Is light a particle or a wave? - Colm Kelleher

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Translator: Ayan Organization Reviewer: Ramyar Kamal

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

سەیری خوارەوە دەکەیت و پێنووسێکی زەرد لەسەر مێزەکەت دەبینیت.

Your eyes, and then your brain, are collecting

چاوەکانت، و دواتر مێشکت، دەست بە کۆکردنەوەی

all sorts of information about the pencil:

هەموو جۆرەکانی زانیاری دەربارەی پێنووسەکە دەکەن:

its size,

color,

قەبارەکەی،

ڕەنگەکەی،

shape,

distance,

شێوەکەی،

and more.

دووریەکەی،

و زیاتریش.

But, how exactly does this happen?

بەڵام، ئەمە بە تەواوی چۆن ڕوو دەدات؟

The ancient Greeks were the first

یۆنانیە کۆنەکان یەکەم کەس بوون

to think more or less scientifically

کە زیاتر یان کەمتر بە زانستیانە بیریان کردۆتەوە

about what light is and how vision works.

کە ڕوناکی چییە و چۆن بینایی کار دەکات.

Some Greek philosophers,

هەندێک فەیلەسوفی یۆنانی،

including Plato and Pythagoras,

بە ئەفلاتون و پیتاگۆراسەوەش،

thought that light originated in our eyes

پێیان وابوو بنچینەی ڕوناکی دەگەڕێتەوە بۆ چاوەکانی ئێمە

and that vision happened when little, invisible probes

و ئەو بیناییە ڕوودەدات کە کەرەستە بچوکە نادیارەکان

were sent to gather information about far-away objects.

کۆمەڵێک زانیاری بۆ کەرەستە دوورەکان دەنێرن.

It took over a thousand years

هەزاران ساڵی پێ دەچێت

before the Arab scientist, Alhazen,

پێش ئەوەی زانای عەرەب، ئەلحەزین،

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

ئاشکرای کرد کە دەشێت بیردۆزی ڕوناکی یۆنانیە کۆنەکان، ڕاست نەبێت.

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

لە دیدی ئەلحەزینەوە، چاوەکانت

invisible, intelligence-gathering probes,

تیشکی نادیار نانێرن،

they simply collect the light that falls into them.

بە سادەیی ئەو ڕوناکیانە کۆدەکەنەوە کە دەچێتە ناویان.

Alhazen's theory accounts for a fact

بیردۆزەکەی ئەلحەزین ئەو ڕاستیەمان پێ دەڵێت

that the Greek's couldn't easily explain:

کە یۆنانیەکان نەیان توانیووە بە ئاسانی ڕوونی بکەنەوە:

why it gets dark sometimes.

بۆچێ هەندێک کات تاریک دادێت.

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

لەڕاستیدا بیرۆکەکە ئەوەیە کە هەر کەرەستەیەکی بچوک خۆیان ڕوناکی دەنێرن.

The special, light-emitting objects,

بەتایبەت، کەرەستە ڕووناکی دەرەکان،

like the sun

وەکو خۆر

or a lightbulb,

are known as sources of light.

یان گڵۆپێک،

ئەوانە بە سەرچاوەی ڕوناکی ناسراون.

Most of the things we see,

زۆربەی ئەو شتانەی دەی بینین،

like that pencil on your desk,

وەکو ئەو پێنووسەی سەر مێزەکەتە،

are simply reflecting light from a source

بەسادەیی بەرپەچی سەرچاوەی ڕوناکی دەدەنەوە

rather than producing their own.

لە جیاتی ئەوەی خۆیان بەرهەمی بهێنن.

So, when you look at your pencil,

کەواتە، کاتێک سەیری پێنووسەکەت دەکەیت،

the light that hits your eye actually originated at the sun

لەڕاستیدا ئەو تیشکەی لە چاوت دەدات لە خۆرەوە سەرچاوەی گرتوە

and has traveled millions of miles across empty space

و هەزاران میلی لە بۆشایدا بڕیوە

before bouncing off the pencil and into your eye,

پێش ئەوەی بە پێنووسەکە و چاوی تۆ بگات،

which is pretty cool when you think about it.

کە بیری لێ دەکەیتەوە زۆر ناوازەیە.

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

بەڵام، ئەو شتەی کە لە خۆرەوە دەنێر درێت چییە

and how do we see it?

هەروەها چۆن دەی بینین؟

Is it a particle, like atoms,

ئایە تەنۆلکەیە، وەک گەردیلەیە،

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

یان شەپۆلێکە، وەک شەپۆلەکانی سەر ڕووی زەلکاوێک؟

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

زانست لە سەردەمی هاوچەرخدا دوو سەد ساڵی دەوێت

figuring out the answer to this question.

تا وەڵامی ئەو پرسیارە بدۆزێتەوە.

Isaac Newton was one of the earliest.

ئیسحاق نیوتن یەکێک بوو لە یەکەمەکان.

Newton believed that light is made up

نیوتن پێیوابوو کە ڕوناکی لە

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

گەردیلەی زۆر بچوک پێک دێت، وەک ئەتۆم، کە پێی دەگوتن خڕۆکەکانی خوێن.

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

بەم گریمانەیە، توانی هەندێک خاسیەتی ڕوناکی شی بکاتەوە.

For example, refraction,

بۆ نمونە، شکانەوەی ڕوناکی،

which is how a beam of light appears to bend

کە چۆن تیشکی ڕوناکی دەشکێتەوە

as it passes from air into water.

کاتێک بەناو ئاودا تێپەڕ دەبێت.

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

بەڵام، لە زانستدا، تەنانەت هەندێکجار زیرەکەکانیش بە هەڵەدا دەچن.

In the 19th century, long after Newton died,

لە سەدەی نۆزدەدا، ماوەیەکی زۆر دوای مردنی نیوتن،

scientists did a series of experiments

زاناکان زنجیرەیەک تاقیکردنەوەیان ئەنجامدا

that clearly showed that light can't be made up

کە بە ئاشکرا دەریخست کە ناکرێت ڕوناکی

of tiny, atom-like particles.

لە تەنۆلکەی بچوکی وەک گەردیلەی ئەتۆم پێک بێت.

For one thing, two beams of light that cross paths

لەبەرئەوەی، دوو تیشکی ڕوناکی کە بە هەمان ڕێچکەدا دەڕۆن

don't interact with each other at all.

هەرگیز یەکتر نابڕن.

If light were made of tiny, solid balls,

ئەگەر ڕوناکی تەنۆلکەی بچوک با، تۆپە بەهێزەکان،

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

کەواتە تۆ پێشبینی دەکەیت هەندێک گەردیلەی Aتیشکی

would crash into some of the particles from Beam B.

بەر گەردیلەکانی تیشکی B دەکەون.

If that happened, the two particles involved in the collision

ئەگەر ئەمە ڕوویدابا، دوو گەردیلەکە یەکتریان بڕیبا

would bounce off in random directions.

ئەوا بە ئاراستەی هەڕەمەکیدا بڵاو دەبوونەوە.

But, that doesn't happen.

بەڵام، ئەمە ڕوونادات.

The beams of light pass right through each other

تیشکەکانی ڕوناکی بە ڕێکی تێپەڕ دەبن

as you can check for yourself

کە خۆشت دەتوانیت بیبینی

with two laser pointers and some chalk dust.

دوو تیشکی نیشانە کراو و هەندێک تۆزی تەپاشیر.

For another thing, light makes interference patterns.

لەبەر شتێکی تر، ڕوناکی شێوازە یەکتر بڕەکان دروست دەکات.

Interference patterns are the complicated undulations that happen

شێوازی یەکتر بڕەکان ئەو جوڵە بەزو نزمە نا ڕێکانەن کاتێک ڕوو دەدەن

when two wave patterns occupy the same space.

کە دوو شەپۆل هەمان شوێن لە بۆشایدا داگیر بکەن.

They can be seen when two objects

دەتواندرێت ببیندرێن کاتێک دوو ئامراز

disturb the surface of a still pond,

ڕووی گۆمێک دەشێوێنن،

and also when two point-like sources of light

و هەروەها کاتێک دوو خاڵ وەک سەرچاوەی ڕوناکی

are placed near each other.

لە نزیک یەک جێگیر دەبن.

Only waves make interference patterns,

تەنها شەپۆلەکان شێوازە یەکتر بڕەکان دروست دەکەن،

particles don't.

گەردیلەکان دروستی ناکەن.

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

هەروەها، وەک قازانجێک، تێگەیشتن لەوەی ڕوناکی وەک شەپۆل خۆی دەنوێنێ

leads naturally to an explanation of what color is

سەر دەکێشێت بۆ ڕوون کردنەوەی ئەوەی ڕەنگ چییە

and why that pencil looks yellow.

و بۆچی پێنووسەکە بە زەرد دەر دەکەوێت.

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

کەواتە، ئەوە بڕیاری لەسەر دراوە، ڕوناکی شەپۆلێکە، وایە؟

Not so fast!

بەو خێراییە نا!

In the 20th century, scientists did experiments

لە سەدەی بیستەم، زاناکان تاقیکردنەوەیان کرد

that appear to show light acting like a particle.

کە دەری دەخات ڕووناکی وەک گەردیلە خۆی دەنوێنێت.

For instance, when you shine light on a metal,

بۆ نمونە، کاتێک ڕوناکی لەسەر کانزایەک دەدرەوشێنیتەوە،

the light transfers its energy to the atoms in the metal

ڕوناکی وزەکە لەسەر کانزاکە دەگۆڕێت بۆ گەردیلە

in discrete packets called quanta.

لەناو قتویەکی جیاواز پێی دەڵێن کوانتا.

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

بەڵام، هەروەها ناتوانین خاسیەتەکانی وەک یەکتر بڕین پشتگوێ بخەین.

So these quanta of light aren't at all like

کەواتە ئەم کوانتا ڕوناکیانە هەموویان وەک یەک نین

the tiny, hard spheres Newton imagined.

کە نیوتن هێنابوویە پێش چاو.

This result, that light sometimes behaves like a particle

لە ئەنجامدا، هەندێکجار ڕوناکی وەک نەتۆکە ڕەفتار دەکات

and sometimes behaves like a wave,

و هەندێکجاریش وەک شەپۆلێک ڕەفتار دەکات،

led to a revolutionary new physics theory called

ڕێنوێنی دەکات بۆ بیردۆزی شۆڕشێکی نوێی فیزیا پێی دەگوترێت

quantum mechanics.

میکانیکی کوانتام.

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

کەواتە، دوای هەموو ئەمە، با بچینەوە سەر پرسیارەکە،

"What is light?"

"ڕوناکی چییە؟"

Well, light isn't really like anything

باشە، لەڕاستیدا ڕوناکی وەک هیچ شتێک نییە

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

ئێمە وا ڕاهاتوین ڕۆژانە مامەڵەی لەگەڵدا بکەین.

Sometimes it behaves like a particle

هەندێکجار وەک گەردیلەیەک ڕەفتار دەکات

and other times it behaves like a wave,

و هەندێکجاریش وەک شەپۆلێک ڕەفتار دەکات،

but it isn't exactly like either.

بەڵام لەڕاستیدا وەک هیچیان نییە.