همه چیز درباره نور – بخش اول

در طول قرن ها، دیدگاه ما نسبت به نور به طرز چشمگیری تغییر کرده است. اولین نظریه‌های واقعی درباره نور از یونانیان باستان سرچشمه می‌گرفت. بسیاری از این نظریه‌ها سعی داشتند تا نور را به صورت یک پرتو – یک خط مستقیم در حرکت از یک نقطه به نقطه دیگر – توصیف کنند. فیثاغورس (Pythagoras)، که بیشتر به خاطر قضیه مثلث قائم‌الزاویه شناخته می‌شود، پیشنهاد کرد که بینایی، از طریق پرتوهای نور خارج شده از چشم فرد و برخورد با یک شیء ایجاد می‌شود. اپیکور (Epicurus) استدلال کرد که برعکس: اشیاء پرتوهای نوری را تولید می‌کنند که سپس به سمت چشم حرکت می‌کنند. فیلسوفان یونانی دیگر – به ویژه اقلیدس (Euclid) و بطلمیوس (Ptolemy) – به طور موفقیت‌آمیزی از نمودارهای پرتوی استفاده کردند تا نشان دهند نور چگونه از یک سطح صاف منعکس می‌شود یا هنگام عبور از یک محیط شفاف به محیط دیگر خم می‌شود.

دانشمندان عرب این ایده‌ها را گرفتند و آن‌ها را بیشتر تکامل بخشیدند، توسعه آنچه که هم اکنون به عنوان اپتیک هندسی (Geometrical Optics) شناخته می‌شود – یعنی بکارگیری روش‌های هندسی برای نورشناسی لنزها، آینه‌ها و منشورها. مشهورترین شخصیت در زمینه اپتیک هندسی ابن‌هیثم (Ibn al-Haytham) بود که بین سال‌های 965 تا 1039 میلادی در عراق امروزی زندگی می‌کرد (اپتیک به معنای نورشناسی است – م). ابن‌هیثم اجزای اپتیکی چشم انسان را شناسایی کرد و فرایند بینایی را به درستی به عنوان فرآیندی توصیف کرد که در آن پرتوهای نور از یک شیء به چشم فرد بازتابیده می‌شود. این دانشمند عرب همچنین دوربین سوراخ سوزنی (Pinhole Camera) را اختراع کرد، قوانین شکست نور را کشف کرد و پدیده‌های مختلف مبتنی بر نور مانند رنگین‌کمان و گرفتگی‌ها یا خسوف و کسوف را مطالعه کرد.

در قرن هفدهم، برخی از دانشمندان برجسته اروپایی شروع به اندیشیدن به گونه‌ای متفاوت درباره نور کردند. یکی از چهره‌های کلیدی در این زمینه ریاضی‌دان-ستاره‌شناس هلندی کریستیان هویگنس (Christiaan Huygens) بود. در سال 1690، هویگنس “رساله‌ای درباره نور (Treatise on Light)” را منتشر کرد که در آن نظریه موجی (Undulatory Theory) درباره نور را توصیف می‌کرد. در این نظریه، او درباره وجود یک محیط نامرئی – اتر (Ether) – که تمام فضای خالی بین اجسام را پر می‌کند، بحث کرد. او همچنین حدس زد که نور هنگامی شکل می‌گیرد که یک جسم درخشان، یک سری از موج‌ها یا ارتعاشات را در این اتر ایجاد می‌کند. آن موج‌ها سپس به جلو پیشروی می‌کنند تا زمانی که با یک جسم برخورد کنند. اگر آن جسم چشم باشد، موج ها بینایی را برانگیخته می‌کنند.

این به عنوان یکی از اولین و شاعرانه‌ترین نظریه های موجی نور مطرح بود. اما همه آن را نپذیرفتند. آیزاک نیوتن (Isaac Newton) یکی از آن‌ها بود. در سال 1704، نیوتون نظریه‌ای متفاوت را پیشنهاد کرد: نظریه‌ای که نور را به عنوان ذرات یا کورپاسل یا ذرات ریز (Corpuscles) توصیف می‌کرد. به هرحال، نور در خطوط مستقیم حرکت می‌کند و از یک آینه به همان شکل که یک توپ از دیوار بازتابیده می‌شود، بازتاب می‌یابد. واقعاً هیچ کس ذرات نور را ندیده بود، اما با این وجود اکنون توضیح دادن این موضوع آسان است. ممکن است آن ذرات بیش از حد کوچک یا سریع باشند تا دیده شوند، یا شاید چشمان ما با آن‌هاست که می‌بینید.

همانطور که آشکار شده است، تمام این نظریه‌ها هم درست و هم اشتباه هستند. و همگی در توصیف برخی از رفتارهای نور مفید هستند.