Введение
Теория в физике, касающаяся природы света. В оптике корпускулярная теория света утверждает, что свет состоит из небольших дискретных частиц, называемых "корпускулами" (малыми частицами), которые движутся по прямой с конечной скоростью и обладают импульсом. Эта теория основывалась на альтернативном представлению об атомизме того времени. Исаак Ньютон заложил основы этой теории в своих работах по оптике. Эта ранняя концепция теории частиц света стала предшественником современного понимания фотона. В XVIII веке эта теория стала доминирующей в представлениях о свете, вытеснив ранее преобладавшие теории колебаний, в которых свет рассматривался как "давление" среды между источником и приемником, впервые предложенное Рене Декартом, а позднее, в более развитой форме, Кристианом Гюйгенсом. Однако в начале XIX века она утратила популярность, поскольку теория волнового света получила новые экспериментальные подтверждения.
In optics, the corpuscular theory of light states that light is made up of small discrete particles called "corpuscles" (little particles) which travel in a straight line with a finite velocity and possess impetus. This was based on an alternate description of atomism of the time period. Isaac Newton laid the foundations for this theory through his work in optics. This early conception of the particle theory of light was an early forerunner to the modern understanding of the photon. This theory came to dominate the conceptions of light in the eighteenth century, displacing the previously prominent vibration theories, where light was viewed as "pressure" of the medium between the source and the receiver, first championed by René Descartes, and later in a more refined form by Christiaan Huygens. It would fall out of favor in the early nineteenth century, as the wave theory of light amassed new experimental evidence.
Философия механики
В начале XVII века философы природы начали разрабатывать новые способы понимания природы, постепенно заменяя аристотелизм, который на протяжении веков был доминирующей научной теорией, в процессе, известном как Научная революция. Различные европейские философы приняли то, что стало известно как механическая философия, примерно между 1610 и 1650 годами. Она описывала вселенную и её содержимое как своего рода крупномасштабный механизм – философию, объясняющую, что вселенная состоит из материи и движения. Эта механическая философия основывалась на эпикурействе, а также на трудах Левкиппа и его ученика Демокрита и их атомизме, согласно которому всё во вселенной, включая тело человека, разум, душу и даже мысли, состоит из атомов – мельчайших частиц движущейся материи. В начале XVII века атомистическая составляющая механической философии была в значительной степени развита Гассенди, Рене Декартом и другими атомистами.
Теория атомистской материи Пьера Гассенди
Ядро философии Пьера Гассенди – его атомистическая теория материи. В своем magnum opus, "Синтагма философикум" ("Философский трактат"), опубликованном посмертно в 1658 году, Гассенди стремился объяснить аспекты материи и природные явления мира посредством атомов и пустоты. Он воспринял эпикурейский атомизм и модифицировал его, чтобы привести в соответствие с христианской теологией, внеся в него несколько ключевых изменений:
Корпускулярные теории
Корпускулярные теории, или корпускуляризм, схожи с теориями атомизма, за исключением того, что в атомизме атомы считались неделимыми, в то время как корпускулы теоретически могли быть разделены. Корпускулы – это отдельные, бесконечно малые частицы, обладающие формой, размером, цветом и другими физическими свойствами, которые изменяют их функции и воздействие в явлениях, изучаемых механикой и биологией. Это впоследствии привело к современной идее о том, что соединения обладают вторичными свойствами, отличными от свойств составляющих их элементов. Гассенди утверждает, что корпускулы – это частицы, переносящие другие вещества и существующие в различных типах. Эти корпускулы также являются излучениями из различных источников, таких как солнечные тела, животные или растения. Роберт Бойль был убежденным сторонником корпускуляризма и использовал эту теорию для демонстрации различий между вакуумом и пленом, стремясь тем самым укрепить свою механическую философию и общую атомистическую теорию.
Исаак Ньютон
Исаак Ньютон занимался оптикой на протяжении всей своей исследовательской карьеры, проводя разнообразные эксперименты и разрабатывая гипотезы для объяснения полученных результатов. Он отверг теорию света Декарта, поскольку не принимал декартово понимание пространства, которое из нее вытекало. С публикацией "Оптики" в 1704 году Ньютон впервые четко высказался в поддержку корпускулярной интерпретации, хотя систематизировать эту теорию предстояло его последователям. В этой книге Ньютон утверждал, что геометрическую природу отражения и преломления света можно объяснить лишь в том случае, если свет состоит из частиц, поскольку волны не склонны распространяться по прямой. Корпускулярная теория Ньютона была развитием его представления о реальности как о взаимодействии материальных точек посредством сил. Обратите внимание на описание концепции физической реальности Ньютона, данное Альбертом Эйнштейном: [Ньютонова] физическая реальность характеризуется понятиями пространства, времени, материальной точки и силы (взаимодействия между материальными точками). Физические события следует рассматривать как движения, подчиняющиеся закону материальных точек в пространстве. Материальная точка является единственным представителем реальности, поскольку она подвержена изменениям. Понятие материальной точки, очевидно, происходит от наблюдаемых тел; материальную точку представляли по аналогии с подвижными телами, исключая характеристики протяженности, формы, пространственной локализации и всех их "внутренних" качеств, сохраняя лишь инерцию, перемещение и дополнительное понятие силы. Каждый источник света излучает огромное количество крошечных частиц, известных как корпускулы, в окружающую среду. Эти корпускулы абсолютно упруги, тверды и невесомы.
[Newton's] physical reality is characterised by concepts of space, time, the material point and force (interaction between material points). Physical events are to be thought of as movements according to the law of material points in space. The material point is the only representative of reality in so far as it is subject to change. The concept of the material point is obviously due to observable bodies; one conceived of the material point on the analogy of movable bodies by omitting characteristics of extension, form, spatial locality, and all their 'inner' qualities, retaining only inertia, translation, and the additional concept of force. Every source of light emits large numbers of tiny particles known as corpuscles in a medium surrounding the source. These corpuscles are perfectly elastic, rigid, and weightless.
Поляризация
Тот факт, что свет может быть поляризован, впервые качественно объяснил Ньютон, используя корпускулярную теорию. Этьен Луи Малус в 1810 году создал математическую корпускулярную теорию поляризации. Жан Батист Био в 1812 году показал, что эта теория объясняет все известные явления поляризации света. В то время поляризация считалась доказательством корпускулярной теории. В настоящее время поляризация рассматривается как свойство волн и может проявляться только в поперечных волнах. Продольные волны не могут быть поляризованы.
Конец теории корпускулярности
Доминирование ньютоновской естественной философии в восемнадцатом веке было одним из решающих факторов, обеспечивших преобладание корпускулярной теории света. Ньютоновцы полагали, что корпускулы света – это снаряды, перемещающиеся от источника к приемнику с конечной скоростью. В этом представлении распространение света является переносом материи. Однако к началу века, начиная с эксперимента Томаса Янга с двумя щелями в 1801 году, новые экспериментальные данные по дифракции, интерференции и поляризации выявили проблемы в этой теории. Волновая теория, основанная на работах Янга, Огюстена Жана Френеля и Франсуа Араго, привела к созданию новой волновой теории света. В определенной степени корпускулярная (частичная) теория света Ньютона возродилась в XX веке, поскольку в настоящее время световые явления объясняются как волновыми, так и корпускулярными свойствами.