Ο Christiaan Huygens ήταν απασχολημένος μελετητής. Μεταξύ των πολυάριθμων επιτευγμάτων του, ο Ολλανδός επιστήμονας καταλάμβανε το σχήμα των δαχτυλιδιών του Κρόνου και ανακάλυψε ότι το μεγαλύτερο φεγγάρι του πλανήτη, ο Τιτάνας. Ίδρυσε τη θεωρία ότι το φως ταξιδεύει ως κύμα και εφευρέθηκε το ρολόι του εκκρεμούς. Ο Huygens, όπως φαίνεται, δεν μπορούσε να σβήσει ούτε το επιστημονικό μυαλό του όταν ήταν κάτω από τις καιρικές συνθήκες.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτός ο Ανατόμος του 17ου αιώνα έκανε την τέχνη από τα σώματα
- Ένα ρολόι που σπάει την εγγραφή δεν θα χάσει ένα δεύτερο για άλλα 15 δισεκατομμύρια χρόνια
- Πώς ορισμένοι ρολόγια ορίζονται;
Το 1665 ήταν άρρωστος και κολλημένος στο κρεβάτι, βλέποντας δύο ρολόγια εκκρεμούς που συνδέονταν με μια ακτίνα στο σπίτι του. Παρατήρησε ότι τα εκκρεμή ξεκίνησαν να κινούνται στο χρόνο μεταξύ τους, ανεξάρτητα από το αν τα ρολόγια είχαν αρχίσει ή σταματήσει σε διαφορετικές χρονικές στιγμές ή σε ποια θέση ξεκίνησαν τα εκκρεμή. Ο Huygens ήταν μπερδεμένος. Έπρεπε να υπάρξει κάποιο τρόπο τα ρολόγια "μιλούσαν" ο ένας στον άλλο, αλλά δεν είχε τα ακριβή όργανα που ήταν απαραίτητα για να μετρηθεί η αλληλεπίδραση μεταξύ των ρολογιών. Οπότε το έφτιαξε σε μυστηριώδη κινήματα που μεταδίδονται από τον αέρα ή τη φυσική σύνδεση στη δέσμη, και εκεί το θέμα ξεκουραζόταν για περισσότερα από 300 χρόνια.
Τώρα, οι φυσικοί που επανεξετάζουν το αίνιγμα του 17ου αιώνα πιστεύουν ότι η απάντηση μπορεί να βρεθεί σε ηχητικά κύματα. Η Henrique Oliveira και ο Luis V. Melo στο Πανεπιστήμιο της Λισαβόνας ανέτρεψαν τις συνθήκες που παρατηρήθηκαν από τον Huygens και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν εξαιρετικά ευαίσθητα όργανα μέτρησης των μεταβλητών. Τα αποτελέσματά τους, που δημοσιεύτηκαν αυτή την εβδομάδα σε επιστημονικές εκθέσεις, υποδηλώνουν ότι η ηχητική ενέργεια από τα ρολόγια που ταξιδεύουν περνά μέσα από το υλικό που τα συνδέει και τα αναγκάζει να συγχρονιστούν.
Προηγουμένως, άλλοι επιστήμονες πήραν μια ρωγμή στο πείραμα χρησιμοποιώντας μια ακτίνα που είχε τη δυνατότητα να μετακινηθεί. Στα μοντέλα αυτά, η ενέργεια που συγχρονίζει τα ρολόγια είναι από τη διατήρηση της ορμής. Ο Oliveira και ο Melo ήθελαν να δοκιμάσουν ένα διαφορετικό μοντέλο που θα ήταν πιο παρόμοιο με αυτό με το οποίο συνεργάζονταν οι Huygens. Ήθελαν επίσης να είναι πιο ακριβείς από τις προηγούμενες προσπάθειες.
Αρχικά χρησιμοποίησαν έναν υπολογιστή για την προσομοίωση των ρολογιών, υποθέτοντας ότι τα ρολόγια συνδέονταν με ένα σκληρό υλικό. Στη συνέχεια, έδωσαν δύο πραγματικά ρολόγια εκκρεμούς σε μια δοκό αλουμινίου. Ρύθμισαν τα ρολόγια και σημείωσαν τις περιόδους των εκκρεμών εκκρεμούς με αισθητήρες υψηλής ακρίβειας. Σίγουρα, τα εκκρεμή θα αρχίσουν να κινούνται συγχρόνως. Ακόμα κι αν κινούνταν προς αντίθετες κατευθύνσεις, θα έκαναν ακόμα ταλάντευση με την ίδια περίοδο.
"Δοκίμασα διαφορετικά υλικά και συνθήκες δέσμης και μπορούσαμε να συνδεθούμε μόνο όταν η σταθερή δέσμη ήταν κατασκευασμένη από έναν πολύ καλό ηχητικό αγωγό, τα ρολόγια ήταν κοντά και οι συχνότητες ήταν αρκετά κοντά", λέει ο Melo σε email.
Στο εργαστηριακό πείραμα συμμετείχαν δύο ρολόγια εκκρεμούς που κρέμονται από μια δοκό αλουμινίου. (Henrique Oliveira και Luís Melo) Τι συμβαίνει λοιπόν; Έχει να κάνει με το πώς λειτουργούν τα ρολόγια εκκρεμούς. Ένα εκκρεμές εκκρεμές, και μια άγκυρα, που ονομάζεται έτσι λόγω του σχήματος, απελευθερώνει τα δόντια ενός γρανάζι, το οποίο είναι προσαρτημένο σε ένα φθίνουσα βάρους. Καθώς το γρανάζι απελευθερώνεται, το βάρος τραβά προς τα κάτω έτσι αρχίζει να περιστρέφεται, αλλά η άγκυρα του εκκρεμούς επανακτάει τα δόντια του γραναζιού. Καθώς το εκκρεμές ανακινείται πίσω, απελευθερώνει και πάλι το εργαλείο και αυτή τη φορά η άγκυρα συγκρατεί την άλλη πλευρά. Εν τω μεταξύ, τα δόντια του ολισθαίνοντος οδοντωτού τροχού κάτω από την άγκυρα, ωθώντας το και προσθέτοντας μια μικρή ώθηση για να κρατήσει το εκκρεμές εκκρεμές. Υπάρχουν πολλές παραλλαγές σε αυτό το σχέδιο, αλλά αυτή είναι η βασική αρχή.
Στο τελευταίο πείραμα, όλη αυτή η κίνηση προκαλεί μια μικρή ποσότητα ηχητικής ενέργειας για να μεταφερθεί στη ράβδο αλουμινίου. Κάθε φορά που ταξιδεύει ο παλμός ενέργειας, τείνει να ωθήσει το εκκρεμές ενός ρολογιού στο χρόνο με το άλλο. Το πείραμα απαιτεί έως και 18 ώρες ή ακόμα και ημέρες για να τρέξει, επειδή τα ρολόγια συγχρονίζονται αργά. Ο Melo σημειώνει ότι τα ρολόγια του Huygens είχαν βάρους σταθεροποίησης 50 ή 60 λιβρών, ενώ εκείνα στο πείραμά του ήταν λίρες ή λιγότερα, επομένως τα ρολόγια των Huygens που μεταδόθηκαν ήταν μεγαλύτερα.
Παρόλα αυτά, θα μπορούσατε να τρέξετε θεωρητικά το ίδιο πείραμα στο σπίτι. "Εάν μπορείτε να βρείτε έναν αρκετά καλό ήχο αγωγό για μια ακτίνα ... και αν είστε πολύ υπομονετικοί, τότε θα έχετε τις προϋποθέσεις για τη σύζευξη", λέει ο Melo. "Αλλά θα είστε σίγουροι μόνο εάν τρέχετε ένα αυτοματοποιημένο πείραμα. Είναι αδύνατο να κοιτάζετε συνεχώς για μέρες - είναι μαγευτικό, αλλά κάποιος παίρνει πολύ ανήσυχος μετά από λίγο."
Ο Jonatan Peña Ramirez, ερευνητής στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Αϊντχόβεν στις Κάτω Χώρες, δημοσίευσε επίσης μελέτες για το φαινόμενο ρολογιού του Huygens. Λέει ότι οι φυσικοί επιθυμούν να μελετήσουν αυτό το σύστημα επειδή μιμούνται άλλους κύκλους στη φύση. "Παρόμοια φαινόμενα μπορούν να παρατηρηθούν σε βιολογικά συστήματα, όπου μερικοί κύκλοι μέσα στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να συγχρονιστούν με φυσικό τρόπο", λέει.
Ωστόσο, δεν είναι ακόμη πεπεισμένος ότι η ηχητική ενέργεια είναι ο ένοχος για τα ρολόγια. "Εάν αντικαταστήσετε τον κινητήριο μηχανισμό στα ρολόγια με έναν ομαλό μηχανισμό, δηλαδή έναν μηχανισμό που δεν εφαρμόζει [διακριτά] ωθήματα στα ρολόγια, εξακολουθεί να μπορεί κανείς να παρατηρήσει συγχρονισμό", λέει. Όσο για τον ενδιαφερόμενο, ο "συγχρονισμός του Huygens ... απέχει πολύ από το να λυθεί".
