Christiaan Huygens era un savant ocupat. Printre numeroasele sale realizări, savantul olandez și-a dat seama de forma inelelor lui Saturn și a descoperit cea mai mare lună a planetei, Titan. El a fondat teoria potrivit căreia lumina călătorește ca un val și el a inventat ceasul cu pendul. Se pare că Huygens nici nu-și putea opri mintea științifică când era pe vreme.
Continut Asemanator
- Acest anatomist din secolul al XVII-lea a făcut arta din corpuri
- Un ceas care înregistrează recorduri nu va pierde o secundă pentru încă 15 miliarde de ani
- Cum se setează unele ceasuri?
În 1665 a fost bolnav și s-a blocat în pat, urmărind două ceasuri de pendul care erau atașate de o grindă din casa lui. El a observat că pendulele au început să se balanseze în timp una cu cealaltă, indiferent dacă ceasurile au fost pornite sau oprite la diferite momente sau în ce poziție au început pendulele. Huygens a fost dezgolit. Trebuie să existe un fel în care ceasurile „vorbeau” între ele, dar îi lipseau instrumentele precise necesare pentru a măsura interacțiunea dintre ceasuri. Așa că l-a urmărit până la mișcări misterioase transmise de aer sau legătura fizică din fascicul, iar acolo materia s-a odihnit mai bine de 300 de ani.
Acum, fizicienii care revizuiesc conundrul din secolul al XVII-lea cred că răspunsul poate fi în undele sonore. Henrique Oliveira și Luís V. Melo de la Universitatea din Lisabona au recreat condițiile observate de Huygens, apoi au folosit instrumente extrem de sensibile pentru a măsura variabilele. Rezultatele acestora, publicate săptămâna aceasta în Scientific Reports, sugerează că energia sonoră din ceasurile de bifare circulă prin materialul care le leagă și le determină să se sincronizeze.
Anterior, alți oameni de știință au luat o fisură la experiment folosind un fascicul care a fost permis să se miște. În aceste modele, energia care face ca ceasurile să se sincronizeze provine din conservarea impulsului. Oliveira și Melo au dorit să testeze un model diferit, care ar fi mai asemănător cu cel cu care lucra Huygens. De asemenea, au vrut să fie mai precise decât încercările anterioare.
Mai întâi au folosit un computer pentru a simula ceasurile, presupunând că ceasurile erau conectate de un material rigid. Apoi au atașat două ceasuri reale de pendul la un fascicul de aluminiu. Au setat marcarea ceasurilor și au măsurat perioadele de leagăn ale pendulului cu senzori optici de înaltă precizie. Destul de sigur, pendulele ar începe să se miște în sincronizare. Chiar dacă s-ar muta în direcții opuse, s-ar schimba în continuare cu aceeași perioadă.
"Am încercat diferite materiale și condiții ale fasciculului și am putut obține cuplare doar atunci când fasciculul [fix] a fost format dintr-un conductor de sunet foarte bun, ceasurile erau aproape, iar frecvențele erau destul de aproape", spune Melo într-un e-mail.
Experimentul de laborator a implicat două ceasuri de pendul agățate de un fascicul de aluminiu. (Henrique Oliveira și Luís Melo) Deci, ce se întâmplă? Ea are legătură cu modul în care funcționează ceasurile cu pendul. Un pendul se leagănă și o ancoră, numită astfel datorită formei sale, eliberează dinții unei unelte, care este atașată la o greutate descendentă. Pe măsură ce angrenajul este eliberat, greutatea o trage în jos, astfel încât începe să se rotească, dar ancora pendulului reprinde dinții angrenajului. Pe măsură ce pendulul se învârte, eliberează din nou angrenajul și de data aceasta ancora prinde cealaltă parte. Între timp, dinții angrenajului alunecă sub ancoră, împingându-l și adăugând un mic picior pentru a menține pendulul în mișcare. Există o mulțime de variații pe acest design, dar acesta este principiul de bază.
În ultimul experiment, toată această mișcare determină o cantitate mică de energie sonoră să călătorească în bara de aluminiu. De fiecare dată când pulsul de energie se deplasează, are tendința de a împinge pendulul unui ceas în timp cu celălalt. Experimentul durează până la 18 ore sau chiar zile pentru a rula, deoarece ceasurile se sincronizează lent. Melo observă că ceasurile lui Huygens aveau greutăți de stabilizare de 50 sau 60 de kilograme, în timp ce cele din experimentul său erau de lire sterline sau mai puțin, astfel că forțele ceasurilor lui Huygens au fost mai mari.
Chiar și așa, teoretic ai putea rula același experiment acasă. „Dacă găsiți un conductor de sunet suficient de bun pentru un fascicul… și dacă sunteți foarte răbdător, veți obține condițiile pentru cuplare”, spune Melo. "Dar vei fi sigur doar dacă derulezi un experiment automat. Este imposibil să privești continuu zile întregi - este fascinant, dar după un timp, unul devine foarte neliniștit."
Jonatan Peña Ramirez, cercetător la Universitatea Tehnică din Eindhoven din Olanda, a publicat, de asemenea, studii asupra fenomenului ceasului Huygens. El spune că fizicienilor le place să studieze acest sistem, deoarece imită alte cicluri din natură. "Fenomenele similare pot fi observate în sistemele biologice, unde unele cicluri din interiorul corpului uman se pot sincroniza într-un mod natural", spune el.
Cu toate acestea, nu este încă convins că energia sonoră este vinovata pentru ceasuri. „Dacă înlocuiți mecanismul de conducere în ceasuri cu un mecanism lin, adică un mecanism care nu aplică impulsuri [discrete] la ceasuri, încă se poate observa sincronizarea”, spune el. În ceea ce îl privește, "sincronizarea lui Huygens ... este departe de a fi rezolvată."
