Christiaan Huygens byla zaneprázdněná učenec. Mezi jeho mnoho úspěchů nizozemský vědec přišel na tvar Saturnových prstenů a objevil největší měsíc planety Titan. Založil teorii, že světlo cestuje jako vlna, a vynalezl kyvadlové hodiny. Zdá se, že Huygens nemohl ani vypnout svou vědeckou mysl, když byl pod počasím.
Související obsah
- Tento anatomista ze 17. století vytvořil umění z těl
- Rekordní hodiny neztratí sekundu dalších 15 miliard let
- Jak se některé hodiny nastaví?
V roce 1665 byl nemocný a uvízl v posteli a sledoval dva kyvadlové hodiny, které byly připevněny k paprsku v jeho domě. Všiml si, že se kyvadla začala otáčet v čase, bez ohledu na to, zda byly hodiny spuštěny nebo zastaveny v různých časech nebo na jaké pozici se kyvadla začaly. Huygens byl zmatený. Hodiny musely nějakým způsobem „mluvit“, ale postrádal přesné nástroje potřebné k měření interakce mezi hodinami. Křídlo to tedy na záhadné pohyby přenášené vzduchem nebo fyzickým spojením v paprsku, a pak tu záležitost trvala déle než 300 let.
Nyní si fyzici, kteří vracejí hádanku ze 17. století, myslí, že odpověď může spočívat ve zvukových vlnách. Henrique Oliveira a Luís V. Melo na univerzitě v Lisabonu znovu vytvořili podmínky, které Huygens pozoroval, a pak změřil proměnné pomocí velmi citlivých nástrojů. Jejich výsledky, publikované tento týden ve vědeckých zprávách, naznačují, že zvuková energie z tikajících hodin putuje materiálem, který je spojuje, a způsobuje jejich synchronizaci.
Dříve, ostatní vědci vzali trhlinu v experimentu pomocí paprsku, který se mohl pohybovat. V těchto modelech je energie, která způsobuje synchronizaci hodin, ze zachování hybnosti. Oliveira a Melo chtěli vyzkoušet jiný model, který by byl spíš jako ten, se kterým Huygens pracoval. Chtěli také být přesnější než předchozí pokusy.
Nejprve použili počítač k simulaci hodin, za předpokladu, že hodiny byly spojeny tuhým materiálem. Pak připojili dva skutečné kyvadlové hodiny na hliníkový paprsek. Nastavili tikání hodin a pomocí vysoce přesných optických senzorů změřili periodu kyvadlových výkyvů. Jistě, kyvadla se začaly pohybovat synchronně. I kdyby se pohybovali opačným směrem, stále by se houpali se stejným obdobím.
"Vyzkoušeli jsme různé materiály a podmínky paprsku a mohli jsme se spojit, pouze když byl [pevný] paprsek vyroben z velmi dobrého zvukového vodiče, hodiny byly blízko a frekvence byly dostatečně blízké, " říká Melo v e-mailu.
Laboratorní experiment zahrnoval dvě kyvadlové hodiny visící z hliníkového paprsku. (Henrique Oliveira a Luís Melo) Co se tedy děje? Souvisí to s tím, jak fungují kyvadlové hodiny. Kyvadlo se otáčí a kotva, tak pojmenovaná kvůli svému tvaru, uvolňuje zuby ozubeného kola, které je připojeno ke klesající hmotnosti. Jakmile je ozubené kolo uvolněno, táhlo ho dolů, takže se začne otáčet, ale kotva kyvadla opět zachytí zuby ozubeného kola. Když se kyvadlo otáčí dozadu, uvolní zařízení znovu a tentokrát kotva zachytí druhou stranu. Mezitím zuby ozubeného kola sklouzly pod kotvu, tlačily ji a přidaly malou škrábnutí, aby se kyvadlo nehýbalo. Existuje mnoho variací na tento design, ale to je základní princip.
V posledním experimentu způsobí celý tento pohyb malé množství zvukové energie do hliníkové tyče. Pokaždé, když se energetický puls pohybuje, má tendenci tlačit kyvadlo jedné hodiny včas s ostatními. Experiment trvá až 18 hodin nebo dokonce dní, protože hodiny se synchronizují pomalu. Melo poznamenává, že Huygensovy hodiny měly stabilizační závaží 50 nebo 60 liber, zatímco ty v jeho experimentu byly libra nebo méně, takže přenášené hodiny Huygens byly větší.
I přesto byste mohli ten samý experiment teoreticky spustit doma. "Pokud můžete najít dostatečně dobrý zvukový dirigent pro paprsek ... a pokud jste velmi trpěliví, získáte podmínky pro spojení, " říká Melo. "Ale budete si jistí, že pokud spustíte automatizovaný experiment. Je nemožné hledat nepřetržitě dny - je to fascinující, ale člověk se po chvíli velmi znepokojí."
Jonatan Peña Ramirez, výzkumný pracovník na Technické univerzitě v Eindhovenu v Nizozemsku, také publikoval studie o jevech Huygensových hodin. Říká, že fyzici rádi studují tento systém, protože napodobuje jiné cykly v přírodě. "Podobné jevy lze pozorovat v biologických systémech, kde se některé cykly uvnitř lidského těla mohou synchronizovat přirozeným způsobem, " říká.
Dosud však není přesvědčen, že zvuková energie je viníkem hodin. „Pokud nahradíte hnací mechanismus v hodinách hladkým mechanismem, tj. Mechanismem, který na hodiny neaplikuje [diskrétní] impulsy, bude stále možné sledovat synchronizaci, “ říká. Pokud se týká, „Huygensova synchronizace… není zdaleka vyřešena.“
