Is light a particle or a wave? - Colm Kelleher

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Tłumaczenie: Agnieszka Cabanes Korekta: Marta Grochowalska

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

Spoglądasz w dół i widzisz żółty ołówek leżący na biurku.

Your eyes, and then your brain, are collecting

Twoje oczy i mózg zbierają

all sorts of information about the pencil:

różne informacje na jego temat,

its size,

color,

jak wielkość, kolor, kształt,

shape,

distance,

jego odległość od ciebie i inne.

and more.

But, how exactly does this happen?

Jak to się właściwie dzieje?

The ancient Greeks were the first

Starożytni Grecy jako pierwsi

to think more or less scientifically

zastanawiali się,

about what light is and how vision works.

czym jest światło i jak działa wzrok.

Some Greek philosophers,

Greccy filozofowie,

including Plato and Pythagoras,

jak Platon czy Pitagoras, uważali,

thought that light originated in our eyes

że źródłem światła są oczy,

and that vision happened when little, invisible probes

a widzenie polega na wysyłaniu małych, niewidocznych sond,

were sent to gather information about far-away objects.

które zbierają informacje o odległych przedmiotach.

It took over a thousand years

Dopiero ponad tysiąc lat później

before the Arab scientist, Alhazen,

arabski naukowiec Alhazen zrozumiał,

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

że grecka teoria światła musi być błędna.

Według Alhazena oczy nie wysyłają

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

invisible, intelligence-gathering probes,

niewidocznych sond zbierających informacje.

they simply collect the light that falls into them.

Po prostu zbierają światło, które w nie wpada.

Alhazen's theory accounts for a fact

Teoria ta tłumaczy fakt,

that the Greek's couldn't easily explain:

którego Grecy nie potrafili wyjaśnić,

why it gets dark sometimes.

czyli dlaczego czasami jest ciemno.

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

Chodzi o to, że niewiele przedmiotów emituje własne światło.

The special, light-emitting objects,

Te, które tak robią,

like the sun

jak Słońce

or a lightbulb,

are known as sources of light.

czy żarówka,

nazywamy źródłami światła.

Most of the things we see,

Większość rzeczy, które widzimy,

like that pencil on your desk,

jak ołówek na biurku,

are simply reflecting light from a source

tylko odbija światło z innego źródła,

rather than producing their own.

a nie wytwarza własnego.

So, when you look at your pencil,

Kiedy patrzymy na ołówek,

the light that hits your eye actually originated at the sun

światło, które dociera do oka, pochodzi ze Słońca

and has traveled millions of miles across empty space

i przemierzyło miliony kilometrów pustej przestrzeni,

before bouncing off the pencil and into your eye,

zanim odbiło się od ołówka i wpadło do oka,

which is pretty cool when you think about it.

co jest samo w sobie niesamowite.

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

Co dokładnie emituje Słońce

and how do we see it?

i jak to widzimy?

Is it a particle, like atoms,

Czy to cząstka, jak atom,

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

czy fala, jak te na powierzchni stawu?

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

Nowożytni naukowcy spędzili kilkaset lat,

figuring out the answer to this question.

szukając odpowiedzi na to pytanie.

Isaac Newton was one of the earliest.

Jednym z pierwszych był Izaak Newton.

Newton believed that light is made up

Uważał on, że światło składa się

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

z maleńkich cząstek podobnych do atomów, które nazwał korpuskułami.

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

Na tej podstawie wyjaśnił niektóre właściwości światła.

For example, refraction,

Na przykład jego załamanie,

which is how a beam of light appears to bend

czyli zagięcie wiązki światła

as it passes from air into water.

przy przejściu z powietrza do wody.

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

Ale w nauce nawet geniusze czasem się mylą.

In the 19th century, long after Newton died,

W XIX wieku, długo po śmierci Newtona,

scientists did a series of experiments

naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów,

that clearly showed that light can't be made up

które jasno wykazały, że światło nie może składać się

of tiny, atom-like particles.

z drobnych cząstek podobnych do atomów.

For one thing, two beams of light that cross paths

Po pierwsze, kiedy dwie wiązki światła krzyżują się,

don't interact with each other at all.

wcale na siebie nie oddziaływają.

If light were made of tiny, solid balls,

Gdyby światło składało się z drobnych kulek,

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

można by się spodziewać, że niektóre cząstki z wiązki A

would crash into some of the particles from Beam B.

zderzą się z niektórymi cząstkami z wiązki B.

If that happened, the two particles involved in the collision

Gdyby tak było, cząstki te

would bounce off in random directions.

odskakiwałyby w przypadkowych kierunkach.

But, that doesn't happen.

Ale tak nie jest.

The beams of light pass right through each other

Wiązki światła przechodzą przez siebie,

as you can check for yourself

co możecie sprawdzić,

with two laser pointers and some chalk dust.

używając pyłu kredowego i 2 wskaźników laserowych.

For another thing, light makes interference patterns.

Po drugie, światło ulega interferencji.

Interference patterns are the complicated undulations that happen

Interferencja to powstawanie skomplikowanych wzorów,

when two wave patterns occupy the same space.

kiedy nakładają się na siebie dwie fale.

They can be seen when two objects

Można to zauważyć, kiedy dwa przedmioty

disturb the surface of a still pond,

zmącą nieruchomą powierzchnię stawu

and also when two point-like sources of light

lub kiedy umieścimy obok siebie

are placed near each other.

dwa punktowe źródła światła.

Only waves make interference patterns,

Tylko fale ulegają interferencji,

particles don't.

cząstki nie.

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

Dodatkowo, rozumienie światła jako fali

leads naturally to an explanation of what color is

pozwala wyjaśnić, czym jest kolor,

and why that pencil looks yellow.

i czemu widzimy, że ołówek jest żółty.

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

Światło jest falą. Zgoda?

Not so fast!

Nie tak prędko!

In the 20th century, scientists did experiments

W XX wieku naukowcy przeprowadzili eksperymenty,

that appear to show light acting like a particle.

które zdają się pokazywać, że światło zachowuje się jak cząstka.

For instance, when you shine light on a metal,

Na przykład, kiedy oświetla się metal,

the light transfers its energy to the atoms in the metal

światło przekazuje energię jego atomom

in discrete packets called quanta.

w niewielkich pakietach zwanych kwantami.

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

Nie możemy jednak zapomnieć o właściwościach takich jak interferencja.

So these quanta of light aren't at all like

Kwanty światła wcale nie przypominają

the tiny, hard spheres Newton imagined.

malutkich twardych kulek, jakie wyobrażał sobie Newton.

This result, that light sometimes behaves like a particle

Stwierdzenie, że światło czasem zachowuje się jak cząstka,

and sometimes behaves like a wave,

a czasem jak fala,

led to a revolutionary new physics theory called

doprowadziło do rewolucyjnej nowej teorii

quantum mechanics.

zwanej mechaniką kwantową.

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

Wróćmy po tym wszystkim do pytania,

"What is light?"

czym jest światło.

Well, light isn't really like anything

Nie przypomina ono niczego,

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

co znamy z życia codziennego.

Sometimes it behaves like a particle

Czasem zachowuje się jak cząstka,

and other times it behaves like a wave,

czasem jak fala,

but it isn't exactly like either.

ale nie jest ani jednym, ani drugim.