光的故事(三)
物理學(xué)發(fā)展到17世紀(jì)的下半個(gè)世紀(jì),在這座天空劃過(guò)一道閃電,一個(gè)金光閃閃的人物出現(xiàn)了,他的名字叫牛頓。
那首著名的詩(shī)文足以形容他的偉大之處:自然和自然的法則隱藏在黑暗中,上帝說(shuō),讓牛頓去吧,于是一片光明。
牛爵爺?shù)降子卸嗯#覀円呀?jīng)介紹過(guò),就不多說(shuō)了。他在物理學(xué)里的地位相當(dāng)于儒家的孔子,道家的老子。
在那個(gè)科學(xué)的洪荒時(shí)代,只要是個(gè)科學(xué)家,都不會(huì)只涉獵一個(gè)領(lǐng)域,牛爵爺也不例外。他不但一手創(chuàng)立了牛頓力學(xué)體系,奠定了近代物理大廈的根基,還是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的超級(jí)大牛,而對(duì)于光學(xué),牛爵爺也沒(méi)拉下。
1672年初,剛剛嶄露頭角的牛頓,因?yàn)橹圃炝艘慌_(tái)望遠(yuǎn)鏡當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。
在伽利略發(fā)明望遠(yuǎn)鏡之后,天文學(xué)取得了飛速的發(fā)展,地心說(shuō)也因此破產(chǎn)。但是,天文望遠(yuǎn)鏡的制造卻遇到了瓶頸。
傳說(shuō)伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀察星空的時(shí)候,開(kāi)普勒跟他借望遠(yuǎn)鏡,伽利略不愿意借,但是開(kāi)普勒就是造不出這個(gè)望遠(yuǎn)鏡。
制造望遠(yuǎn)鏡需要磨制鏡片,而磨制鏡片在當(dāng)時(shí)是一門(mén)高深的技術(shù)活,不是什么人都能做的,也不像現(xiàn)代社會(huì)有各種機(jī)器可以打磨鏡片。當(dāng)時(shí)的科學(xué)家只能靠自己磨制鏡片,但是動(dòng)手這件事情,不是所有人都擅長(zhǎng)的,于是很多科學(xué)家可以設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡,但是卻做不出來(lái)。
前文提到的胡克,就是一個(gè)擅長(zhǎng)磨制鏡片的高手,所以他在光學(xué)和儀器方面是一個(gè)權(quán)威。
而牛頓,在制作望遠(yuǎn)鏡的過(guò)程中,試了很多次,就是磨制不出合適的鏡片。
但是天才就是天才,既然做不到,那么我干脆徹底改變這個(gè)模式好了,于是牛頓改了流行的望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)。
之前的設(shè)計(jì)是折射式望遠(yuǎn)鏡,需要多個(gè)凹面鏡,增加了望遠(yuǎn)鏡的制作難度。而牛頓,設(shè)計(jì)了第一個(gè)反射式望遠(yuǎn)鏡,只需要一個(gè)凹面鏡,這樣就大大簡(jiǎn)化了望遠(yuǎn)鏡的制造難度,也縮短了望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度。
當(dāng)時(shí)的牛頓才29歲,年輕氣盛,正準(zhǔn)備在光學(xué)和儀器方面大展拳腳。他提交給皇家協(xié)會(huì)的第一篇論文的內(nèi)容是關(guān)于他所做的光的色散實(shí)驗(yàn)。
光的色散實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在我們?cè)谛W(xué)的時(shí)候就會(huì)接觸到。一束光照射到三棱鏡上,會(huì)分解出紅橙黃綠藍(lán)靛紫七種色彩。之前也有人發(fā)現(xiàn)光折射之后會(huì)產(chǎn)生不同的顏色,但是牛頓是第一次把這個(gè)實(shí)驗(yàn)精確呈現(xiàn)的人。
傳說(shuō)他為了做這個(gè)實(shí)驗(yàn),在炎熱的夏天,把自己關(guān)在一個(gè)完全封閉的黑色屋子里,只留了一個(gè)小孔透過(guò)一束白光。當(dāng)時(shí)可沒(méi)有空調(diào),牛頓汗如雨下的做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)這束白光透進(jìn)漆黑屋子里的三棱鏡,在墻上呈現(xiàn)出美妙的光譜時(shí),強(qiáng)烈的光照對(duì)比,讓這個(gè)實(shí)驗(yàn)被譽(yù)為物理學(xué)最美實(shí)驗(yàn)。
在牛頓提交的關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的論文中,牛頓提出光是一群不同色彩的微粒,復(fù)合而成,在碰到三棱鏡之后,又分解為不同顏色的微粒。
他的這篇論文被交給三個(gè)人評(píng)審,這三個(gè)人包括胡克。前面我們知道胡克最擅長(zhǎng)的就是光學(xué)和儀器制造,現(xiàn)在牛頓的反射望遠(yuǎn)鏡比胡克的先進(jìn),又在光學(xué)上第一次提出了光的色散實(shí)驗(yàn)。這讓他感受到了威脅,胡克聲稱(chēng),牛頓論文中關(guān)于光的復(fù)合分解是剽竊的他1665年的思想,而牛頓提出的微粒說(shuō),完全就是個(gè)錯(cuò)誤。
牛頓收到這個(gè)評(píng)價(jià)勃然大怒,花了4個(gè)月時(shí)間洋洋灑灑寫(xiě)了一篇長(zhǎng)文,對(duì)每一點(diǎn)都進(jìn)行了反駁,并且用非常尖刻的語(yǔ)言炮轟胡克。這樣,一個(gè)人大言不慚在前,另一個(gè)人惡語(yǔ)相向在后,兩個(gè)人開(kāi)始成為畢生的死敵。
當(dāng)然,這只是大戰(zhàn)的開(kāi)始,在這次事件之后,雙方互相之間發(fā)表了幾篇文章進(jìn)行了論戰(zhàn)。隨著牛頓的注意力暫時(shí)轉(zhuǎn)移到了別的方面,也沒(méi)有正式的全面論證微粒說(shuō)。而胡克,也是被牛頓激烈的言辭嚇了一跳,沒(méi)有繼續(xù)咬住不放,兩人進(jìn)入了暫時(shí)的休戰(zhàn)。
在這期間,光的波動(dòng)說(shuō)的另一個(gè)大將登上科學(xué)舞臺(tái),他就是荷蘭物理學(xué)家惠更斯?;莞沟某霈F(xiàn),讓第一次光的波粒戰(zhàn)爭(zhēng)走向了高潮。