terang cahaya. Meskipun prediksi teori Fresnel tampak tidak masuk akal, bukti eksperimental siap mengkonfirmasinya. Absurditas, atau bukan absurditas - alam telah berbicara.
Hasil percobaan menggunakan sinar laser yang mengalir di sekitar objek bola dan data optik nyata.Kesalahan besar dari seorang fisikawan adalah dia memutuskan untuk mengetahui jawabannya sebelumnya. Akan menjadi kesalahan yang lebih besar untuk mengasumsikan bahwa percobaan itu tidak perlu, karena intuisinya akan memberi tahu Anda apa yang terjadi di alam dan apa yang tidak terjadi. Tetapi fisika tidak selalu merupakan ilmu intuitif, dan untuk alasan ini kita harus selalu beralih ke eksperimen, pengamatan, dan tes terukur dari teori kita.
Tanpa pendekatan semacam itu, kita tidak akan pernah menyangkal pandangan tentang sifat Aristoteles. Kita tidak akan menemukan Teori Relativitas Khusus, mekanika kuantum, atau teori gravitasi saat ini: Teori Relativitas Umum Einstein. Dan kita mungkin tidak akan pernah menemukan sifat gelombang cahaya.
Animasi skematis dari berkas cahaya konstan yang dipecah oleh sebuah prisma. Cahaya itu adalah gelombang yang bertepatan dan merupakan penjelasan yang lebih dalam karena fakta bahwa cahaya putih dapat dipecah menjadi warna yang berbeda200 tahun telah berlalu sejak masa kesalahan terbesar dalam sejarah fisika. Dan fakta bahwa kesalahan ini praktis tidak berpengaruh pada apa pun terjadi hanya karena urutan ilmiah François Arago, yang tidak takut untuk membela prinsip ilmiah yang paling penting. Kita harus menjawab pertanyaan tentang alam semesta dengan menundanya. Lagipula, Newton sendiri dalam Opticks-nya yang menulis:
Tujuan saya untuk buku ini bukan untuk menjelaskan sifat-sifat cahaya dengan asumsi, tetapi untuk menyarankan dan membuktikannya berdasarkan alasan dan eksperimen.
Tanpa eksperimen, tidak ada ilmu yang akan berhasil. Asumsi bahwa kita dapat melihat prediksi dan menyatakannya tidak masuk akal adalah kelemahan terbesar kita sebagai manusia. Alam mungkin atau mungkin tidak masuk akal; itu tidak bergantung pada apakah itu benar atau tidak. Untuk melakukan semuanya dengan benar, Anda perlu melakukan percobaan. Tanpa ini, Anda tidak terlibat dalam sains.
Anda dapat menemukan lebih banyak artikel tentang topik sains populer di situs web Golovanov.net . Baca: bagaimana keanekaragaman hayati muncul, bagaimana sinar-X membuktikan keberadaan materi gelap, bagaimana kekuatan fisik membantu fisikawan di Large Hadron Collider, mengapa Titanium lebih mirip Bumi daripada yang kita duga; Seri Ask Ethan artikel kosmologi.
Saya mengingatkan Anda bahwa proyek itu hanya ada berkat dukungan pembaca (kartu bank, Yandex.Money, WebMoney, Bitcoin, tetapi setidaknya). Terima kasih kepada semua orang yang telah memberikan dukungan!