Işığın parçacık teorisi

Optikte, ışığın tanecik teorisi, Pierre Gassendi ve Thomas Hobbes tarafından ışığın sınırlı hız ve enerji ile doğrusal olarak hareket eden küçük ve ayrık parçacıklardan oluşması olarak tanımlanmıştır. Bu kuram, atomculuğun alternatif açıklaması olarak temellendirilmiştir.

17. yüzyılın başlarında, çeşitli Avrupalı filozoflar, 1610’dan 1650li yıllara kadar evrenin madde ve hareketten oluştuğunu düşünen ve evreni geniş çaplı mekanizma olarak tarif eden mekaniksel felsefeyi benimsemiştir. Mekaniksel felsefe, Epikürizm ve Epikür’ün atomizmine göre temellendirilmiştir. Bu kurama göre insan vücudu, aklı, ruhu ve düşünceleri dâhil evrendeki her şey, hareket eden çok küçük sonsuz sayıdaki parçacıklardan, atom, meydana gelmiştir. 17. yüzyılın başları süresince, mekaniksel felsefenin atomla ilgili kısmı büyük ölçüde Gassendi, René Descartes ve diğer atomcular tarafından geliştirilmiştir.

Gassendi’nin ana felsefesi atomist madde kuramıdır. Yayınlanan önemli çalışması, Sentegma (dizim) Felsefesi’nde, Gassendi maddenin halini ve dünyanın doğal olayını boşluk ve atom olarak açıklamaya çalışmıştır. Epikür atomizmi Hristiyan teolojisine uygun olarak değiştirmiştir:

• Tanrı vardır.
• Tanrı, sınırlı sayıda, parçalanamayan ve hareket eden atomları yaratmıştır.
• Tanrı ile maddenin yaratılışında kutsal ve devam eden bir ilişki vardır.
• Özgür irade
• İnsan ruhu vardır.

Gassendi, atomların boş bir alanda hükümsüz olarak hareket ettiğini düşünmüştür, bu düşünce Aristocuların evren tamamen maddeyle doludur görüşünü yalanlar. Gassendi ayrıca, bilginin insan düşüncelerinin manevi olmayan kısmıyla özellikle görü durumunda kazanılacağını söylemiştir.

Parçacık kuramları, atomizm kuramlarına atomun daha küçük parçalara bölünemeyeceği ve parçacıkların bölünebilirliği konuları haricinde benzemektedir. Parçacıklar tekildir, ölçülemeyecek kadar küçüktür, şekil, boyut, renk ve diğer fiziksel özelliklere sahip parçacıklar işlevlerini değiştirerek mekanik ve biyolojik bilimleri etkilerler. Bu düşünce daha sonra, bileşiklerin özelliklerinin bileşiği yapmak için kullanılan elementlerden farklı olduğu fikrine öncülük etmiştir. Gassendi, parçacıkların farklı türlerde maddeleri taşıyan parçalar olduğunu iddia etmiştir. Bu parçacıklar aynı zamanda, hayvan, bitki ve Güneş gibi kaynaklardan ışımaktadır. Robert Boyle parçacık işlevini kullanarak vakum ve plenum arasındaki farkı örnekleyen bir parçacık işlevi destekçisidir. Boyle’un, buradaki amacı mekaniksel felsefe ve atomist kuramı desteklemektir. Gassendi’den yarım yüzyıl sonra, Isaac Newton parçacık işlevi kuramlarını kendi parçacık kuramı olan ışığın fiziği kuramını geliştirmek için kullanmıştır.

Isaac Newton dalgaların doğrusal hareket etmeyeceğinden ışığın yansıma ve kırılım olan geometrik doğasının sadece ışık parçacıklardan oluşuyorsa açıklanabileceğini savunmuştur. Newton Christiaan Huygens’in ışığın dalgalardan oluştuğunu iddia eden kuramının ispatını aramıştır.

Newton, beyaz ışık huzmesini iki prizmayı ışığa spektrum yaptıracak açıyla ayarlamışken, ilk prizmada spektrum gerçekleşmiş; ancak ikincisinde tekrar birleşme olup spektrum beyaz ışığa dönüşmüştür bu yüzden Newton seri halindeki deneylerinin 44.sünde ışığın parçacıklardan oluştuğunu söyleyerek deneylerini sonuçlandırmıştır.

Bu büyük ölçüde Isaac Newton tarafından geliştirilmiştir. Newton’un kuramı, Newton’un saygınlığı sayesinde, Huygens’in dalga yüzü kuramına göre yüz yıldan fazla süre geçerli kalmıştı. Ancak, ışığın parçacık kuramı ışığın kırınım, girişim ve kutuplu oluşunu(polarizasyonunu) yeterli olarak açıklayamayınca başarısız oldu ve Huygens’in dalga kuramının gerisinde kaldı.

Bir yere kadar, Newton’un ışığın parçacık kuramı 20. Yüzyılda tekrar ortaya çıktı, ışığın olayı (fenomen), şu anda parçacık ve dalga olarak açıklanır.

Newton’un parçacık kuramı güçlerin maddesel uçları gibi gerçeklik anlayışının bir detayıdır. Albert Einstein’ın, Newton’un fiziki gerçekliğini tanımlaması:

Newton’un fiziki gerçekliği uzay, zaman, nokta parçacık (material point) ve gücün kavramı olarak nitelendirilir. (nokta parçacıklar arası etkileşim). Uzaydaki nokta parçacık kanununa göre fiziki olaylar harekette olduğu gibi düşünülür. Nokta parçacık, gerçekliğin şu ana kadarki değiştirilebilir olan (sübjektif anlamda) tek örneğidir. Nokta parçacık kavramı; açıkça gözlemlenebilir objelerdir; yerinden oynatılabilir objelerin benzerliği; genişletme (metafizikte), biçim, boyutsal çevre, tüm “iç” nitelikler, tespit edilen eylemsizlik, öteleme ve güç kavramının özellikleri kaldırılarak ortaya çıkarılabilir.

• Işığın tüm kaynakları parçacık (corpuscle) olarak bilinen kaynağı orta düzeyde çevreleyen çok fazla sayıda küçük parçalar yayar.
• Bu parçacıklar tamamen esnek, katı ve ağırlıksızdır.