Christiaan Huygens oli hõivatud teadlane. Oma paljude saavutuste hulgas selgitas Hollandi teadlane välja Saturni rõngaste kuju ja avastas selle planeedi suurima kuu Titan. Ta asutas teooria, et valgus liigub lainetena, ja ta leiutas pendli kella. Tundub, et Huygens ei suutnud isegi ilmateate ajal oma teaduslikku meelt välja lülitada.
Seotud sisu
- See 17. sajandi anatoomik tegi kehadest välja kunsti
- Rekordiline kell ei kaota sekundit veel 15 miljardit aastat
- Kuidas mõned kellad ennast sätivad?
Aastal 1665 oli ta haige ja voodis ummikus, jälgides kahte pendelkella, mis olid tema majas tala külge kinnitatud. Ta märkas, et pendlid hakkasid üksteisega õigel ajal õõtsuma, sõltumata sellest, kas kellad olid erinevatel aegadel sisse lülitatud või peatatud või millisesse asendisse pendlid algasid. Huygens oli segane. Kellad pidid mingil moel üksteisega "rääkima", kuid tal puudusid täpsed instrumendid, mis oleks vajalikud kellade vahelise interaktsiooni mõõtmiseks. Nii et ta kriitis selle õhku edastatavate salapäraste liikumiste või tala füüsilise ühenduse kaudu ja seal puhkas asi enam kui 300 aastat.
Nüüd arvavad 17. sajandi kõnet vaatavad füüsikud, et vastus võib peituda helilainetes. Henrique Oliveira ja Luís V. Melo lõid Lissaboni ülikoolis vaatluse all olevad tingimused, seejärel kasutasid muutujate mõõtmiseks äärmiselt tundlikke instrumente. Nende tulemuste kohta, mis avaldati sel nädalal ajakirjas Scientific Reports, võib järeldada, et tiksumiskelladest tulev helienergia liigub neid ühendavas materjalis ja põhjustab nende sünkroonimist.
Varem tegid teised teadlased eksperimendi käigus pragu, kasutades tala, millel lasti liikuda. Nendes mudelites pärineb energia, mis paneb kellad sünkroniseerima, impulsi säilitamisest. Oliveira ja Melo tahtsid katsetada erinevat mudelit, mis oleks rohkem selline, nagu Huygens töötas. Samuti soovisid nad olla täpsemad kui eelnevad katsed.
Esmalt kasutasid nad kellade simuleerimiseks arvutit, eeldades, et kellad on ühendatud jäiga materjaliga. Siis kinnitasid nad alumiiniumpalgi külge kaks tõelist pendelkella. Nad määrasid tiksumise kellad ja mõõtsid ülitäpsete optiliste anduritega pendli kõikumiste perioode. Muidugi, pendel hakkaks liikuma sünkroonis. Isegi kui nad liiguksid vastassuundades, siis kõik sama ajaga siiski õõtsuksid.
"Proovisime erinevaid kiirte materjale ja tingimusi ning sideme saime alles siis, kui [fikseeritud] kiir oli valmistatud väga heast juhist, kellad olid lähedal ja sagedused olid piisavalt lähedal, " räägib Melo meilis.
Laborikatse hõlmas kahte pendelkella, mis rippusid alumiiniumist tala küljes. (Henrique Oliveira ja Luís Melo) Mis siis toimub? See on seotud sellega, kuidas pendelkellad töötavad. Pendli kiiged ja ankur, mis on oma kuju tõttu nimetatud, vabastavad hammasrattad, mis on kinnitatud laskuva raskuse külge. Kui käik lahti lastakse, tõmbab kaal seda allapoole, nii et see hakkab pöörlema, kuid pendli ankur püüab hammasratta hambad uuesti kinni. Kui pendel pöördub tagasi, vabastab see käiku uuesti ja seekord püüab ankur teise külje kinni. Vahepeal libisevad hammasrataste hambad ankru alla, surudes seda ja lisades väikese mulje, et pendel hoitaks. Sellel disainil on palju variatsioone, kuid see on peamine põhimõte.
Viimases katses põhjustab kogu see liikumine alumiiniumvardasse väikese koguse helienergia liikumist. Iga kord, kui energiaimpulss liigub, kipub see ühe kella pendlit teisega õigel ajal lükkama. Katse kulgemine võtab kuni 18 tundi või isegi päevi, sest kellad sünkroniseeruvad aeglaselt. Melo märgib, et Huygeni kelladel oli 50- või 60-kilone stabilisatsioonikaal, samas kui tema katses olid nael või vähem, seega olid Huygeni kellade edastatavad jõud suuremad.
Isegi siis võiks teoreetiliselt sama katse kodus läbi viia. "Kui leiate kiire jaoks piisavalt hea helijuhi ... ja kui olete väga kannatlik, siis saate tingimused sidestamiseks, " räägib Melo. "Kuid võite olla kindel ainult siis, kui juhite automatiseeritud katset. Päevi pole võimatu pidevalt otsida - see on võluv, kuid mõne aja pärast muutub ta väga ärevaks."
Hollandi Eindhoveni tehnikaülikooli teadur Jonatan Peña Ramirez on avaldanud ka uuringud Huygensi kella fenomeni kohta. Ta ütleb, et füüsikutele meeldib seda süsteemi uurida, kuna see jäljendab looduses muid tsükleid. "Sarnaseid nähtusi võib täheldada ka bioloogilistes süsteemides, kus inimtsükli mõned tsüklid võivad looduslikul viisil sünkroonida, " ütleb ta.
Kuid ta pole veel veendunud, et helide energia on kellade süüdlane. "Kui asendate kellade juhtimismehhanismi sujuva mehhanismiga, st mehhanismiga, mis ei rakenda kelladele [diskreetseid] impulsse, on ikkagi võimalik sünkroonimist jälgida, " ütleb ta. Tema arvates on "Huygeni sünkroniseerimine ... veel kaugeltki lahendamata."
