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光的简史3:笛卡尔假说播下波粒大论战的种子
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关于光的认识,真正实现向近代科学转变的,是达·芬奇、哥白尼、伽利略、弗兰西斯·培根、笛卡儿尔及其 后继者的工作。 笛卡尔做过许多方面的研究,以数学方面的成就最为著名,是他把代数用于几何学而发明解析几何,大凡上过学的人都知道笛卡尔坐标。 1619年,笛卡尔读了开普勒的光学著作后,就一直关注着透镜理论;并从理论和实践两方面,参与了对光的本质、反射与折射率,以及磨制透镜的研究。他把光的理论,视为整个知识体系中最重要的部分。 笛卡尔运用他的坐标几何学,从事光学研究。他从光的发射论的观点出发,用网球打在布面上的模型,来计算光的反射、折射和全反射,从而首次导出折射定律。1635年,在他开始写《方法论》三个附录之一的《折光学》中,第一次对折射定律作出了理论上的推证。 笛卡尔还对人的眼睛进行光学分析,解释了视力失常的原因是晶状体变形。据此,他设计并磨制了矫正视力的透镜。 关于光的本性问题,笛卡尔在《折光学》中提出了两种假说:一种假说认为,光是类似于微粒的一种物质,即微粒假说;另一种假说认为,光是一种以“以太”为媒质的压力,即波动假说。笛卡尔的这两种假说,为后来的波粒大论战播下了种子。 应该说,这是限于当时的科技水平,在微粒假说和波动假说之间,笛卡尔根本无法进行全面考察,和做出正确选择。他之所以提出这两种假说,也是希望后人能早日从中给出正确选择的一种期待吧。 然而,大大出乎笛卡尔意料的是,寻找这个答案的过程是如此艰难曲折和旷日持久,又是如此的波澜壮阔和变幻莫测。 在接下来的近300年里,波粒两大阵营不断发展壮大,你唱罢来我登场各领风骚,领军人物不断轮替变换,真可谓是英雄辈出、风华绽放的大时代,令人激动不已、叹为观止。 然而,正当波粒两大阵营吵得难解难分之时,随着一个30岁出头年轻人的粉墨登场,这场旷日持久的大论战,很快就达成了一个“波粒二象性”的折中方案。于是,将光的疆域一分为二后,精疲力竭的双方就鸣金收兵、握手言和了。 可是,这个“波粒二象性”的折中方案,是笛卡尔想要的答案吗?
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