Ученые из Института истории науки имени Макса Планка рассказывают о повседневном и загадочном явлении.
Когда свет стал темой для науки?
Самые ранние тексты по оптике, которые сохранились, относятся к греческой древности и связаны с Аристотелем и Евклидом.
Однако оптика, по сути, понималась как наука о зрении.
Роль света в этом контексте еще не определена.
Например: многие древние теории предполагают, что глаза испускают своего рода визуальный луч, который "сканирует" объекты.
Птолемей предположил, что свет взаимодействует с визуальными лучами и, таким образом, делает тела видимыми.
В 11 веке арабский ученый Ибн аль-Хайтам разработал теорию, которая основана на проникновении в глаза чего-то внешнего, и он изобразил это "внешнее" в виде лучей.
Но лишь когда отделили лучевую оптику от психологии зрительного восприятия, тогда появилось значение науки о свете.
Это было недавним событием, во времена Декарта, и наблюдалось в работах Иоганна Кеплера.
Из Китая около 300 лет до н.э. были переданы письмена, которые относятся к Мохистской школе, и в них обсуждаются игры света-тени, плоские, вогнутые и выпуклые зеркала и даже камеры-обскуры.
Однако этот текст так и не был принят греческими коллегами, как это происходило в прошлом.
Прекращение развития китайской оптики показывает, что их новаторский облик недостаточен для успеха природно-теоретических традиций: для их сохранения необходимы постоянные благоприятные социальные условия.
Как исследователи пришли к выводу, что свет распространяется с определенной скоростью?
Можно предположить, что свет состоит из частиц, которые летят через пространство или распространяются как волна.
Такие идеи получили широкое распространение в ранние современные времена, когда предпринимались попытки дать механистические объяснения света.
Однако существовали и другие представления, согласно которым свет распространяется мгновенно, то есть на бесконечно высокой скорости.
Вряд ли кто-нибудь догадывался в то время, насколько быстрым был свет. Поэтому попытки измерить скорость света, например, путем наблюдения за удаленными источниками света на Земле, оказались безуспешными.
Как появилось первое измерение скорости света?
Прорыв был достигнут датским астрономом Оле Ромер, который в конце XVII века задумал сделать распространение света в Солнечной системе объектом исследования. Однако для сравнения времени, в течение которого луч света испускается, со временем его поступления, потребовались своего рода космические часы.
В качестве таких космических часов Ромер использовал обычные орбиты одной из лун Юпитера, обнаруженной Галилеем.
От отклонения наблюдаемого времени от расчетного времени такого события, как затмение Луны Юпитера, в зависимости от расстояния до Земли, он смог получить достаточно точную оценку скорости света.
Исаак Ньютон экспериментировал с призмами и постулировал природу частиц света.
У Иоганна Вольфганга фон Гете была своя теория, которая яростно противоречила Ньютону словами:
"Те, кто сочиняет из цветного света только основной ясный свет - это настоящие обскуранты".
Ньютон и Гете фактически сделали предметом своих исследований различные явления.
В то время как исследования Ньютона приняли за основу разделение света и теории зрения как должное, Гете включил процесс видения в свои размышления о свете.
Как Энштейн получил Нобелевскую премию?
Широкое признание волновой теории света пришло задолго до осознания того, что свет был электромагнитным явлением.
Гюйгенс разработал волновую теорию света уже в 17 веке.
В начале 18 века эта теория обрела силу убеждения благодаря исследованиям дифракции и интерференции света.
Альберт Энштейн уже изучал природу излучения в студенческие годы и особенно интересовался природой рентгеновских лучей и объяснением радиационного закона Планка. В этом контексте он пришел к выводу, что некоторые аспекты можно было бы лучше объяснить предположением о том, что свет состоит из частиц.
В 1905 году Эйнштейн опубликовал известную работу, в которой выдвинул гипотезу о светлых квантах, энергия которых связана с цветом.
Его объяснение фотоэлектрического эффекта на этой основе в конечном счете принесло ему Нобелевскую премию.
Свет буквально осветил многие вещи - как отдаленные галактики, так и интерьер клеток. Тогда, как и сейчас, ученые используют свет именно в качестве инструмента...
Свет также имеет культурную историю.
Доступ к свету уже давно является привилегией общества и демократизирован только благодаря техническим революциям,
таким как газовая и электрическая подсветка.
В то же время технические революции неоднократно давали новые представления о транспортируемой информации с помощью света.
К ним относятся изобретения телескопов и микроскопов,
затем изобретение спектрального анализа в 19 веке и, наконец, разработка Стефаном Хеллом флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения.
Последнее еще раз показало, что история света еще не окончена.
