镜子的历史-第24章

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　　　　牛顿经过不断的思索，终于提出了自己的“解释光束性能的假说。”　他于1675年在皇家学会上作了演讲，表明他和笛卡尔一样，不需要多少经验支持就可以提出伟大的理论。牛顿提出了一种与空气相似的无所不在的“以太”的存在，但是与空气不同的是，它“更加稀少、更加微妙也更富有弹性，”　宇宙中所有的自然力都通过它来起作用。“也许太阳在大量地吸收这种精灵以便保持自己的光辉并让行星不愿离他而去。也许愿意这样做的人也可以假设，这个精灵载有光束的物质原理。”　牛顿解释，这种假设的以太就是传送引力、内聚力、电能、动物感觉和光束的媒介。　　　　
　　　　牛顿给光束下的定义是，“某种能在以太中激发波动的物体，”　这种物体看来是为光波打开了大门。但是他接着又讲了光“微粒”（粒子）。当这些不同体积的粒子穿过以太时，它们的速度和方向被以太的无所不在的密度所改变。奇怪的是，牛顿也遵循了笛卡尔的理论，强调说，以太在玻璃和水中的密度较小，这样反到加速了光粒子而不是使其减速，根据粒子的大小以不同的速度转动它们，这一点解释了色彩现象。在镜子的表面上，以太的密度太大了，使得所有的粒子都以相同的角度反弹开了。　　　　
　　　　牛顿在这篇论文中也试图解释肥皂泡、云母和薄玻璃片中的各种颜色，这一现象最初由胡克在《微观画集》里所作了描述。牛顿使用了两块玻璃，一块几乎不凸的透镜和一块平面玻璃。“我慢慢地将它们压在一起，让颜色在圆圈的中间一个接一个地出现，然后慢慢地将上面的玻璃揭开，让颜色再一个接一个地消失。”　接着，牛顿让一个颜色的光线穿过，注意到红色所显示的圆圈较大，“看着这些圆圈随着光色的改变而逐渐膨胀或者收缩真令人愉悦。”　　　　
　　　　牛顿只用一个罗盘测量了每个圈的直径为百分之一英寸之内，两块玻璃之间空气所占据的空隙低到了1/78，000英寸。他发现每种颜色都有一个周期性，两块玻璃之间的圆圈以可预测的空间倍数出现，它们中间还有黑圈。当全世界都将这种现象称之为“牛顿环”时，胡克怒不可遏。　　　　
　　　　牛顿努力解释这种怪异的现象。他得出结论，“两块玻璃中间的空气是根据其不同的厚度在一些地方倾向于反射任何颜色的光，在另一些地方则倾向于传送任何颜色的光。”　他将其称为“阵发的轻易反射和传送。”　他拒绝推测“它是否包含在一个循环的或者震动的光线、或者媒介物、或者别的什么东西的运动中。”　换句话说，他不知道发生了什么，但是，如果说这东西像是一种癫痫病发作，它至少发生得很有规律性。　　　　
　　　　这时，牛顿将光学研究放下了许多年，主要去搞他的巨著《原理》，最后终于在1687年将其完成。1690年，惠更斯发表了他的《论光束》，在书中攻击了牛顿的理论。他写道，“我很震惊，”　牛顿（他提他时没有提他的名字）“竟然镇定自若、比比划划地提出了远没有结论性的推理。”　光束不可能是由粒子组成的，因为光束运行得太快，而来自于各种来源的粒子在到达眼睛之前会相互碰撞。惠更斯说，光束其实是以波的形势运行的，这一点正如声音一样。　　　　
　　　　但是光比声音运行要快得多。惠更斯列举了丹麦天文学家罗默（Ole　Romer）得出的奇妙结论。罗默于1676年根据对木星的几个卫星运行速度的观察，以及离地球的距离，大概算出了光的速度。“因此说，光的速度是声音速度的60多万倍，”　惠更斯写道。“然而，这又完全不同于瞬时发生。”　为了解释这个难以令人置信的速度，惠更斯采用了牛顿的关于以太的概念。但是与牛顿“稀有”以太概念不同的是，惠更斯以太的密度非常大，含有看不见的坚硬的小粒子，以至于光的运动几乎是在瞬间运行的，就像一个台球在打中一堆台球时，立时将所有的球都四散开来一样。惠更斯用这种光波理论解释了光的各种性能，包括其直线运行、从光亮表面的反射以及折射现象。


第三部分　理性的镜子第37节　牛顿的疑问

　　　　作为应对，牛顿开始编撰他的光学大作，但是直到1704年，当惠更斯和胡克两人都已完全作古时，他才将著作发表。牛顿在《光学》中总结了他以前的全部工作、实验和理论。他注意到，光与玻璃或者水形成一定的倾斜度时，即全部反射而非折射。当光进入玻璃之内，会发生同样的现象：如果它以很小的角度射在玻璃上，它则全部被反射。在《光学》的第三卷中，他论述了格里马尔迪的衍射理论，牛顿将其称之为“回折。”　他证实说，即使在单一颜色的光里，他所称之为的“散乱边纹”也是在薄物体的影子周围产生的。牛顿试了头发、刀刃、细线、针头、干草等东西，将它门举在细细的光束前。　　　　
　　　　接着他开始了一系列的“疑问。”　他不受任何约束、不加证明地作出假设，建议“别人就这些问题作出更深刻的研究。”　在第一批疑问中，他建议说，光的衍射现象可以用光来回弯折的动作来解释，“就像鳗鱼游动那样。”　　　　
　　　　在以后再版的《光学》版本中，牛顿又增加了更多的疑问。他不断思考着光极其反射、折射和衍射的神秘现象。他和格罗斯泰斯特和约翰·迪都持同样的观点，认为光束，连同万有引力和其他神秘的力量一起，可能是上帝用于将宇宙连在一起的粘合剂。他问道，“天体和光束难道不是在相互作用吗？也就是说，天体给光的作用是不是散发、反射、折射和回折，而光给天体的作用是不是给其加热、使其各部分进入一种带热量的震动的运动中呢？”　后来，他更加大胆地假设：“天体和光能不能相互转换呢？”　　　　
　　　　牛顿在描述光的效果时几乎提出了一种光波理论。“几种光线难道不是造成了几种大的震动吗？这些震动根据其程度激发了几种颜色的感觉，其形式很像空气的震动……激发了几种声音的感觉一样，不是这样吗？”　最能折射的光线激发了最短的震动，产生紫色，而折射最小的光线则产生最大的震动，在视网膜上造成一种“深红色的感觉。”　　　　
　　　　然而，在别的场合，牛顿却明显地信奉光的粒子理论。“光线难道不是闪光物散发出来的非常纤小的物体吗？”　接下来他抨击了光波理论。“难道说那些认为光存在于压力或者运动中、是通过一种流体媒介物传播的假说不是错误的吗？”　假如是那样，光就会拐弯进入阴影里（比衍射还要弯），光波就会混乱地相互碰撞，而十分稠密的以太就会使行星在轨道中的运行速度减慢。正相反，牛顿认为，光粒子撞到物体时在物体中产生光波，这一点解释了为什么眼睛有视觉并有热感的原因。　　　　
　　　　牛顿仍然认为以太非常微妙、非常稀薄，但是他坦率地承认，“我不知道这种以太到底是什么。”　以太似乎在一定的距离处促进了运动，比如万有引力、电和磁性。他假设，“也许存在比这还多的引力，”　比这短的距离之内的引力“我们觉察不到。”牛顿强调，他并不认为这些自然力是老式意义上的神秘特性。“如果告诉我们每一种东西都被赋予了神秘的特殊品质并通过这种神秘特殊品质来作为并产生明显的效果，那就等于什么也没有说。”　　　　
　　　　牛顿讲起话来十分现代而且具有理性。他对那些攻击他的万有引力理论为神秘、骗人的理论体系的人反应强烈。他反击道，世界万物中都有引力，不管它们之间的距离多么远，它们都对其它的物体产生某种神秘的影响。但是牛顿也有他迷信的一面。他将大量的时间花在了无用的炼金术实验上，试图将汞炼成白金。有人说，牛顿在1693年末患了急性神经混乱症，那就是因为某种程度的汞中毒。　　　　
　　　　不过，即使当牛顿头脑清醒时，他也深受宗教的影响。在他的《疑问》一书中有一长段表明他想起了《约伯记》中上帝的讲话。牛顿解释说，“第一个起因”　当然“不是力学引起的”：　　　　
　　　　我们在这个世界中看到的所有秩序和美丽来自于何处？彗星流向哪里……是什么阻止了恒星不相撞？动物的躯体为什么那么富有艺术感？他们躯体的各个部分都有什么目的？难道眼睛产生时没有被赋予光学方面的技能？


第三部分　理性的镜子第38节　宇宙的海岸

　　　　孤独狂艾萨克·牛顿最后被授予勋爵爵位，成为永远正确的大圣人。1696年，他离开剑桥大学到英国造币厂任厂长职务，并在任期内改革了货币。1704年，他被选为皇家学会的主席，用铁腕手段领导了该学会几乎达四分之一世纪时间。牛顿性格中的报复和自卫心理这时充分找到了途径。他与德国数学家莱布尼兹（Gottfried　Wilhelm　Leibniz）之间关于谁先发明了微积分学的荣誉之争持续了数年时间。　　　　
　　　　但是，在这种气势汹汹、暴君风格的统治背后却是他忧伤、孤独、富有想象力的真实男孩的一面。真实的他既想领悟宇宙中的一切，又渴望得到人间的真爱。他晚年时期的一个伙伴这样评论他，“他的脾气温顺得让人感到甜美，哪怕是讲一个什么令人伤心的故事他就会泪流满面。如若看见人或者动物受到了伤害他会感到极为震惊。”　　　　
　　　　牛顿的一个传记作家评论道，“这个人真是一个可爱的孩子。”　但是这种评论只适用于描述他脾气暴躁的外表。牛顿在成年之后将许多时间花在了与光线的玩耍上。他用镜子将光线反弹开，将光线折射成彩虹，吹肥皂泡来研究薄薄的气泡表层上那些蠕动着的色谱带，收集羽毛用于观测太阳，制作望远镜观测彗星。牛顿于84岁时临终之前对一位客人说，“我不知道世人怎么看我，但是我自己认为我就是一个孩子。我站在大海边玩耍，时不时找到一个光滑的石子和漂亮的贝