Igennem historien har menneskeheden tænkt over naturen af et sådant fænomen som lys. Fra oldtiden til i dag har ideer om det ændret sig og forbedret. De mest populære hypoteser havde en tendens til at være, at lys er en partikel eller en bølge. Den gren af moderne videnskab, der studerer lysets natur og opførsel, kaldes optik.
Historie om udviklingen af ideer om lys
Ifølge oldtidens græske filosoffers ideer, såsom Aristoteles, er lys de stråler, der udgår fra det menneskelige øje. Gennem æteren, et gennemsigtigt stof, der fylder rummet, spredes disse stråler, så en person kan se objekter.
En anden filosof, Platon, foreslog, at solen er kilden til lys på Jorden.
Filosofen og matematikeren Pythagoras mente, at små partikler flyver ud af objekter. Når de kommer ind i det menneskelige øje, giver de os en idé om udseendet af disse genstande.
På trods af den tilsyneladende naivitet lagde disse hypoteser grundlaget for videre udvikling af tanker.
Så, i det 17. århundrede, den tyske videnskabsmand Johannes Keplerudtrykte en teori tæt på Platons og Pythagoras' ideer. Efter hans mening er lys en partikel, eller mere præcist, en strøm af partikler, der forplanter sig fra en eller anden kilde.
Newtons Corpuscular Hypothesis
Forsker Isaac Newton fremsatte en teori, der til en vis grad kombinerede modstridende ideer om dette fænomen.
Ifølge Newtons hypotese er lys en partikel, hvis bevægelseshastighed er meget høj. Korpuskler forplanter sig i et homogent medium, bevæger sig ensartet og retlinet fra lyskilden. Hvis strømmen af disse partikler kommer ind i øjet, så observerer personen dens kilde.
Ifølge videnskabsmanden var blodlegemerne af forskellig størrelse, hvilket gav indtryk af forskellige farver. For eksempel bidrager store partikler til, at en person ser rødt. Han argumenterede for fænomenet refleksion af en lysstrøm ved tilbageslag af partikler fra en solid barriere.
Forskeren forklarede den hvide farve ved en kombination af alle farverne i spektret. Denne konklusion er grundlaget for hans teori om spredning, et fænomen han opdagede i 1666.
Newtons hypoteser fandt stor accept blandt hans samtidige og forklarede mange optiske fænomener.
Huygens' bølgeteori
En anden videnskabsmand fra samme tid, Christian Huygens, var ikke enig i, at lys er en partikel. Han fremsatte bølgehypotesen om lysets natur.
Huygens mente, at hele rummet mellem objekter og i selve objekterne er fyldt med æter, og lysstråling er pulser, bølger, der forplanter sig i denne æter. Hver sektion af æteren, som når lysetbølge bliver en kilde til såkaldte sekundære bølger. Eksperimenter med interferens og diffraktion af lys bekræftede muligheden for en bølgeforklaring af lysets natur.
Huygens' teori fik ikke megen anerkendelse på sin tid, da de fleste videnskabsmænd havde en tendens til at betragte lys som en partikel. Det blev dog efterfølgende vedtaget og forfinet af mange videnskabsmænd, såsom Jung og Fresnel.
Yderligere udvikling af visninger
Spørgsmålet om, hvad lys er i fysikken, fortsatte med at optage videnskabsmænds sind. I det 19. århundrede udviklede James Clerk Maxwell teorien om, at lysstråling er højfrekvente elektromagnetiske bølger. Hans ideer var baseret på det faktum, at lysets hastighed i et vakuum er lig med hastigheden af elektromagnetiske bølger.
I 1900 introducerede Max Planck udtrykket "kvante" i videnskaben, som oversættes som "portion", "lille mængde". Ifølge Planck forekommer strålingen af elektromagnetiske bølger ikke kontinuerligt, men i portioner, i kvanter.
Disse ideer blev udviklet af Albert Einstein. Han foreslog, at lys ikke kun udsendes, men også absorberes og forplantes af partikler. For at betegne dem brugte han ordet "fotoner" (udtrykket blev først foreslået af Gilbert Lewis).
Partikelbølgedualitet
Moderne forklaring af lysets natur ligger i begrebet bølge-partikel-dualitet. Essensen af dette fænomen er, at stof kan udvise egenskaberne af både bølger og partikler. Lys er et eksempel på et sådant stof. Undersøgelser af videnskabsmænd, der er kommet til tilsyneladende modsatte meninger, bekræfter lysets dobbelte natur. Lys er både en partikel og en bølge på samme tid. Graden af manifestation af hver af disse egenskaber afhænger af de specifikke fysiske forhold. I visse tilfælde udviser lys egenskaberne af en elektromagnetisk bølge, hvilket bekræfter bølgeteorien om dens oprindelse, i andre tilfælde er lys en strøm af blodlegemer (fotoner). Dette giver grundlag for at påstå, at lys er en partikel.
Lys blev det første stof i fysikkens historie, som anerkendte tilstedeværelsen af korpuskulær-bølge dualisme. Senere blev denne egenskab opdaget i en række andre forhold, f.eks. observeres bølgeadfærd i molekyler og nukleoner.
Opsummering kan vi sige, at lys er et unikt fænomen, hvor historien om udviklingen af ideer har mere end to tusinde år. Ifølge den moderne forståelse af dette fænomen har lys en dobbelt natur, der viser egenskaberne af både bølger og partikler.
