Պատմության ընթացքում մարդկությունը մտածել է լույսի նման երևույթի բնույթի մասին: Հին ժամանակներից մինչև մեր օրերը դրա մասին պատկերացումները փոխվել և կատարելագործվել են։ Ամենատարածված վարկածները հակված էին այն մասին, որ լույսը մասնիկ է կամ ալիք: Ժամանակակից գիտության այն ճյուղը, որն ուսումնասիրում է լույսի բնույթն ու վարքը, կոչվում է օպտիկա։
Լույսի մասին գաղափարների զարգացման պատմություն
Համաձայն հին հույն փիլիսոփաների, օրինակ՝ Արիստոտելի գաղափարների, լույսը մարդու աչքից բխող ճառագայթներն են։ Եթերի միջոցով՝ թափանցիկ նյութ, որը լցնում է տարածությունը, այս ճառագայթները տարածվում են՝ թույլ տալով մարդուն տեսնել առարկաները։
Մեկ այլ փիլիսոփա՝ Պլատոնը, առաջարկեց, որ Արևը Երկրի վրա լույսի աղբյուրն է։
Փիլիսոփա և մաթեմատիկոս Պյութագորասը հավատում էր, որ մանր մասնիկները դուրս են թռչում առարկաներից: Մտնելով մարդու աչքի մեջ՝ նրանք մեզ պատկերացում են տալիս այս առարկաների արտաքին տեսքի մասին։
Չնայած թվացյալ միամտությանը, այս վարկածները հիմք դրեցին մտքի հետագա զարգացմանը:
Այսպես, 17-րդ դարում գերմանացի գիտնական Յոհաննես Կեպլերըարտահայտել է Պլատոնի և Պյութագորասի գաղափարներին մոտ տեսություն։ Նրա կարծիքով՝ լույսը մասնիկ է, ավելի ճիշտ՝ ինչ-որ աղբյուրից տարածվող մասնիկների հոսք։
Նյուտոնի կորպուսուլյար հիպոթեզ
Գիտնական Իսահակ Նյուտոնը առաջ քաշեց մի տեսություն, որը միավորում էր որոշ չափով հակասական գաղափարներ այս երևույթի վերաբերյալ:
Ըստ Նյուտոնի վարկածի՝ լույսը մասնիկ է, որի շարժման արագությունը շատ մեծ է։ Մարմինները տարածվում են միատարր միջավայրում՝ լույսի աղբյուրից շարժվելով միատեսակ և ուղղագիծ։ Եթե այս մասնիկների հոսքը մտնում է աչք, ապա մարդը դիտում է դրա աղբյուրը։
Գիտնականի խոսքով՝ դիակները տարբեր չափերի են եղել՝ տարբեր գույների տպավորություն թողնելով։ Օրինակ, խոշոր մասնիկները նպաստում են նրան, որ մարդը կարմիր է տեսնում։ Նա վիճարկեց լույսի հոսքի արտացոլման ֆենոմենը պինդ պատնեշից մասնիկների ետադարձով։
Գիտնականը սպիտակ գույնը բացատրել է սպեկտրի բոլոր գույների համադրությամբ: Այս եզրակացությունը հիմք է հանդիսանում նրա ցրվածության տեսության, մի երևույթի, որը նա հայտնաբերել է 1666 թվականին։
Նյուտոնի վարկածները մեծ ճանաչում գտան նրա ժամանակակիցների շրջանում՝ բացատրելով բազմաթիվ օպտիկական երևույթներ։
Հույգենսի ալիքային տեսություն
Նույն ժամանակի մեկ այլ գիտնական՝ Քրիստիան Հյուգենսը, համաձայն չէր, որ լույսը մասնիկ է։ Նա առաջ քաշեց լույսի բնույթի ալիքային վարկածը:
Հույգենսը կարծում էր, որ առարկաների և հենց իրերի միջև եղած ողջ տարածությունը լցված է եթերով, իսկ լույսի ճառագայթումը իմպուլսներ է՝ այս եթերի մեջ տարածվող ալիքներ: Եթերի յուրաքանչյուր հատված, որը հասնում է լույսինալիքը դառնում է այսպես կոչված երկրորդական ալիքների աղբյուր։ Լույսի միջամտության և ցրման փորձերը հաստատեցին լույսի էության ալիքային բացատրության հնարավորությունը։
Հույգենսի տեսությունը մեծ ճանաչում չստացավ իր ժամանակներում, քանի որ գիտնականների մեծ մասը հակված էր լույսը մասնիկ համարել: Այնուամենայնիվ, այն հետագայում ընդունվել և կատարելագործվել է բազմաթիվ գիտնականների կողմից, ինչպիսիք են Յունգը և Ֆրենելը:
Դիտումների հետագա զարգացում
Հարցը, թե ինչ է լույսը ֆիզիկայում, շարունակում էր զբաղեցնել գիտնականների միտքը: 19-րդ դարում Ջեյմս Քլերկ Մաքսվելը մշակեց այն տեսությունը, որ լույսի ճառագայթումը բարձր հաճախականությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքներ է։ Նրա գաղափարները հիմնված էին այն փաստի վրա, որ լույսի արագությունը վակուումում հավասար է էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությանը։
1900 թվականին Մաքս Պլանկը գիտության մեջ ներմուծեց «քվանտ» տերմինը, որը թարգմանվում է որպես «մասնաբաժին», «փոքր քանակ»: Ըստ Պլանկի՝ էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթումը տեղի է ունենում ոչ թե անընդհատ, այլ մաս-մաս՝ քվանտներով։
Այս գաղափարները մշակվել են Ալբերտ Էյնշտեյնի կողմից: Նա ենթադրեց, որ լույսը ոչ միայն արտանետվում է, այլև կլանում և տարածվում է մասնիկների միջոցով: Նրանց նշանակելու համար նա օգտագործեց «ֆոտոններ» բառը (տերմինն առաջին անգամ առաջարկել է Գիլբերտ Լյուիսը):
Մասնիկ-ալիք երկակիություն
Լույսի էության ժամանակակից բացատրությունը կայանում է ալիք-մասնիկ երկակիության հայեցակարգում: Այս երևույթի էությունն այն է, որ նյութը կարող է դրսևորել ինչպես ալիքների, այնպես էլ մասնիկների հատկությունները: Լույսը նման հարցի օրինակ է։Գիտնականների ուսումնասիրությունները, ովքեր հանգել են թվացյալ հակառակ կարծիքի, հաստատում են լույսի երկակի բնույթը։ Լույսը միաժամանակ և՛ մասնիկ է, և՛ ալիք: Այս հատկություններից յուրաքանչյուրի դրսևորման աստիճանը կախված է կոնկրետ ֆիզիկական պայմաններից: Որոշ դեպքերում լույսը ցուցաբերում է էլեկտրամագնիսական ալիքի հատկություններ՝ հաստատելով դրա ծագման ալիքային տեսությունը, այլ դեպքերում լույսը մարմինների (ֆոտոնների) հոսք է։ Սա հիմք է տալիս պնդելու, որ լույսը մասնիկ է։
Լույսը դարձավ առաջին նյութը ֆիզիկայի պատմության մեջ, որը ճանաչեց կորպուսուլյար-ալիքային դուալիզմի առկայությունը: Հետագայում այս հատկությունը հայտնաբերվեց մի շարք այլ հարցերում, օրինակ՝ ալիքային վարքագիծը նկատվում է մոլեկուլներում և նուկլեոններում։
Ամփոփելով՝ կարելի է ասել, որ լույսը եզակի երեւույթ է, որի մասին պատկերացումների զարգացման պատմությունն ունի ավելի քան երկու հազար տարի։ Այս երևույթի ժամանակակից ըմբռնման համաձայն՝ լույսն ունի երկակի բնույթ՝ ցույց տալով ինչպես ալիքների, այնպես էլ մասնիկների հատկությունները։
