כריסטיאן הויגנס היה מלומד עסוק. מבין הישגיו הרבים, המדען ההולנדי הבין את צורת הטבעות של סטורן וגילה את הירח הגדול ביותר של כוכב הלכת, טיטאן. הוא ייסד את התיאוריה לפיה האור נע כגל, והוא המציא את שעון המטוטלת. הויגנס, כך נראה, אפילו לא יכול היה לכבות את דעתו המדעית כשהיה תחת מזג האוויר.
תוכן קשור
- האנטומיסט הזה מהמאה ה -17 עשה אמנות מגופות
- שעון שובר שיאים לא יאבד שנייה עוד 15 מיליארד שנה
- איך שעונים מסוימים מכוונים את עצמם?
בשנת 1665 הוא היה חולה ונתקע במיטה וצפה בשני שעוני מטוטלת שהיו מחוברים לקורה בביתו. הוא הבחין שהמטוטלות החלו להתנדנד בזמן זה עם זה, לא משנה אם השעונים הופעלו או הופסקו בזמנים שונים או באיזו תנוחה התחילו המטוטלות. הויגנס היה מבולבל. היה צריך להיות בדרך כלשהי שהשעונים "דיברו" זה עם זה, אבל לא היו לו את הכלים המדויקים הדרושים למדידת האינטראקציה בין השעונים. אז הוא גיר את זה עד לתנועות מסתוריות שהועברו באוויר או לחיבור הפיזי בקורה, ושם הנושא נח יותר מ -300 שנה.
כעת, פיסיקאים שבאים לבקר מחדש את המחלה המאה ה -17 חושבים שהתשובה עשויה להיות בגלי קול. הנריקה אוליביירה ולואיס ו 'מלו מאוניברסיטת ליסבון שיחזרו את התנאים אותם ציין הויגנס, ואז השתמשו בכלים רגישים ביותר למדידת המשתנים. התוצאות שלהם, שפורסמו השבוע ב- Scientific Reports, מציעות כי אנרגיית הקול מהשעונים המתקתקים עוברת דרך החומר המחבר ביניהם וגורמת להם לסנכרון.
בעבר, מדענים אחרים לקחו סדק במהלך הניסוי באמצעות קרן שהורשה לנוע. בדגמים אלה, האנרגיה שגורמת לסנכרון של השעונים היא משמירת המומנטום. אוליביירה ומלו רצו לבדוק דגם אחר שיהיה יותר דומה לזה שהויגנס עבד איתו. הם גם רצו לדייק יותר מניסיונות קודמים.
תחילה השתמשו במחשב כדי לדמות את השעונים, בהנחה שהשעונים מחוברים באמצעות חומר נוקשה. ואז הם הצמידו שני שעוני מטוטלת אמיתיים לקורה אלומיניום. הם קבעו את השעונים מתקתקים, ומדדו את התקופות של נדנדות המטוטלת באמצעות חיישנים אופטיים בעלי דיוק גבוה. בטח שהמטוטלות יתחילו לנוע בסינכרון. גם אם היו נעים בכיוונים מנוגדים, הם עדיין היו מתנדנדים באותה תקופה.
"ניסינו חומרים ותנאים שונים של קרניים ויכולנו להשיג צימוד רק כאשר הקורה [קבועה] הייתה עשויה ממוליך צליל טוב מאוד. השעונים היו קרובים והתדרים היו מספיק קרובים", אומר מלו בהודעת הדוא"ל.
בניסוי המעבדה היו שני שעוני מטוטלת התלויה מקורה אלומיניום. (הנריקה אוליביירה ולואיס מלו) אז מה קורה? זה קשור לאופן בו שעוני המטוטלת עובדים. מטוטלת מתנדנדת, ועוגן, שנקרא כך בגלל צורתו, משחרר שיני גלגל שיניים המחוברות למשקל יורד. עם שחרור ההילוכים המשקל מושך אותו כלפי מטה כך שהוא מתחיל להסתובב, אך העוגן של המטוטלת תופס מחדש את שיני ההילוך. כאשר המטוטלת מתנדנדת לאחור, היא משחררת את ההילוך שוב, והפעם העוגן תופס את הצד השני. בינתיים, שיני ההילוך מחליקות מתחת לעוגן, דוחפות אותו ומוסיפות מעט דחיפה כדי לשמור על המטלטלת הנדנדה. יש המון וריאציות בעיצוב זה, אבל זה העיקרון הבסיסי.
בניסוי האחרון כל התנועה הזו גורמת לכמות קטנה של אנרגיית קול לנוע אל מוט האלומיניום. בכל פעם שדופק האנרגיה עובר, הוא נוטה לדחוף את המטוטלת של שעון אחד בזמן עם השני. זה לוקח עד 18 שעות ואף ימים של ניסוי, כיוון שהשעונים מסתנכרנים לאט. מלו מציין כי לשעוניו של הויגנס היו משקולות ייצוב של 50 או 60 פאונד, ואילו אלה בניסוי שלו היו קילו פחות או יותר, כך שעוני הכוחות שהועברו של הויגנס היו גדולים יותר.
עם זאת, אתה יכול תיאורטי להריץ את אותו ניסוי בבית. "אם אתה יכול למצוא מוליך צליל מספיק טוב לקורה ... ואם אתה מאוד סבלני, תקבל את התנאים לצימוד, " אומר מלו. "אבל אתה תהיה בטוח רק אם תבצע ניסוי אוטומטי. אי אפשר להסתכל ברציפות במשך ימים - זה מהפנט, אבל אחד נלחץ מאוד לאחר זמן מה."
ג'ונתן פינה רמירז, חוקר באוניברסיטה הטכנית באיינדהובן בהולנד, פרסם גם מחקרים על תופעת השעון של הויגנס. לדבריו, פיזיקאים אוהבים ללמוד מערכת זו מכיוון שהיא מחקה מחזורים אחרים בטבע. "ניתן להבחין בתופעות דומות במערכות ביולוגיות, בהן מחזורים מסוימים בגוף האדם עשויים להסתנכרן באופן טבעי", הוא אומר.
עם זאת, הוא עדיין לא משוכנע שאנרגיית הקול היא האשם לשעונים. "אם אתה מחליף את מנגנון הנהיגה בשעונים על ידי מנגנון חלק, כלומר מנגנון שאינו מפעיל דחפים [בדידים] על השעונים, עדיין אפשר יהיה לצפות בסנכרון", הוא אומר. מבחינתו, "הסנכרון של הויגנס ... רחוק מלהיפתר."
