Is light a particle or a wave? - Colm Kelleher

La luce è una particella o un'onda? - Colm Kelleher

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Traduttore: Jamila Al Ibrahim Revisore: Anna Cristiana Minoli

You look down and see a yellow pencil lying on your desk.

Guardate in basso e vedete una matita gialla posata sulla scrivania.

Your eyes, and then your brain, are collecting

I vostri occhi e poi il vostro cervello, stanno raccogliendo

all sorts of information about the pencil:

tutte le le informazioni possibili sulla matita:

its size,

color,

le dimensioni,

il colore,

shape,

distance,

la forma,

la distanza,

and more.

e così via.

But, how exactly does this happen?

Ma come succede esattamente?

The ancient Greeks were the first

Gli antichi greci furono i primi

to think more or less scientifically

a pensare più o meno scientificamente

about what light is and how vision works.

a cosa sia la luce e a come funzioni la vista.

Some Greek philosophers,

Alcuni filosofi greci,

including Plato and Pythagoras,

includendo Platone e Pitagora,

thought that light originated in our eyes

pensavano che la luce originasse dagli occhi

and that vision happened when little, invisible probes

e che la vista fosse dovuta a delle piccole sonde invisibili

were sent to gather information about far-away objects.

che erano state mandate per raccogliere le informazioni dagli oggetti lontani.

It took over a thousand years

Ci vollero più di mille anni

before the Arab scientist, Alhazen,

prima che lo scienziato arabo Alhazen,

figured out that the old, Greek theory of light couldn't be right.

capisse che la vecchia teoria greca della luce non poteva funzionare.

In Alhazen's picture, your eyes don't send out

Secondo Alhazen, gli occhi non proiettano

invisible, intelligence-gathering probes,

delle invisibili sonde che riportassero informazioni,

they simply collect the light that falls into them.

semplicemente ricevono la luce che li colpisce.

Alhazen's theory accounts for a fact

La teoria di Alhazen tiene in considerazione un fatto che

that the Greek's couldn't easily explain:

i greci non potevano spiegare facilmente:

why it gets dark sometimes.

perché a volte diventa buio.

The idea is that very few objects actually emit their own light.

L'idea è che solo pochi oggetti emettono una luce propria.

The special, light-emitting objects,

Gli oggetti speciali che emettono luce,

like the sun

come il sole,

or a lightbulb,

are known as sources of light.

o una lampadina,

vengono detti sorgenti di luce.

Most of the things we see,

La maggior parte di ciò che vediamo,

like that pencil on your desk,

come la matita sulla vostra scrivania,

are simply reflecting light from a source

riflettono semplicemente la luce da una fonte

rather than producing their own.

invece che produrla loro stessi.

So, when you look at your pencil,

Così, quando guardate la matita,

the light that hits your eye actually originated at the sun

la luce che colpisce i vostri occhi è in realtà generata dal sole

and has traveled millions of miles across empty space

e ha viaggiato milioni di miglia attraverso lo spazio vuoto

before bouncing off the pencil and into your eye,

prima di rimbalzare dalla matita ai vostri occhi,

which is pretty cool when you think about it.

che è una cosa piuttosto forte se ci pensate.

But, what exactly is the stuff that is emitted from the sun

Ma che cosa è esattamente questa cosa che è emessa dal sole

and how do we see it?

e come la vediamo?

Is it a particle, like atoms,

È una particella, come gli atomi,

or is it a wave, like ripples on the surface of a pond?

o è un'onda, come le increspature sulla superficie di uno stagno?

Scientists in the modern era would spend a couple of hundred years

Gli scienziati moderni potrebbero passare un paio di secoli

figuring out the answer to this question.

cercando la risposta a questa domanda.

Isaac Newton was one of the earliest.

Isaac Newton è stato uno dei primi.

Newton believed that light is made up

Newton pensava che la luce fosse fatta

of tiny, atom-like particles, which he called corpuscles.

di piccoli atomi simili a particelle, chiamati corpuscoli.

Using this assumption, he was able to explain some properties of light.

Basandosi su queste supposizioni, era in grado di spiegare alcune proprietà della luce.

For example, refraction,

Per esempio la rifrazione,

which is how a beam of light appears to bend

che spiega perché un raggio di luce sembra piegarsi

as it passes from air into water.

quando passa dall'aria all'acqua.

But, in science, even geniuses sometimes get things wrong.

Ma, nella scienza, anche i geni sbagliano a volte.

In the 19th century, long after Newton died,

Nel 19° secolo, molto dopo la morte di Newton,

scientists did a series of experiments

gli scienziati fecero una serie di esperimenti

that clearly showed that light can't be made up

che mostrarono chiaramente che la luce non può essere composta

of tiny, atom-like particles.

di piccole particelle simili ad atomi.

For one thing, two beams of light that cross paths

Prima di tutto, due raggi di luce che si incrociano

don't interact with each other at all.

non interagiscono per nulla tra di loro.

If light were made of tiny, solid balls,

Se la luce fosse fatta di piccole, sfere solide,

then you would expect that some of the particles from Beam A

allora vi aspettereste che alcune di queste particelle del raggio A

would crash into some of the particles from Beam B.

si scontassero con alcune delle particelle del raggio B.

If that happened, the two particles involved in the collision

Se succedesse questo, le due particelle coinvolte nella collisione

would bounce off in random directions.

rimbalzerebbero in direzioni casuali.

But, that doesn't happen.

Ma ciò non succede.

The beams of light pass right through each other

I raggi di luce si trapassano a vicenda

as you can check for yourself

come potete vedere voi stessi

with two laser pointers and some chalk dust.

con due raggi laser e un po' di gesso.

For another thing, light makes interference patterns.

Un'altra cosa: la luce ha delle figure di interferenza.

Interference patterns are the complicated undulations that happen

Le figure di interferenza sono delle oscillazioni complicate che accadono

when two wave patterns occupy the same space.

quando due figure di onde occupano lo stesso spazio.

They can be seen when two objects

Possono essere viste quando due oggetti

disturb the surface of a still pond,

disturbano la superficie di uno stagno piatto

and also when two point-like sources of light

e anche quando due fonti di luce puntiformi

are placed near each other.

sono posizionate una vicino all'altra.

Only waves make interference patterns,

Solo le onde formano le figure di interferenza,

particles don't.

le particelle no.

And, as a bonus, understanding that light acts like a wave

In più, come bonus, capire che la luce si comporta come un'onda

leads naturally to an explanation of what color is

porta naturalmente alla spiegazione di che colore sia

and why that pencil looks yellow.

e perché la matita sia gialla.

So, it's settled then, light is a wave, right?

Quindi in definitiva la luce è un onda, giusto?

Not so fast!

Non cosi in fretta!

In the 20th century, scientists did experiments

Nel 20° secolo gli scienziati fecero esperimenti

that appear to show light acting like a particle.

che mostrarono che la luce si comporta come una particella.

For instance, when you shine light on a metal,

Per esempio, quando proiettate la luce su un metallo.

the light transfers its energy to the atoms in the metal

la luce trasferisce la sua energia sugli atomi del metallo

in discrete packets called quanta.

in piccoli pacchetti detti "quanti".

But, we can't just forget about properties like interference, either.

Ma non possiamo nemmeno dimenticarci delle proprietà come l'interferenza.

So these quanta of light aren't at all like

Quindi, i quanti di luce non sono per nulla come

the tiny, hard spheres Newton imagined.

le piccole sfere dure immaginate da Newton.

This result, that light sometimes behaves like a particle

Questo risultato, che a volte la luce si comporta come una particella,

and sometimes behaves like a wave,

e a volte come un'onda,

led to a revolutionary new physics theory called

portò ad una teoria fisica rivoluzionaria detta

quantum mechanics.

meccanica quantistica.

So, after all that, let's go back to the question,

Quindi, dopo tutto questo, torniamo alla domanda iniziale:

"What is light?"

"Che cos'è la luce?"

Well, light isn't really like anything

Beh, la luce non è per nulla

we're used to dealing with in our everyday lives.

come eravamo abituati a concepirla nella nostra vita quotidiana.

Sometimes it behaves like a particle

A volte si comporta da particella

and other times it behaves like a wave,

e a volte da onda.

but it isn't exactly like either.

ma non è esattamente come nessuna delle due.