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Guardate in basso e vedete una matita gialla posata sulla scrivania.
I vostri occhi e poi il vostro cervello, stanno raccogliendo
tutte le le informazioni possibili sulla matita:
le dimensioni,
il colore,
la forma,
la distanza,
e così via.
Ma come succede esattamente?
Gli antichi greci furono i primi
a pensare più o meno scientificamente
a cosa sia la luce e a come funzioni la vista.
Alcuni filosofi greci,
includendo Platone e Pitagora,
pensavano che la luce originasse dagli occhi
e che la vista fosse dovuta a delle piccole sonde invisibili
che erano state mandate per raccogliere le informazioni dagli oggetti lontani.
Ci vollero più di mille anni
prima che lo scienziato arabo Alhazen,
capisse che la vecchia teoria greca della luce non poteva funzionare.
Secondo Alhazen, gli occhi non proiettano
delle invisibili sonde che riportassero informazioni,
semplicemente ricevono la luce che li colpisce.
La teoria di Alhazen tiene in considerazione un fatto che
i greci non potevano spiegare facilmente:
perché a volte diventa buio.
L'idea è che solo pochi oggetti emettono una luce propria.
Gli oggetti speciali che emettono luce,
come il sole,
o una lampadina,
vengono detti sorgenti di luce.
La maggior parte di ciò che vediamo,
come la matita sulla vostra scrivania,
riflettono semplicemente la luce da una fonte
invece che produrla loro stessi.
Così, quando guardate la matita,
la luce che colpisce i vostri occhi è in realtà generata dal sole
e ha viaggiato milioni di miglia attraverso lo spazio vuoto
prima di rimbalzare dalla matita ai vostri occhi,
che è una cosa piuttosto forte se ci pensate.
Ma che cosa è esattamente questa cosa che è emessa dal sole
e come la vediamo?
È una particella, come gli atomi,
o è un'onda, come le increspature sulla superficie di uno stagno?
Gli scienziati moderni potrebbero passare un paio di secoli
cercando la risposta a questa domanda.
Isaac Newton è stato uno dei primi.
Newton pensava che la luce fosse fatta
di piccoli atomi simili a particelle, chiamati corpuscoli.
Basandosi su queste supposizioni, era in grado di spiegare alcune proprietà della luce.
Per esempio la rifrazione,
che spiega perché un raggio di luce sembra piegarsi
quando passa dall'aria all'acqua.
Ma, nella scienza, anche i geni sbagliano a volte.
Nel 19° secolo, molto dopo la morte di Newton,
gli scienziati fecero una serie di esperimenti
che mostrarono chiaramente che la luce non può essere composta
di piccole particelle simili ad atomi.
Prima di tutto, due raggi di luce che si incrociano
non interagiscono per nulla tra di loro.
Se la luce fosse fatta di piccole, sfere solide,
allora vi aspettereste che alcune di queste particelle del raggio A
si scontassero con alcune delle particelle del raggio B.
Se succedesse questo, le due particelle coinvolte nella collisione
rimbalzerebbero in direzioni casuali.
Ma ciò non succede.
I raggi di luce si trapassano a vicenda
come potete vedere voi stessi
con due raggi laser e un po' di gesso.
Un'altra cosa: la luce ha delle figure di interferenza.
Le figure di interferenza sono delle oscillazioni complicate che accadono
quando due figure di onde occupano lo stesso spazio.
Possono essere viste quando due oggetti
disturbano la superficie di uno stagno piatto
e anche quando due fonti di luce puntiformi
sono posizionate una vicino all'altra.
Solo le onde formano le figure di interferenza,
le particelle no.
In più, come bonus, capire che la luce si comporta come un'onda
porta naturalmente alla spiegazione di che colore sia
e perché la matita sia gialla.
Quindi in definitiva la luce è un onda, giusto?
Non cosi in fretta!
Nel 20° secolo gli scienziati fecero esperimenti
che mostrarono che la luce si comporta come una particella.
Per esempio, quando proiettate la luce su un metallo.
la luce trasferisce la sua energia sugli atomi del metallo
in piccoli pacchetti detti "quanti".
Ma non possiamo nemmeno dimenticarci delle proprietà come l'interferenza.
Quindi, i quanti di luce non sono per nulla come
le piccole sfere dure immaginate da Newton.
Questo risultato, che a volte la luce si comporta come una particella,
e a volte come un'onda,
portò ad una teoria fisica rivoluzionaria detta
meccanica quantistica.
Quindi, dopo tutto questo, torniamo alla domanda iniziale:
"Che cos'è la luce?"
Beh, la luce non è per nulla
come eravamo abituati a concepirla nella nostra vita quotidiana.
A volte si comporta da particella
e a volte da onda.
ma non è esattamente come nessuna delle due.