化抽象為具體，科學家用 350 年前機械定理解釋光屬性

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化抽象為具體，科學家用 350 年前機械定理解釋光屬性

光到底是什麼，好難懂？自 17 世紀牛頓與惠更斯首次爭論光的本質以來，科學家一直在思考光應該視為波還是粒子，又或者既是粒子也是波。最近，美國史蒂文斯理工學院科學家為 2 種不同觀點帶來新聯繫：可利用機械定理解釋最常見的光波複雜行為。

我們知道光有時表現得像波，有時像粒子，但要將兩者協調於統一框架下極其困難，17 世紀時牛頓一派的「光微粒說」與惠更斯、虎克一派的「光波動說」也因此爭論不休。

不過，美國史蒂文斯理工學院團隊最近採用惠更斯於 1673 年一本有關鍾擺的書中提出之機械定理，證明它也可以為光工作原理提供新見解。

研究人員指出，這個已有 350 年歷史的機械定理描述了質量與旋轉動量之間的關係，解釋旋轉物體所需能量如何根據物體質量及其旋轉軸而變化。

但該定理如何應用在沒有質量可測量的光呢？團隊將光的強度作為物理物體質量，然後將測量結果映射到可使用惠更斯力學定理解釋的坐標系；本質上而言，研究人員認為它們找到一種將光學系統轉換為機械系統的方法，然後使用完善物理方程描述它。

一旦將光波映射到機械系統，則光波特性聯繫立即變得清晰，曾經抽象的東西變得具體，比如可以從字面上測量「質心」與其他機械點的距離，彰顯光的不同屬性有何關聯，包括糾纏、偏振等。

透過機械概念，研究人員認為我們能以全新方式理解光學系統、簡化我們理解世界的方式。

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科學一直以微分方程式建立的模型，用以描述自然界的現象；再以數學技巧解出可解釋自然現象的「函數」，代入已知條件，將預測值和實驗值比較，作為模型修正的依據，直到誤差收斂為止。

科學一直用這樣的模式取得重大的突破與成就！今天的這則新聞告訴我們，模型的建立一直在以不同的途徑更新！原以為現代物理學範疇的光子，竟也可以用古典物理來解釋！人類的智慧果然是創意無限啊！真是令人感動！