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牛顿在1664年夏天开始做他的第一个实验，就是研究光的性质。多年之后，这实验首次出现在他的《光学》一书中，1704年出版发行。 他对光学最初发生兴趣是由于他在斯陶尔布里奇市集上买到一个玻璃棱镜。那市集是在离剑桥市中心约2公里远的一块河边空地上举办的，在魔术师、小丑、吟唱 诗人、儿童游乐等摊位和戏篷的环绕下，有一个穿着跳舞服的人，经营一个出售各种奇珍异品的摊位，摆满自波希米亚带来的饰物、长生不老药、各类特效药水、各 种玩具等，牛顿在这个摊位上，找到了那个棱镜。 康杜伊特说：“1665年8月，牛顿爵士在斯陶尔布里奇市集上买到一个三棱镜，便开始 按照笛卡儿的书做一些关于光的颜色的实验。”可是，康杜伊特把这一事件的日期弄错了，牛顿是在1664年去那市集游玩，在那里买了三棱镜；事实 上，1665年由于大瘟疫的关系，并没有举办市集。剑桥市的参事（后来出任市长）塞缪尔·牛顿（与伊萨克·牛顿无亲属关系）在日记中记载：“9月1日，宣 布取消斯陶尔布里奇的市集，理由是伦敦正在流行大瘟疫。”而且大多数历史学家都同意，牛顿为了躲避瘟疫，早于1665年8月之前就离开了剑桥，回到伍尔索 普老家，此后两年的大部分时间，他都向学校请假。 当时关于光的主流假说来自笛卡儿的思想，他认为光是经由以太传递的一种压强，而视觉就是因为这压强刺激眼睛的光神经而产生的。 牛顿熟知这种假说，还在他的笔记簿中写下它的要点，但是他大概为了维持对原子论的支持，早于1664年夏天就开始怀疑笛卡儿假说的精确性。那时他已经想 到光有可能是一些微粒；如果把光设想为群聚的粒子，就很容易解释光的反射、折射，以及光与颜色的扭曲等现象。大约8年之后，牛顿在写给英国皇家学会秘书奥 尔登伯格的信中，就曾描述他最早使用棱镜做实验的情形：我给自己买了一个三棱镜，用来实验著名的“颜色的现象”。为了做这实验，我需要一间黑暗的房间，然 后在窗帘上开一个小洞，让太阳光线射进来照在棱镜上，其折射后的光线则照到对面的墙壁，显现出生动鲜艳的颜色，一开始觉得十分赏心悦目。以棱镜为工具，牛 顿展示出白光是如何由许多颜色组合而成的，将白色光分解为颜色光谱，可以看到蓝色光比红色光弯折（即折射）得厉害，于是蓝色光显现在光谱的近端，红色光在 光谱的远端。他更进一步（正确）指出，物体表现出来的颜色，是由于它的表面把光谱中的某部分颜色吸收掉，并将其他部分的颜色反射出来的结果。“因此红色和 黄色，”牛顿这样写着，“是因为物体将跑得慢的光线截留下来，对跑得快的光线则不多作阻挡。呈现蓝色、绿色和紫色时则是物体将跑得快的光线消减掉，却不阻 挡跑得较慢的光线。” 简言之，一个物体若看起来是红色，乃由于其他的颜色（即牛顿所说“跑得慢的光线”）被该物体吸收较多的缘故，因 此红色光比别种颜色的光反射较多。同样的道理，物体若看起来是蓝色，乃由于它反射蓝色光多于其他颜色的光（牛顿所说的“跑得快的光线”）。将光谱中不同部 分的光线吸收和反射的能力，是物体的自然性质，由此在宇宙间产生了我们所看到的缤纷灿烂的颜色世界。 紧随着这项发现之后，牛顿在笔记 簿中抄下笛卡儿在其著作《折光学》中的一段话，并在这段话之下写道：关于光，光不可能是由于压强而生的，因为来自上方的光如果是向下压迫的话，应该会使我 们在晚上看到的光比白天看到的更强，或者至少一样强……光线就不可能折射，因为同样一个东西不可能向两个方向施压，而太阳发生日食亦不太可能，月球和行星 都应该和太阳一样亮，人们在晚上走路和奔跑都清楚可见……1664年的夏天至秋天，牛顿做了许多实验，他仔细观察光线穿过羽毛和各种织物所产生的绕射现 象，记载下“用羽毛或黑纱挡在我的眼睛和照射进来的太阳光线之间，就可以看见美丽的光彩”。但是，他对光的实验从狂热到失去自制，短短几天之内，就做了两 个几乎使他眼睛全瞎的实验。 第一个近乎造成悲剧的，是他直视太阳过久。为了观察眼前因阳光产生的彩色光环和黑点，牛顿一次又一次地直 视太阳。多年之后，他于1691年给他的政治哲学家朋友洛克（1632~1704）写的信中，提到那段1／4世纪之前的经验：我用右眼透过玻璃片看太阳， 经过很短的时间之后，转过身来面向房间里的黑暗角落，张大眼睛来观察暂留印象。起先看到一圈圈有颜色的光环，接着光环逐渐减弱，最后终于消失……这样继续 试了几小时之后，我的眼睛竟无法看见光亮的物体了……眼前总是有一个大太阳，使我既不能读又不能写，只好把自己关在黑暗的房间里。三天之后视力才恢复过 来，那三天时间我用尽一切方法以逃出太阳的幻影。这桩意外事件或许可以归咎于牛顿自己，忽略了逼视太阳会危害眼睛的可能，但是再看看下面那个实验，我们又 能作何解释呢？我用一把钻子顶住眼眶骨头和眼睛之间，尽可能地接近眼球处，将钻子的尖端挤压眼球的后面，使我的眼睛突出，就会看到好一些白的、黑的和有颜 色的光环。当我不断地用钻尖搓揉眼球时，这些光环更加显著；但是，如果眼球和钻尖都停止不动，而眼球仍然被紧紧压住，光环会逐渐变弱而最终消失。在我再度 搓动眼球或钻尖时，光环即重新出现。年轻与热情奉献是一回事，但是用尖钻来顶住眼球，大多数人都会认为是做得太过火了。这样做的结果搞不好会永久失明的， 那么在牛顿几乎要展开其科学生涯之前，他就先将自己毁掉了。 (责任编辑：中国历史网) |