第01章黄金时代 他《方法论》的三个附录之一《折光学》中率先提 出了这样的可能：光是一种压力，在媒质里传播。 不久后，意大利的一位数学教授格里马第(Franc esco Maria Grimaldi)做了一个实验，他让一 束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，发现在 投影的边缘有一种明暗条纹的图像。格里马第马上 联想起了水波的衍射（这个大家在中学物理的插图 上应该都见过)，于是提出：光可能是一种类似水 波的波动，这就是最早的光波动说。 图1.2光的微粒说与波动说 26/700
第 01 章 黄金时代 26 / 700 他《方法论》的三个附录之一《折光学》中率先提 出了这样的可能：光是一种压力，在媒质里传播。 不久后，意大利的一位数学教授格里马第（Franc esco Maria Grimaldi）做了一个实验，他让一 束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，发现在 投影的边缘有一种明暗条纹的图像。格里马第马上 联想起了水波的衍射（这个大家在中学物理的插图 上应该都见过），于是提出：光可能是一种类似水 波的波动，这就是最早的光波动说。 图 1.2 光的微粒说与波动说
第01章黄金时代 波动说认为，光不是一种物质粒子，而是由于 介质的振动而产生的一种波。我们想象一下水波， 它不是一种实际的传递，而是沿途的水面上下振动 的结果。光的波动说容易解释投影里的明暗条纹， 也容易解释光束可以互相穿过互不千扰。关于直线 传播和反射的问题，人们很快就认识到光的波长是 很短的，在大多数情况下，光的行为就犹同经典粒 子一样。而衍射实验则更加证明了这一点。但是波 动说有一个基本的难题，那就是任何波动都需要有 介质才能够传递，比如声音，在真空里就无法传播。 而光则不然，它似乎不需要任何媒介就可以任意地 前进。举一个简单的例子，星光可以穿过几乎虚无 一物的太空来到地球，这对波动说显然是非常不利 的。但是波动说巧妙地摆脱了这个难题：它假设了 一种看不见摸不着的介质来实现光的传播，这种介 质有一个十分响亮而让人印象深刻的名字，叫做 “以太”(Aether)。 就在这样一种奇妙的气氛中，光的波动说登上 了历史舞台。我们很快就会看到，这个新生力量似 乎是微粒说的前世冤家，它命中注定要与后者开展 27/700
第 01 章 黄金时代 27 / 700 波动说认为，光不是一种物质粒子，而是由于 介质的振动而产生的一种波。我们想象一下水波， 它不是一种实际的传递，而是沿途的水面上下振动 的结果。光的波动说容易解释投影里的明暗条纹， 也容易解释光束可以互相穿过互不干扰。关于直线 传播和反射的问题，人们很快就认识到光的波长是 很短的，在大多数情况下，光的行为就犹同经典粒 子一样。而衍射实验则更加证明了这一点。但是波 动说有一个基本的难题，那就是任何波动都需要有 介质才能够传递，比如声音，在真空里就无法传播。 而光则不然，它似乎不需要任何媒介就可以任意地 前进。举一个简单的例子，星光可以穿过几乎虚无 一物的太空来到地球，这对波动说显然是非常不利 的。但是波动说巧妙地摆脱了这个难题：它假设了 一种看不见摸不着的介质来实现光的传播，这种介 质有一个十分响亮而让人印象深刻的名字，叫做 “以太”（Aether）。 就在这样一种奇妙的气氛中，光的波动说登上 了历史舞台。我们很快就会看到，这个新生力量似 乎是微粒说的前世冤家，它命中注定要与后者开展
第01章黄金时代 一场长达数个世纪之久的战争。他们两个的命运始 终互相纠缠在一起，如果没有了对方，谁也不能说 自己还是完整的。到了后来，他们简直就是为了对 手而存在着。这出精彩的戏剧从一开始的伏笔，经 过两个起落，到达令人眼花缭乱的高潮。而最后绝 妙的结局则更让我们相信，他们的对话几乎是一种 可遇而不可求的缘分。17世纪中期，正是科学的 黎明到来之前那最后的黑暗，谁也无法预见这两朵 小火花即将要引发一场熊熊大火。 ★容水水水业客☆ 饭后闲话：说说“以太”(Aether)正如我们 在上面所看到的，以太最初是作为光波媒介的假设 而提出的。但“以太”一词的由来则早在古希腊： 亚里士多德在《论天》一书里阐述了他对天体的认 识。他认为日月星辰围绕着地球运转，但其组成却 不同与地上的四大元素水火气土。天上的事物应该 是完美无缺的，它们只能由一种更为纯洁的元素所 构成，这就是亚里士多德所谓的“第五元素”一 以太 (希腊文的anenp)。而自从这个概念被借用 28/700
第 01 章 黄金时代 28 / 700 一场长达数个世纪之久的战争。他们两个的命运始 终互相纠缠在一起，如果没有了对方，谁也不能说 自己还是完整的。到了后来，他们简直就是为了对 手而存在着。这出精彩的戏剧从一开始的伏笔，经 过两个起落，到达令人眼花缭乱的高潮。而最后绝 妙的结局则更让我们相信，他们的对话几乎是一种 可遇而不可求的缘分。17世纪中期，正是科学的 黎明到来之前那最后的黑暗，谁也无法预见这两朵 小火花即将要引发一场熊熊大火。 ******** 饭后闲话：说说“以太”（Aether）正如我们 在上面所看到的，以太最初是作为光波媒介的假设 而提出的。但“以太”一词的由来则早在古希腊： 亚里士多德在《论天》一书里阐述了他对天体的认 识。他认为日月星辰围绕着地球运转，但其组成却 不同与地上的四大元素水火气土。天上的事物应该 是完美无缺的，它们只能由一种更为纯洁的元素所 构成，这就是亚里士多德所谓的“第五元素”—— 以太 （希腊文的αηθηρ）。而自从这个概念被借用
第01章黄金时代 到科学里来之后，以太在历史上的地位可以说是相 当微妙的，一方面，它曾经扮演过如此重要的角色， 以致成为整个物理学的基础；另一方面，当它荣耀 不再时，也曾受尽嘲笑。虽然它不甘心地再三挣扎， 改换头面，赋予自己新的意义，却仍然逃不了最终 被抛弃的命运，甚至有段时间儿乎成了伪科学的专 用词。但无论怎样，以太的概念在科学史上还是占 有它的地位的，它曾经代表的光媒以及绝对参考系， 虽然已经退出了舞台，但直到今天，仍然能够唤起 我们对那段黄金岁月的怀念。它就像是一张泛黄的 照片，记载了一个贵族光荣的过去。今天，以太(E ther)作为另外一种概念用来命名一种网络协议 (Ethernet),看到这个词的时候，是不是也每每 生出几许慨叹？ 向以太致敬。 1.3第一次微波战争 上次说到，关于光究竞是什么的问题，在十七 29/700
第 01 章 黄金时代 29 / 700 到科学里来之后，以太在历史上的地位可以说是相 当微妙的，一方面，它曾经扮演过如此重要的角色， 以致成为整个物理学的基础；另一方面，当它荣耀 不再时，也曾受尽嘲笑。虽然它不甘心地再三挣扎， 改换头面，赋予自己新的意义，却仍然逃不了最终 被抛弃的命运，甚至有段时间几乎成了伪科学的专 用词。但无论怎样，以太的概念在科学史上还是占 有它的地位的，它曾经代表的光媒以及绝对参考系， 虽然已经退出了舞台，但直到今天，仍然能够唤起 我们对那段黄金岁月的怀念。它就像是一张泛黄的 照片，记载了一个贵族光荣的过去。今天，以太（E ther）作为另外一种概念用来命名一种网络协议 （Ethernet），看到这个词的时候，是不是也每每 生出几许慨叹？ 向以太致敬。 1.3 第一次微波战争 上次说到，关于光究竟是什么的问题，在十七
第01章黄金时代 世纪中期有了两种可能的假设：微粒说和波动说。 然而在一开始的时候，双方的武装都是非常薄 弱的。微粒说固然有着悠久的历史，但是它手中的 力量是很有限的。光的直线传播问题和反射折射问 题本来是它的传统领地，但波动方面军队在发展了 自己的理论后，迅速就在这两个战场上与微粒平分 秋色。而波动论作为一种新兴的理论，格里马第的 光衍射实验是它发家的最大法宝，但它却拖着一个 沉重的包袱，就是光以太的假设，这个凭空想象出 来的媒介，将在很长一段时间里成为波动军队的累 赘。 两支力量起初并没有发生什么武装冲突。在笛 卡儿的《方法论》那里，他们还依然心平气和地站 在一起供大家检阅。导致“第一次微波战争”爆发 的导火索是波义耳(Robert Boyle,中学里学过 波马定律的朋友一定还记得这个讨厌的爱尔兰人) 在1663年提出的一个理论。他认为我们看到的各 种颜色，其实并不是物体本身的属性，而是光照上 去才产生的效果。这个论调本身并没有关系到微粒 波动什么事，但是却引起了对颜色属性的激烈争论。 30/700
第 01 章 黄金时代 30 / 700 世纪中期有了两种可能的假设：微粒说和波动说。 然而在一开始的时候，双方的武装都是非常薄 弱的。微粒说固然有着悠久的历史，但是它手中的 力量是很有限的。光的直线传播问题和反射折射问 题本来是它的传统领地，但波动方面军队在发展了 自己的理论后，迅速就在这两个战场上与微粒平分 秋色。而波动论作为一种新兴的理论，格里马第的 光衍射实验是它发家的最大法宝，但它却拖着一个 沉重的包袱，就是光以太的假设，这个凭空想象出 来的媒介，将在很长一段时间里成为波动军队的累 赘。 两支力量起初并没有发生什么武装冲突。在笛 卡儿的《方法论》那里，他们还依然心平气和地站 在一起供大家检阅。导致“第一次微波战争”爆发 的导火索是波义耳（Robert Boyle，中学里学过 波马定律的朋友一定还记得这个讨厌的爱尔兰人） 在1663年提出的一个理论。他认为我们看到的各 种颜色，其实并不是物体本身的属性，而是光照上 去才产生的效果。这个论调本身并没有关系到微粒 波动什么事，但是却引起了对颜色属性的激烈争论