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[00:03.41]欢迎收听生命的色彩作者
[00:07.87]史军
[00:09.01]由点歌为您播讲
[00:15.39]在牛顿之前
[00:16.71]已经有过许多学者思考过光的本质
[00:20.09]公元前三百年左右
[00:21.69]欧几里德就认为光已直线传播
[00:24.75]因此可以用几何方法加以研究
[00:27.27]并提出了著名的反射定理
[00:30.09]后来勒内
[00:31.25]笛卡尔受到反射定理的影响
[00:33.67]直接把光假设成小球
[00:35.97]并在此基础上进行了大量的数学推导
[00:39.83]小球假设事实上就是粒子说的雏形
[00:43.49]所谓光的粒子说
[00:45.07]就是认为光的本质是一种极其微小的粒子
[00:48.97]所以才会像乒乓球一样
[00:50.81]在接触界面出现反弹
[00:53.71]粒子的重要特征是轨迹清晰而确定
[00:57.17]就像猫一样
[00:58.37]要么在这里
[00:59.57]要么在那里
[01:00.83]在某个特定的时间必然出现在某个特定的位置
[01:05.47]绝不会凭空消失
[01:08.33]牛顿也持同样的观点
[01:10.59]他在一六七二年向英国皇家学会提交了自己的第一篇论文
[01:15.25]重点讨论光的色散现象
[01:17.95]解释这一现象的方案就是光的粒子说
[01:23.53]既然几种光可以混合
[01:25.83]也可以分开
[01:27.15]牛顿理所当然的认为
[01:28.97]这些光应该是不同颜色的粒子
[01:31.69]所以才可分可合
[01:34.43]不过
[01:35.07]光的粒子说和当时占主流地位的波动说明显冲突
[01:41.65]光的波动硕认为
[01:43.15]光的本质是一种波
[01:45.11]你的猫在卫生间里叫了一声
[01:47.33]你在卧室里能听见
[01:49.13]在客厅里也能听见
[01:50.99]这就是波的重要特征
[01:52.83]可以绕过障碍物发生衍射
[01:55.45]与粒子的行为存在根本差异
[01:58.53]因为粒子是无法绕过障碍物的
[02:02.35]在我们已知的物理世界里
[02:04.61]粒子是粒子
[02:06.13]波是波
[02:07.29]二者绝对不会混淆
[02:10.16]举个例子
[02:11.28]如果你射出一颗子弹
[02:13.28]这颗子弹具有粒子特征
[02:15.42]每颗子弹只能打死一个人
[02:18.04]但如果这颗子弹是波的话
[02:20.40]那么一颗子弹就能打死一屋子的人
[02:23.60]很显然
[02:24.54]这是难以理解的现象
[02:27.05]所以波动说和粒子说是两种水火不相容的学说
[02:32.37]不妙的是
[02:33.59]当时主张波动说的恰恰是英国的科学权威罗伯特
[02:39.45]胡克
[02:41.62]在牛顿出道之前
[02:43.44]胡克就已经是英国的传奇人物了
[02:46.50]他在天文学和生物学领域都有突出的贡献
[02:50.14]不但用自己制造的望远镜观测了火星
[02:53.14]还用自己制造的显微镜观察了细胞
[02:57.17]胡克之所以支持波动说
[02:59.49]是因为美丽的肥皂泡
[03:02.73]胡克清楚的知道
[03:04.25]在肥皂泡上明显发生了光的干涉
[03:07.53]而干涉的波是另一个基本特征
[03:10.65]是支持光的波动说的重量级证据
[03:14.32]所以
[03:14.90]胡克支持的波动说原本胜率极高
[03:18.76]只可惜他的对手牛顿是科学史上著名的小气鬼
[03:26.78]此事说起来也怨不得牛顿
[03:29.48]确实是胡克先欺负牛顿的
[03:32.69]当时胡克读了牛顿的论文后
[03:35.25]立即对他展开了猛烈的批评
[03:37.83]毕竟牛顿刚刚出道
[03:39.53]而胡克是英国皇家学会的创始会员
[03:42.83]他有权利也有兴趣对年轻人大肆打击
[03:46.77]所以几乎把例子说批驳的一无是处
[03:50.92]如果当时胡克知道以后牛顿会取得惊人的成就
[03:54.94]他肯定会收敛一下自己的态度
[03:59.04]面对胡克的批评
[04:00.76]牛顿勃然大怒
[04:02.32]不但撤回了自己的论文
[04:04.26]而且宣布从此不再发表任何论文
[04:07.59]这话当然不必当真
[04:09.23]但两人之间的梁子从此算是结下了
[04:15.20]其实啊
[04:15.96]牛顿原本没有必要坚持例子说
[04:18.64]别人可能不明白光的波动说意味着什么
[04:22.14]而牛顿不可能不明白
[04:24.26]因为他曾亲自发现了牛顿环现象
[04:27.48]那简直就是支持波动说的最好证据
[04:32.50]早期科学家无论制作望远镜还是显微镜
[04:36.34]都得靠自己动手磨制镜片
[04:39.04]牛顿就是在磨制镜片的过程中发现了牛顿环
[04:43.82]它将一块凸透镜放在一块玻璃平板上
[04:47.52]再用单色镜照射
[04:49.44]结果观察到了一些明暗相间的同心圆环
[04:53.80]那显然是光的干涉的结果
[04:56.32]足以证明光的波动性
[04:59.12]牛顿对此非常了解
[05:00.84]他甚至可以通过圆环的半径计算出光的波长
[05:05.00]所以事实上
[05:06.57]当时牛顿仍在粒子说与波动说之间徘徊
[05:11.20]结果胡克的当头一棒
[05:13.44]彻底把它打成了粒子说的代言人
[05:18.46]牛顿反对波动说
[05:20.20]可能纯粹是为了打击胡克
[05:22.54]于是他置牛顿环现象于不顾
[05:25.20]死死的抓住光的另一个特点
[05:27.84]就是像射出去的子弹那样沿直线传播
[05:31.22]而且可以像乒乓球那样发生反弹
[05:34.30]那只能是粒子的特征
[05:36.34]而不是波的特征
[05:39.86]为了避免口水仗
[05:41.44]不给胡克任何反驳的机会
[05:43.66]牛顿故意等到胡克去世后才出版巨著光学
[05:48.31]在书中
[05:49.13]牛顿详尽阐述了光的混合和分散现象
[05:53.25]并从粒子角度解释了薄膜透光
[05:56.41]牛顿环以及衍射等现象
[05:59.29]同时彻底驳斥了波动说
[06:02.13]它反击波动说的一个重要理由是
[06:04.87]如果光真的是一种波
[06:06.81]那为什么不能绕过障碍物
[06:08.91]而是会留下阴影呢
[06:11.55]这个观点符合大多数人的观察
[06:14.31]因而深得人心
[06:17.34]更重要的是
[06:18.64]牛顿把自己的光学理论与力学理论捆绑在一起加以论证
[06:23.86]而那时他已经出版了数学原理
[06:27.02]提出了著名的万有引力定律
[06:29.72]学术成就举世无双
[06:33.14]在当时的人们看来呀
[06:34.90]凡是牛顿支持的理论就是正确的理论
[06:38.26]凡是牛顿反对的理论
[06:40.22]基本等同于错误的理论
[06:42.62]当时的科学界需要面对一个简单的选择
[06:46.46]如果承认牛顿力学
[06:48.40]那么就必须同时承认牛顿光学
[06:53.28]迫于牛顿强大的影响力
[06:55.52]光德粒子说就这样在科学界站稳了脚跟
[06:59.16]而波动说则被打入了冷宫
[07:01.78]近百年无人问津
[07:03.90]直到英国物理学家托马斯
[07:05.78]杨横空出世
[07:07.32]波动说才再次登上了科学的舞台