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光的简史8:惠更斯高举波动大旗 一路开疆拓土盛极一时
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上次说到,牛顿负气暂时离开光学领域后,微粒学说也就在那个科学洪荒时代里四处游荡了。相反,在胡克的《显微术》出版后,荷兰物理学家惠更斯接棒,成为了波动说的主将,波动方面军就开始了他们的现代化进程——用理论来武装自己。 在前文里,我们知道牛顿设计制造了反射式望远镜,让望远镜制造变的简单,并且缩短了望远镜的长度。17世纪后半叶,任何一个光学领域的权威,都跟望远镜脱不了干系,惠更斯也是如此。与牛顿“充满天才的设计”不一样的是,惠更斯更简单粗暴,他设计的“天空望远镜”,直接抛弃了镜筒,把巨大的物镜安在高塔之上,然后观测者站在几个街区外,手持目镜对着物镜进行观测。 惠更斯是那个时代的一个巨星。作为一个荷兰人,他是巴黎皇家科学院的首任院长,还是英国皇家科学院第一个外国会员。惠更斯继承了胡克的思想,但与胡克对很多领域都浅尝辄止不同,惠更斯对自己研究的领域都有独到深刻的研究。 1666年,惠更斯应邀来到法国皇家科学院以后,开始了对物理光学的研究。在这期间,惠更斯曾去英国旅行,并在剑桥会见了牛顿,二人彼此十分欣赏,而且交流了对光的本性的看法。但此时惠更斯的观点更倾向于波动学说,因此他和牛顿之间产生了分歧。 正是这种分歧,激发了惠更斯对物理光学的强烈热情。回到巴黎之后,惠更斯重复了牛顿的光学实验。他仔细地研究了牛顿的实验和格里马第的实验,认为其中有很多现象都是微粒学说无法解释的。 惠更斯认为:光是一种机械波;光波是一种靠物质载体来传播的纵波,传播它的物质载体是“以太”;波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。根据这一理论,惠更斯证明了光的反射定律和折射定律,也比较好地解释了光的衍射、双折射现象和著名的“牛顿环”实验。 惠更斯的波动理论虽然还十分粗略,但是所取得的成功却是杰出的。当时随着光学研究的不断深入,新的战场不断被开辟:到了1669年,丹麦的巴塞林那斯发现,当光在通过方解石晶体时,会出现双折射现象。惠更斯将他的理论应用于这些新发现上面,发现他的波动军队可以很容易地占领这些新辟的阵地,只需要作小小的改制即可,比如引进椭圆波的概念。 1678年,惠更斯向法国皇家科学院提交了他的光学论著《光论》。在《光论》一书中,惠更斯系统地阐述了光的波动理论。同年,惠更斯公开发表了反对微粒学说的演说。这显然是在向牛顿下战书,惠更斯终于割袍断义,与牛顿彻底分道扬镳了。 1690年,惠更斯的著作《光论》出版,标志着波动说在这个阶段到达了一个兴盛的顶点。 不幸的是,波动方面暂时的得势,看来注定要成为昙花一现的泡沫。因为在他们的对手那里站着的,是一个即将成为爵士的、光芒四射的伟大人物:艾萨克•牛顿先生。这位科学巨人——不管他是出于什么理由—— 已经决定要给予波动军队毫不留情的致命打击。
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