
Физики использовали теорему 350-летней давности, чтобы раскрыть новые свойства световых волн
Хотите знать, как работает свет? Попробуйте задать вопрос механику. Оптика и механика — разные области физики, но они связаны. Известно, что движение частиц можно описать с помощью геометрической/лучевой оптики. Однако между классической физикой и оптикой когерентных волн есть мало известных связей.
Новое исследование ученых из Технологического института Стивенса показывает эти связи с помощью количественного анализа поляризации и запутанности. Они использовали 350-летнюю теорему из области механики, чтобы найти новую связь между двумя подходами и объяснить сложные явления поведения световых волн.
В работе также впервые обнаружена прямая и обратная связь между степенью поляризации световой волны и степенью ее неквантовой запутанности. Когда одно увеличивается, другое уменьшается, что позволяет определять уровень запутанности по уровню поляризации и наоборот.
Таким образом, можно получить такие сложные оптические характеристики, как амплитуды, фазы и корреляции (возможно, даже характеристики квантовых волновых систем), на основе чего-то более простого для измерения: интенсивности света.
Известно, что свет может быть волной или частицей. Но согласовать эти две концепции очень трудно. Новое исследование решает эту проблему, показывая сильные связи между концепциями волн и частиц на квантовом уровне, а также на уровне классических световых волн и систем точечной массы.
Ученые применили теорему, которую Гюйгенс создал в книге о маятниках 1673 года. Он описывает, как меняется энергия для вращения объекта в зависимости от его массы и оси вращения.
— Сяофэн Цянь, доцент кафедры физики Стивенса.
Как применить эту теорему к свету, если у него нет массы? Ученые интерпретировали интенсивность света как аналог массы физического объекта. Затем они перевели эти измерения в систему координат, которую можно было использовать с помощью механической теоремы Гюйгенса.
— Сяофэн Цянь.
Уточнение этих связей может иметь практическое значение, позволяя получать тонкие и сложные свойства оптических или квантовых систем на основе простых и надежных измерений интенсивности света. Более того, результаты команды предполагают возможность использовать механические системы для моделирования и понимания странного и сложного поведения квантово-волновых систем.
Это еще только предстоит сделать, но в первом исследовании ученые ясно показали, что применение механических концепций помогает понять оптические системы по-новому. В конечном счете, это исследование помогает упростить наше понимание мира, позволяя видеть внутренние связи между разными явлениями.
Новое исследование ученых из Технологического института Стивенса показывает эти связи с помощью количественного анализа поляризации и запутанности. Они использовали 350-летнюю теорему из области механики, чтобы найти новую связь между двумя подходами и объяснить сложные явления поведения световых волн.
В работе также впервые обнаружена прямая и обратная связь между степенью поляризации световой волны и степенью ее неквантовой запутанности. Когда одно увеличивается, другое уменьшается, что позволяет определять уровень запутанности по уровню поляризации и наоборот.
Таким образом, можно получить такие сложные оптические характеристики, как амплитуды, фазы и корреляции (возможно, даже характеристики квантовых волновых систем), на основе чего-то более простого для измерения: интенсивности света.
Известно, что свет может быть волной или частицей. Но согласовать эти две концепции очень трудно. Новое исследование решает эту проблему, показывая сильные связи между концепциями волн и частиц на квантовом уровне, а также на уровне классических световых волн и систем точечной массы.
Ученые применили теорему, которую Гюйгенс создал в книге о маятниках 1673 года. Он описывает, как меняется энергия для вращения объекта в зависимости от его массы и оси вращения.
Это известная механическая теорема, которая объясняет работу физических систем, например часов или протезов. Но мы показали, что она также может дать новое понимание работы света
— Сяофэн Цянь, доцент кафедры физики Стивенса.
Как применить эту теорему к свету, если у него нет массы? Ученые интерпретировали интенсивность света как аналог массы физического объекта. Затем они перевели эти измерения в систему координат, которую можно было использовать с помощью механической теоремы Гюйгенса.
Мы нашли способ превратить оптическую систему в механическую систему и описать ее с помощью известных физических уравнений. Когда мы представили световую волну как часть механической системы, мы увидели новые связи между свойствами волны, в том числе то, что запутанность и поляризация обратно связаны. Это не было показано раньше, но это стало очень понятно, когда мы применили свойства света к механической системе. То, что было абстрактным, стало конкретным: используя механические уравнения, мы можем измерить расстояние между «центром масс» и другими механическими точками, чтобы показать, как разные свойства света связаны друг с другом
— Сяофэн Цянь.
Уточнение этих связей может иметь практическое значение, позволяя получать тонкие и сложные свойства оптических или квантовых систем на основе простых и надежных измерений интенсивности света. Более того, результаты команды предполагают возможность использовать механические системы для моделирования и понимания странного и сложного поведения квантово-волновых систем.
Это еще только предстоит сделать, но в первом исследовании ученые ясно показали, что применение механических концепций помогает понять оптические системы по-новому. В конечном счете, это исследование помогает упростить наше понимание мира, позволяя видеть внутренние связи между разными явлениями.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

Учёные говорят, что обнаружили огромный тайный город под египетскими пирамидами
Проверять пока не разрешили....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...

Гигантский айсберг скрывал древнюю живую экосистему
Губки и кораллы благоденствуют на обнажившемся морском дне в месте, ранее недоступном взгляду....