第七章 神奇的时钟结构
不言自明了。这就是,阳光射入时象一个圆轮,射出时成了一种拉长的形状。每个人都知道光谱被拉长了,对认真观察的人来说,他们通过某种方式知道这一点已有1000年之久。但是,这仍然使牛顿这样才能卓绝的人绞尽脑汁,去解释这个显而易见的现象。牛顿认为,光线显然并没有被改变;光线实质上是分离的。
在科学解释中,这是一个完全崭新的思想,牛顿的同时代人难以企及。罗伯特.胡克(Robert hook)同他争论,各种各样的物理学家也同他争论;直到牛顿自己对所有的争论感到如此厌烦,以致他在给莱布尼茨的信中写道:我对由我的光学理论的发表引起的种种争论深感困扰,我责怪自己轻率地放弃了那与世无争、恬然自得的幸福生活。
从那时起,他真的拒绝参与任何争论——自然也拒绝与胡克这样的辩才讨论问题。直到胡克去世一年以后,到了1704年,牛顿才重新发表他关于光学的著作,他警告英国皇家学会主席说:我无意更多地关心哲学问题,因此,我希望,如果你们发现我在这方面无所作为,不要感到不快。
但是,还是让我们从头开始,用牛顿自己的话来说吧。在1666年,我为自己制成一枚三棱镜,试图研究与此相关的著名的“颜色现象”。我设法使房间里的光线暗下来,只在窗帘上弄了一个小孔,让适当的阳光从那里射进来,然后把我的三棱镜放在阳光射进来的地方,光线就被折射到对面的墙上。起初,看着由此产生的种种生动颜色,倒是一件十分开心的事;但在认真地思忖了一会儿之后,我很惊讶地发现这些颜色呈长方形,按照有关光的折射的习惯看法,我本来指望看到的是圆形。
我还看到,射向影象(Image)一端的光确实比射向影象另一端的光产生出更大的折射。因此,影象长短变化的真实原因不会是别的,光是由具有不同折射性的射线组成的,这些射线,与它们的射入角没有任何关系,按照各自的折射率,投射到对面墙上的不同地方。
光谱的拉长现象在这里得到了解释;它是由色彩的扩展和分离引起的。蓝色比红色弯曲或析射得更厉害,而且,这也是光的一种绝对不变的特性。
于是,我又装置了一枚棱镜……以便光线能够在穿过之后、在到达墙上之前产生折射。
然后,我把第一枚棱镜拿在手上,慢慢地围绕其中的轴线来回翻转,图圄使影象的几个部分……成功地通过……这样,我就可以看看第二枚棱镜将光线折射到墙上什么地方。
当任何一种射线与其它射线分开后,它就始终保持它的颜色,尽管我尽最大努力试图改变它,也无济于事。
关于这个问题,传统观点是这样认为的:如果光线被玻璃减弱,第二枚棱镜就应当产生新的颜色,把红色变成绿色或蓝色。牛顿把这次实验叫作“批判性实验”。这次实验证明,一旦颜色由于折射而被分离,它们就再也不会发生变化了。
我已经用棱镜使光线发生了折射,并用这束光线照射到在日光下呈现其它颜色的物体上,我用夹在两块玻璃之间的彩色胶片截断这束光线:让光线透过彩色的中介,而且是透过由别的射线照耀着的中介;但仍不能从中产生任何新的颜色。
然而,最惊人、最奇妙的是白光的构成。没有哪一种射线可以单独地显示出白光。白光是复合而成的,它的构成需要用上述原色按一定比例混合起来才行。当我看到棱镜折射的各种颜色被聚集在一起,再次混合起来,重新形成完全的和纯粹的白光时,不禁赞叹不已。
因此,白色是光的正常颜色,这一点得到了证明,因为,光是各种不同颜色引起的射线的混合,这些射线从发光体的不同部分不加区别地投射出来。
牛顿在被选为英国皇家学会会员后不久,给学会写