От механики к оптике: как маятники и планеты помогли ученым лучше понять свойства света

Ученые из Института технологий Стивенса применили теорему 350-летней давности, первоначально использовавшуюся для описания поведения маятников и планет, чтобы раскрыть новые свойства световых волн.

С 17-го века, начиная с дебатов между Исааком Ньютоном и Христианом Гюйгенсом о сущности света, ученые пытались ответить на вопрос: является ли свет волной или частицей? Теперь исследователи из Института технологий Стивенса обнаружили новую связь между этими точками зрения, используя теорему механики 350-летней давности для объяснения сложных свойств световых волн.

Работа, проведенная под руководством Сяофенга Цяня, также впервые доказывает, что степень не квантового запутывания световой волны существует в прямой и дополняющей связи со степенью ее поляризации. Это означает, что сложные оптические свойства, такие как амплитуды, фазы и корреляции, можно определить из более простого измерения: интенсивности света.

Команда Цяня использовала механическую теорему, разработанную Гюйгенсом в 1673 году, которая объясняет, как энергия, необходимая для вращения объекта, зависит от массы объекта. Они интерпретировали интенсивность света как эквивалент массы физического объекта, затем отобразили эти измерения в координатной системе, которую можно было интерпретировать с помощью теоремы Гюйгенса.

Освещение этих связей может иметь важные практические последствия, позволяя выявлять тонкие свойства оптических систем из более простых измерений интенсивности света. Кроме того, исследования предполагают возможность использования механических систем для моделирования и лучшего понимания сложных поведений квантовых волновых систем.

"Это исследование помогает упростить наше понимание мира, позволяя нам узнавать врожденные связи между, казалось бы, несвязанными физическими законами", - сказал Цян.