
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

Выяснилось, что суша вокруг Аральского моря... стремительно поднимается
И ученые сумели разгадать эту удивительную загадку природы....

В каменных гробницах древней Ирландии похоронены вовсе не те, о ком думали ученые
Генетический анализ переписывает историю неолита....

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Застукали: антарктического гигантского кальмара впервые запечатлели в естественной среде
Прошёл век после открытия вида....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

Оказывается, римляне периодически врали о своих победах в исторических хрониках
Недавно археологи обнаружили в Судане очередное яркое тому подтверждение....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Он называется оло, и его практически не описать словами....

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....

Ученые доказали: вода на Земле не из космоса, а своя собственная
Она зародилась «автоматически». И это в корне меняет теорию жизни во Вселенной....

Нюхали чужие футболки: женщины полагаются на запах при выборе друзей
Наука требует странных опытов....