350年前的定理揭示了光的性质之间的“深刻”联系

荷兰出生克里斯蒂安·惠更斯可能是你从未听说过的最著名的物理学家之一。他在17世纪后期的作品跨越了我们宇宙的无形和有形领域：光的本质和运动物体的力学。

在他的众多贡献中，惠更斯提出了光的波动理论，该理论将产生物理光学，它处理光的干涉、衍射和偏振。他还发明了第一个摆钟;近300年来最精确的计时器，贯穿工业革命。

这两个看似不同的光学领域之间的联系很少有人关注。经典力学– 直到现在。

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在1673年发表的关于钟摆的开创性工作，并利用他350年前的力学定理揭示了一些最奇怪，也是最基本的光特性之间的一些新联系。

“通过这项第一项研究，我们已经清楚地表明，通过应用机械概念，有可能以全新的方式理解光学系统。说物理学家钱晓峰。

钱和他在史蒂文斯研究所的同事米萨格·伊扎迪（Misagh Izadi）在他们的计算中考虑了光的两个性质：偏振和一种称为经典或非量子的相关性形式。纠缠.

这两个属性反映了奇怪的光的二元性它渗透到我们宇宙的每一个口袋。在量子意义上，光 - 像所有形式的物质一样 - 可以被描述为在空间中荡漾的波，也可以描述为定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，其特性与它们在太空中不断变化的进程有关。

“一个多世纪以来，我们已经知道光有时表现得像波，有时像粒子，但事实证明，调和这两个框架非常困难。钱先生说。

“我们的工作并没有解决这个问题 - 但它确实表明，波和粒子概念之间不仅在量子水平上，而且在经典光波和点质量系统的水平上都有深刻的联系。

通常被认为是一种量子现象，纠缠简单地描述对象属性中的相关性。

对于粒子，它可以是电子的自旋，或者一对光子的动量或位置。了解一个粒子的一个特征会告诉你另一个粒子的相同特征。

经典纠缠也描述了某些相关性，只是在测量之前不需要考虑物体的不稳定性质。

极化是光波上下或左右振荡的方向性。像光子这样的粒子，构成一束光的能量包，也可以被偏振。

如果光波振荡，钟摆也是如此，那么钱和伊扎迪认为他们可能能够使用后者的力学来描述前者的性质。

“从本质上讲，我们找到了一种翻译光学系统的方法，因此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对其进行描述，”钱。解释.

通常，经典力学用于描述大型物理物体（如钟摆和行星）的运动。例如，惠更斯的平行轴定理描述了质量与其旋转动量之间的关系。

钱和伊扎迪将光设想为一种机械系统，惠更斯的平行轴定理可以应用于此，并发现了一种“深刻”的联系：光波的偏振程度与最近公认的称为矢量空间纠缠的性质的程度直接相关。

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

“最终，这项研究有助于简化我们理解世界的方式，让我们认识到明显不相关的物理定律之间的内在联系，”钱。说.

该研究发表在物理评论研究.

宝宝起名