第01章黄金时代 在格里马第的眼里，颜色的不同，是因为光波 频率的不同而引起的。他的实验引起了胡克(Rob ert Hooke)的兴趣。胡克本来是波义耳的实验助 手，当时是英国皇家学会的会员，同时也兼任实验 管理员。他重复了格里马第的工作，并仔细观察了 光在肥皂泡里映射出的色彩以及光通过薄云母片 而产生的光辉。根据他的判断，光必定是某种快速 的脉冲，于是他在1665年出版的《显微术》(Mic rographia)一书中明确地支持波动说。《显微术》 这本著作很快为胡克赢得了世界性的学术声誉，波 动说由于这位大将的加入，似乎也在一时占了上风。 然而不知是偶然，还是冥冥之中自有安排，一 件似乎无关的事情改变了整个战局的发展。 1672年，一位叫做艾萨克•牛顿的年轻人向皇 家学会评议委员会递交了一篇论文，名字叫做《关 于光与色的新理论》。牛顿当时才30岁，刚刚当选 为皇家学会的会员。这是牛顿所发表的第一篇正式 科学论文，其内容是关于他所做的光的色散实验的， 这也是牛顿所做的最为有名的实验之一。实验的情 景在一些科学书籍里被渲染得十分impressive: 31/700
第 01 章 黄金时代 31 / 700 在格里马第的眼里，颜色的不同，是因为光波 频率的不同而引起的。他的实验引起了胡克（Rob ert Hooke）的兴趣。胡克本来是波义耳的实验助 手，当时是英国皇家学会的会员，同时也兼任实验 管理员。他重复了格里马第的工作，并仔细观察了 光在肥皂泡里映射出的色彩以及光通过薄云母片 而产生的光辉。根据他的判断，光必定是某种快速 的脉冲，于是他在1665年出版的《显微术》（Mic rographia）一书中明确地支持波动说。《显微术》 这本著作很快为胡克赢得了世界性的学术声誉，波 动说由于这位大将的加入，似乎也在一时占了上风。 然而不知是偶然，还是冥冥之中自有安排，一 件似乎无关的事情改变了整个战局的发展。 1672年，一位叫做艾萨克•牛顿的年轻人向皇 家学会评议委员会递交了一篇论文，名字叫做《关 于光与色的新理论》。牛顿当时才30岁，刚刚当选 为皇家学会的会员。这是牛顿所发表的第一篇正式 科学论文，其内容是关于他所做的光的色散实验的， 这也是牛顿所做的最为有名的实验之一。实验的情 景在一些科学书籍里被渲染得十分impressive：
第01章黄金时代 炎热难忍的夏天，牛顿却戴着厚重的假发呆在一间 小屋里。四面窗户全都被封死了，屋子里面又闷又 热，一片漆黑，只有一束亮光从一个特意留出的小 孔里面射进来。牛顿不顾身上汗如雨下，全神贯注 地在屋里走来走去，并不时地把手里的一个三棱镜 插进那个小孔里。每当三棱镜被插进去的时候，原 来的那束白光就不见了，而在屋里的墙上，映射出 了一条长长的彩色宽带：颜色从红一直到紫。牛顿 凭借这个实验，得出了白色光是由七彩光混合而成 的结论。 然而在这篇论文中，牛顿把光的复合和分解比 喻成不同颜色微粒的混合和分开。胡克和波义耳正 是当时评议会的成员，他们对此观点进行了激烈的 抨击。胡克声称，牛顿论文中正确的部分（也就是 色彩的复合)是窃取了他1665年的思想，而牛顿 “原创”的微粒说则不值一提。牛顿大怒，马上撤 回了论文，并赌气般地宣称不再发表任何研究成果。 其实在此之前，牛顿的观点还是在微粒和波动 之间有所摇摆的，并没有完全否认波动说。 1665年，胡克发表他的观点时，牛顿还刚刚 32/700
第 01 章 黄金时代 32 / 700 炎热难忍的夏天，牛顿却戴着厚重的假发呆在一间 小屋里。四面窗户全都被封死了，屋子里面又闷又 热，一片漆黑，只有一束亮光从一个特意留出的小 孔里面射进来。牛顿不顾身上汗如雨下，全神贯注 地在屋里走来走去，并不时地把手里的一个三棱镜 插进那个小孔里。每当三棱镜被插进去的时候，原 来的那束白光就不见了，而在屋里的墙上，映射出 了一条长长的彩色宽带：颜色从红一直到紫。牛顿 凭借这个实验，得出了白色光是由七彩光混合而成 的结论。 然而在这篇论文中，牛顿把光的复合和分解比 喻成不同颜色微粒的混合和分开。胡克和波义耳正 是当时评议会的成员，他们对此观点进行了激烈的 抨击。胡克声称，牛顿论文中正确的部分（也就是 色彩的复合）是窃取了他1665年的思想，而牛顿 “原创”的微粒说则不值一提。牛顿大怒，马上撤 回了论文，并赌气般地宣称不再发表任何研究成果。 其实在此之前，牛顿的观点还是在微粒和波动 之间有所摇摆的，并没有完全否认波动说。 1665年，胡克发表他的观点时，牛顿还刚刚
第01章黄金时代 从剑桥三一学院毕业，也许还在苹果树前面思考他 的万有引力问题呢。但在这件事之后，牛顿开始一 面倒地支持微粒说。这究竟是因为报复心理，还是 因为科学精神，今天已经无法得知了，想来两方面 都有其因素吧。不过牛顿的性格是以小气和斤斤计 较而闻名的，这从以后他和莱布尼兹关于微积分发 明的争论中也可见一斑。 但是，一方面因为胡克的名气，另一方面也因 为牛顿的注意力更多地转移到了运动学和力学方 面，牛顿暂时仍然没有正式地全面论证微粒说（只 是在几篇论文中反驳了胡克)。而这时候，波动方 面军开始了他们的现代化进程一一用理论来装备 自己。荷兰物理学家惠更斯(Christiaan Huyge ns)成为了波动说的主将。 惠更斯在数学理论方面是具有十分高的天才 的，他继承了胡克的思想，认为光是一种在以太里 传播的纵波，并引入了“波前”的概念，成功地证 明和推导了光的反射和折射定律。他的波动理论虽 然还十分粗略，但是所取得的成功却是杰出的。当 时随着光学研究的不断深入，新的战场不断被开辟： 33/700
第 01 章 黄金时代 33 / 700 从剑桥三一学院毕业，也许还在苹果树前面思考他 的万有引力问题呢。但在这件事之后，牛顿开始一 面倒地支持微粒说。这究竟是因为报复心理，还是 因为科学精神，今天已经无法得知了，想来两方面 都有其因素吧。不过牛顿的性格是以小气和斤斤计 较而闻名的，这从以后他和莱布尼兹关于微积分发 明的争论中也可见一斑。 但是，一方面因为胡克的名气，另一方面也因 为牛顿的注意力更多地转移到了运动学和力学方 面，牛顿暂时仍然没有正式地全面论证微粒说（只 是在几篇论文中反驳了胡克）。而这时候，波动方 面军开始了他们的现代化进程——用理论来装备 自己。荷兰物理学家惠更斯（Christiaan Huyge ns）成为了波动说的主将。 惠更斯在数学理论方面是具有十分高的天才 的，他继承了胡克的思想，认为光是一种在以太里 传播的纵波，并引入了“波前”的概念，成功地证 明和推导了光的反射和折射定律。他的波动理论虽 然还十分粗略，但是所取得的成功却是杰出的。当 时随着光学研究的不断深入，新的战场不断被开辟：
第01章黄金时代 1665年，牛顿在实验中发现如果让光通过一块大 曲率凸透镜照射到光学平玻璃板上，会看见在透镜 与玻璃平板接触处出现一组彩色的同心环条纹，也 就是著名的“牛顿环”（对图象和摄影有兴趣的朋 友一定知道)。到了1669年，丹麦的巴塞林那斯(E. Bartholinus)发现当光在通过方解石晶体时，会出 现双折射现象。惠更斯将他的理论应用于这些新发 现上面，发现他的波动军队可以容易地占领这些新 辟的阵地，只需要作小小的改制即可（比如引进椭 圆波的概念)。1690年，惠更斯的著作《光论》(T raite de la Lumiere)出版，标志着波动说在这 个阶段到达了一个兴盛的顶点。 不幸的是，波动方面暂时的得势看来注定要成 为昙花一现的泡沫。因为在他们的对手那里站着一 个光芒四射的伟大人物：艾萨克•牛顿先生（而且 马上就要成为爵士)。这位科学巨人一一不管他是 出于什么理由一一已经决定要给予波动说的军队 以毫不留情的致命打击。 为了避免再次引起和胡克之间的争执，导致不 必要的误解，牛顿在战术上也进行了精心的安排。 34/700
第 01 章 黄金时代 34 / 700 1665年，牛顿在实验中发现如果让光通过一块大 曲率凸透镜照射到光学平玻璃板上，会看见在透镜 与玻璃平板接触处出现一组彩色的同心环条纹，也 就是著名的“牛顿环”（对图象和摄影有兴趣的朋 友一定知道）。到了1669年，丹麦的巴塞林那斯(E. Bartholinus)发现当光在通过方解石晶体时，会出 现双折射现象。惠更斯将他的理论应用于这些新发 现上面，发现他的波动军队可以容易地占领这些新 辟的阵地，只需要作小小的改制即可（比如引进椭 圆波的概念）。1690年，惠更斯的著作《光论》（T raite de la Lumiere）出版，标志着波动说在这 个阶段到达了一个兴盛的顶点。 不幸的是，波动方面暂时的得势看来注定要成 为昙花一现的泡沫。因为在他们的对手那里站着一 个光芒四射的伟大人物：艾萨克•牛顿先生（而且 马上就要成为爵士）。这位科学巨人——不管他是 出于什么理由——已经决定要给予波动说的军队 以毫不留情的致命打击。 为了避免再次引起和胡克之间的争执，导致不 必要的误解，牛顿在战术上也进行了精心的安排
第01章 黄金时代 直到胡克去世后的第二年，也就是1704年，牛顿 才出版了他的煌煌巨著《光学》(Opticks)。在这 本划时代的作品中，牛顿详尽地阐述了光的色彩叠 合与分散，从粒子的角度解释了薄膜透光，牛顿环 以及衍射实验中发现的种种现象。他驳斥了波动理 论，质疑如果光如同声波一样，为什么无法绕开障 碍物前进。他也对双折射现象进行了研究，提出了 许多用波动理论无法解释的问题。而粒子方面的基 本困难，牛顿则以他的天才加以解决。他从波动对 手那里吸收了许多东西，比如将波的一些有用的概 念如振动，周期等引入微粒论，从而很好地解答了 牛顿环的难题。在另一方面，牛顿把粒子说和他的 力学体系结合在了一起，于是使得这个理论顿时呈 现出无与伦比的力量。 这完全是一次摧枯拉朽般的打击。那时的牛顿， 已经再不是那个可以在评议会上被人质疑的青年。 那时的牛顿，已经是出版了《数学原理》的牛顿， 已经是发明了微积分的牛顿。那个时候，他已经是 国会议员，皇家学会会长，已经成为科学史上神话 般的人物。在世界各地，人们对他的力学体系顶礼 35/700
第 01 章 黄金时代 35 / 700 直到胡克去世后的第二年，也就是1704年，牛顿 才出版了他的煌煌巨著《光学》（Opticks）。在这 本划时代的作品中，牛顿详尽地阐述了光的色彩叠 合与分散，从粒子的角度解释了薄膜透光，牛顿环 以及衍射实验中发现的种种现象。他驳斥了波动理 论，质疑如果光如同声波一样，为什么无法绕开障 碍物前进。他也对双折射现象进行了研究，提出了 许多用波动理论无法解释的问题。而粒子方面的基 本困难，牛顿则以他的天才加以解决。他从波动对 手那里吸收了许多东西，比如将波的一些有用的概 念如振动，周期等引入微粒论，从而很好地解答了 牛顿环的难题。在另一方面，牛顿把粒子说和他的 力学体系结合在了一起，于是使得这个理论顿时呈 现出无与伦比的力量。 这完全是一次摧枯拉朽般的打击。那时的牛顿， 已经再不是那个可以在评议会上被人质疑的青年。 那时的牛顿，已经是出版了《数学原理》的牛顿， 已经是发明了微积分的牛顿。那个时候，他已经是 国会议员，皇家学会会长，已经成为科学史上神话 般的人物。在世界各地，人们对他的力学体系顶礼