【第二十九迴】
門縫裏牛頓玩弄三棱鏡
小旅店歌德細看少女郎
——顏色本質的第一次突破
上迴說到牛頓發現萬有引力定律，出版了《自然哲學的數學原理》一書，這實在是物理學上的一件大事。殊不知這牛頓渾身才華，猶如大壩水滿，渠水四溢，這智慧之水又在光學上衝開一個缺口，奔湧而出。
原來，在顏色問題上，千百年來一直有一個難解的謎。那太陽光誰看也說是白的，可不知為什麽雨後的天空會突然出現一條七色彩虹。於是眾說紛紜，有說這是一條長龍彎身下海吸水；有言這是一座彩橋，仙人踏空而過；有那剛登王位的，就說這是吉兆，上天呈祥；有那寶座不穩的，就疑是江山氣數已盡，終日惶惶……反正誰也說不清。中國古代已注意到虹是陽光與水珠的變幻。甲骨文裏“虹”是“日”加“水”，寫成“”。唐代張誌和的《玄真子》中記載：“背日噴乎水，成虹霓之狀。”——端著一碗水背向太陽一噴，眼前竟也能現出一條多彩小鏈。但這噴出的霓，伸手抓是一把濕氣，想多看一會兒，又瞬間即逝，既不能抓在手裏玩，更不能用刀將它剖開，終究還是弄不清這顏色是怎麽來的。至於平時紅的花，綠的葉，五顏六色的東西，人們更不知到底是怎麽迴事。前麵提到的法國數學家笛卡爾說，顏色是許多小粒子在轉，轉速不同，顏色也就不同；化學家波義耳說，光是有許多極小粒子向我們的眼睛視網膜上撞，撞的速度不同，看到的顏色也就不同。反正，為解這個謎有不少人都想來試一試，而運氣最好的，還是牛頓。
1666年，牛頓還在劍橋大學當窮學生時，他腦海裏就翻騰過這個顏色問題。說來真巧，他在鄉下，因看到蘋果落地發現萬有引力；迴到學校，卻又因看到門縫裏的光而解決了光學中的顏色問題。那是個假日，同學們都去郊遊了，刻苦的牛頓卻將自己鎖在房中，推演著那引力的公式。不覺日已當午，他饑腸轆轆，便推開稿紙，抬起頭來伸個懶腰，這一抬頭不要緊，隻見緊閉的門縫裏露進一縷細細的陽光，在幽暗的房間裏顯得格外明亮。他不由自語道：“從來沒有見過這樣細的光絲，不知可否將它再分成幾縷？”這麽想著，他便伸手從抽屜裏摸出一塊三棱鏡，迎上去截住那絲細光，然後又迴過頭去看這光落在牆上的影子。
這一看不要緊，那牆上竟出現一段紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的彩色光帶。他將鏡子轉轉，光帶不變，再前後移動，終於選出一個最佳點，這一下天上的彩虹便清楚地出現在他的房裏。他捏著三棱鏡就像抓住了那條巨龍的尾巴，任他細看細想。從這天起，牛頓一有空，就把自己關在房子裏，還把門窗都用床單遮嚴，隻放一道光進來，做著這種玩三棱鏡的遊戲。他已經悄悄地領悟到一個秘密：我們平時看到的白光，其實不是一色白，它是由許多光混合成的。但是那各個單色又是什麽呢？它們之間靠什麽區別成不同顏色呢？按道理應將那單色光再分一次，但這還得要一塊三棱鏡，還得有實驗室設備，他這個窮學生是辦不到的。
前麵說過，牛頓在劍橋大學有一位恩師叫巴羅，他們生尊師愛，情同魚水，結下了忘年之交。這巴羅幾日不見牛頓來走動，一天便到房裏來找牛頓。他見門虛掩著，屋裏靜悄悄的不像有人，便推門而進，不想一頭正撞在一個人身上。巴羅剛從陽光下走進這間暗屋裏，他一時看不清是誰，隻聽有人喊了他一聲“老師”，將他扶住，又一把扯下窗戶上的床單——原來是牛頓。巴羅說：“你又在搞什麽名堂，幾天不露麵，我還以為你病了呢。”牛頓卻笑嘻嘻地如此這般地說了一遍。巴羅也大為驚喜，連聲埋怨他何不早說。
第二天，他就給牛頓又弄來一塊三棱鏡，布置起一個真正的暗室。他們先讓一束光穿過一個黑色木板上的小孔，用三棱鏡將它分成七條不同的彩色光，再用一個有孔的木板擋住分解後的光，讓每條單色光逐一從孔裏通過，木板後再放一個三棱鏡。這時新的發現出現在粉牆上：一是這單色光通過三棱鏡時不會再分解，二是各色光束經過三棱鏡時折射的角度不同。憑著數學天才和實踐才能，牛頓很快就計算出紅、綠、藍三色光的折射指數。這一實驗不久，1669年年底牛頓便接替巴羅老師，開始在劍橋大學向學生們開設光學課了。可惜學生們聽不大懂他在講些什麽。
1672年2月6日，牛頓向皇家學會寫了一封詳細的信——《光和顏色的新理論》，歸納了十三個命題。他指出：我們平常看見的白光不過是發光體發出的各種顏色光的混合。白光可以分解成從紅到紫的七色光譜。一切自然物體的顏色是因為它們對光的反射性能不同。對哪一種光反射得更多些，就是哪種顏色。按這個理論，虹的問題解決了，它不過是白光讓空中的水滴（相當於三棱鏡）分成七色而已。物體的顏色不同不過是因為各自的反射性能不同，這又是一大發現，牛頓因此而創立了光譜理論。後來恩格斯說：“牛頓由於進行光的分解，而創立了科學的光學。”
說到顏色，各位讀者，容我這裏插上一筆。這個問題在當時，從17至19世紀的一兩百年間實在是一個難題，也是一個熱門問題。比牛頓晚一些的還有一位大名鼎鼎的人物——德國詩人歌德（1749～1832年），他以詩人的氣質，到處靠眼睛去觀察各種顏色。冬季爬上陰森寒冷的山頂，看落日熔金，積雪變紅；黃昏走進小鐵鋪，看鐵匠的大錘下金黃的火星炸開又漸漸裹攏來的夜幕。他像一個獵人到處獵取各種顏色奇觀，分析和研究各種顏色現象。甚至見了臉白唇紅的少女也要盯住研究一番，使人奇怪這個快六十歲的老頭兒是否正常。在他的《色彩學》裏就有這樣一節記載：
有一天，我走進一個小旅館的房間裏，一個美豔的少女向我走來，她的臉色潔白而有光澤，頭發烏黑，身上穿一件緋紅色的緊身衣裙。當她在距我稍遠的地方站定時，我在微暗的黃昏光線下對她注視了一會兒。她離開時，我在對麵的白色牆上，看到一個被發亮的光暈包圍著的黑色臉龐。那件裹著極其苗條體型的衣裙，竟是美麗的海水綠色。
歌德的研究進入另一個領域，他已經提出了視覺生理上的補色問題。我們看的實物突然從紅的波段過渡到白的混合波段時，視神經係統不能一下適應，會在中間綠波段上停一會兒。這正符合牛頓的光譜學說。但可惜牛頓的弟子們極力嘲笑歌德老頭兒的非實驗室研究，所以後人都很同情這位詩人在科學上費力不討好的遭遇。
這段插曲說過，還說牛頓向皇家學會送上那封信後，皇家學會立即成立了一個專門評議委員會來評議這個新理論的價值。真是冤家路窄，這個委員會主席，又是在學術上與牛頓不和的胡克。虹的現象，顏色現象，就算牛頓說清楚了，但光本身，不管紅光還是綠光，本質又是什麽？牛頓也有他的看法，說光就是一些高速運動的粒子，它能按直線前進，碰到物體過不去，就投下了影子；鏡子能反射光，是因為那些小粒子碰到鏡麵就彈了迴來。但是胡克卻很幹脆地否定了牛頓的微粒說，他提出振動說，就是連白光中包括了其他顏色這一點胡克也不承認。他們兩人的怨恨越結越大。牛頓想：“你不承認我的微粒說，由你去吧，反正我是對的。”他這樣安慰著自己，也就不再去生這份閑氣。
但沒過多久，一條爆炸性消息又使他大為吃驚。1678年，荷蘭人惠更斯又提出一個“波動說”。這個惠更斯著實厲害，但他不像胡克那樣蠻橫，卻以冷靜的分析卡住了牛頓微粒說的咽喉：你不是說光是小粒子嗎？那麽兩束光交叉時，那些小粒子為什麽互不幹擾？而波動說卻能解釋：因為波是不會相互幹擾的，我們常見的水麵上兩個波就可以交叉通過。
胡克等人也覺得這下子可借來了生力軍，高興得忘乎所以。牛頓急忙起而申辯：“你們說光是波，那為什麽它不能像水波那樣繞開障礙物前進呢？”
胡克又來發難：你說光都是一樣的粒子，為什麽不同顏色的光在同一物體中卻有不同的折射角度呢？
正是：
公說公有理，婆說婆有理。
是波是粒子，難分高和低。
牛頓這人在科學發現上算是運氣不錯，一個接一個，個個順利。但好事多磨，他與別人的爭論也一個接一個，個個難纏。從此，物理學上便開始了一場粒子說和波動說的大爭論，一爭就是一個世紀。
到底結果如何，且聽下麵慢慢分解。
門縫裏牛頓玩弄三棱鏡
小旅店歌德細看少女郎
——顏色本質的第一次突破
上迴說到牛頓發現萬有引力定律，出版了《自然哲學的數學原理》一書，這實在是物理學上的一件大事。殊不知這牛頓渾身才華，猶如大壩水滿，渠水四溢，這智慧之水又在光學上衝開一個缺口，奔湧而出。
原來，在顏色問題上，千百年來一直有一個難解的謎。那太陽光誰看也說是白的，可不知為什麽雨後的天空會突然出現一條七色彩虹。於是眾說紛紜，有說這是一條長龍彎身下海吸水；有言這是一座彩橋，仙人踏空而過；有那剛登王位的，就說這是吉兆，上天呈祥；有那寶座不穩的，就疑是江山氣數已盡，終日惶惶……反正誰也說不清。中國古代已注意到虹是陽光與水珠的變幻。甲骨文裏“虹”是“日”加“水”，寫成“”。唐代張誌和的《玄真子》中記載：“背日噴乎水，成虹霓之狀。”——端著一碗水背向太陽一噴，眼前竟也能現出一條多彩小鏈。但這噴出的霓，伸手抓是一把濕氣，想多看一會兒，又瞬間即逝，既不能抓在手裏玩，更不能用刀將它剖開，終究還是弄不清這顏色是怎麽來的。至於平時紅的花，綠的葉，五顏六色的東西，人們更不知到底是怎麽迴事。前麵提到的法國數學家笛卡爾說，顏色是許多小粒子在轉，轉速不同，顏色也就不同；化學家波義耳說，光是有許多極小粒子向我們的眼睛視網膜上撞，撞的速度不同，看到的顏色也就不同。反正，為解這個謎有不少人都想來試一試，而運氣最好的，還是牛頓。
1666年，牛頓還在劍橋大學當窮學生時，他腦海裏就翻騰過這個顏色問題。說來真巧，他在鄉下，因看到蘋果落地發現萬有引力；迴到學校，卻又因看到門縫裏的光而解決了光學中的顏色問題。那是個假日，同學們都去郊遊了，刻苦的牛頓卻將自己鎖在房中，推演著那引力的公式。不覺日已當午，他饑腸轆轆，便推開稿紙，抬起頭來伸個懶腰，這一抬頭不要緊，隻見緊閉的門縫裏露進一縷細細的陽光，在幽暗的房間裏顯得格外明亮。他不由自語道：“從來沒有見過這樣細的光絲，不知可否將它再分成幾縷？”這麽想著，他便伸手從抽屜裏摸出一塊三棱鏡，迎上去截住那絲細光，然後又迴過頭去看這光落在牆上的影子。
這一看不要緊，那牆上竟出現一段紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的彩色光帶。他將鏡子轉轉，光帶不變，再前後移動，終於選出一個最佳點，這一下天上的彩虹便清楚地出現在他的房裏。他捏著三棱鏡就像抓住了那條巨龍的尾巴，任他細看細想。從這天起，牛頓一有空，就把自己關在房子裏，還把門窗都用床單遮嚴，隻放一道光進來，做著這種玩三棱鏡的遊戲。他已經悄悄地領悟到一個秘密：我們平時看到的白光，其實不是一色白，它是由許多光混合成的。但是那各個單色又是什麽呢？它們之間靠什麽區別成不同顏色呢？按道理應將那單色光再分一次，但這還得要一塊三棱鏡，還得有實驗室設備，他這個窮學生是辦不到的。
前麵說過，牛頓在劍橋大學有一位恩師叫巴羅，他們生尊師愛，情同魚水，結下了忘年之交。這巴羅幾日不見牛頓來走動，一天便到房裏來找牛頓。他見門虛掩著，屋裏靜悄悄的不像有人，便推門而進，不想一頭正撞在一個人身上。巴羅剛從陽光下走進這間暗屋裏，他一時看不清是誰，隻聽有人喊了他一聲“老師”，將他扶住，又一把扯下窗戶上的床單——原來是牛頓。巴羅說：“你又在搞什麽名堂，幾天不露麵，我還以為你病了呢。”牛頓卻笑嘻嘻地如此這般地說了一遍。巴羅也大為驚喜，連聲埋怨他何不早說。
第二天，他就給牛頓又弄來一塊三棱鏡，布置起一個真正的暗室。他們先讓一束光穿過一個黑色木板上的小孔，用三棱鏡將它分成七條不同的彩色光，再用一個有孔的木板擋住分解後的光，讓每條單色光逐一從孔裏通過，木板後再放一個三棱鏡。這時新的發現出現在粉牆上：一是這單色光通過三棱鏡時不會再分解，二是各色光束經過三棱鏡時折射的角度不同。憑著數學天才和實踐才能，牛頓很快就計算出紅、綠、藍三色光的折射指數。這一實驗不久，1669年年底牛頓便接替巴羅老師，開始在劍橋大學向學生們開設光學課了。可惜學生們聽不大懂他在講些什麽。
1672年2月6日，牛頓向皇家學會寫了一封詳細的信——《光和顏色的新理論》，歸納了十三個命題。他指出：我們平常看見的白光不過是發光體發出的各種顏色光的混合。白光可以分解成從紅到紫的七色光譜。一切自然物體的顏色是因為它們對光的反射性能不同。對哪一種光反射得更多些，就是哪種顏色。按這個理論，虹的問題解決了，它不過是白光讓空中的水滴（相當於三棱鏡）分成七色而已。物體的顏色不同不過是因為各自的反射性能不同，這又是一大發現，牛頓因此而創立了光譜理論。後來恩格斯說：“牛頓由於進行光的分解，而創立了科學的光學。”
說到顏色，各位讀者，容我這裏插上一筆。這個問題在當時，從17至19世紀的一兩百年間實在是一個難題，也是一個熱門問題。比牛頓晚一些的還有一位大名鼎鼎的人物——德國詩人歌德（1749～1832年），他以詩人的氣質，到處靠眼睛去觀察各種顏色。冬季爬上陰森寒冷的山頂，看落日熔金，積雪變紅；黃昏走進小鐵鋪，看鐵匠的大錘下金黃的火星炸開又漸漸裹攏來的夜幕。他像一個獵人到處獵取各種顏色奇觀，分析和研究各種顏色現象。甚至見了臉白唇紅的少女也要盯住研究一番，使人奇怪這個快六十歲的老頭兒是否正常。在他的《色彩學》裏就有這樣一節記載：
有一天，我走進一個小旅館的房間裏，一個美豔的少女向我走來，她的臉色潔白而有光澤，頭發烏黑，身上穿一件緋紅色的緊身衣裙。當她在距我稍遠的地方站定時，我在微暗的黃昏光線下對她注視了一會兒。她離開時，我在對麵的白色牆上，看到一個被發亮的光暈包圍著的黑色臉龐。那件裹著極其苗條體型的衣裙，竟是美麗的海水綠色。
歌德的研究進入另一個領域，他已經提出了視覺生理上的補色問題。我們看的實物突然從紅的波段過渡到白的混合波段時，視神經係統不能一下適應，會在中間綠波段上停一會兒。這正符合牛頓的光譜學說。但可惜牛頓的弟子們極力嘲笑歌德老頭兒的非實驗室研究，所以後人都很同情這位詩人在科學上費力不討好的遭遇。
這段插曲說過，還說牛頓向皇家學會送上那封信後，皇家學會立即成立了一個專門評議委員會來評議這個新理論的價值。真是冤家路窄，這個委員會主席，又是在學術上與牛頓不和的胡克。虹的現象，顏色現象，就算牛頓說清楚了，但光本身，不管紅光還是綠光，本質又是什麽？牛頓也有他的看法，說光就是一些高速運動的粒子，它能按直線前進，碰到物體過不去，就投下了影子；鏡子能反射光，是因為那些小粒子碰到鏡麵就彈了迴來。但是胡克卻很幹脆地否定了牛頓的微粒說，他提出振動說，就是連白光中包括了其他顏色這一點胡克也不承認。他們兩人的怨恨越結越大。牛頓想：“你不承認我的微粒說，由你去吧，反正我是對的。”他這樣安慰著自己，也就不再去生這份閑氣。
但沒過多久，一條爆炸性消息又使他大為吃驚。1678年，荷蘭人惠更斯又提出一個“波動說”。這個惠更斯著實厲害，但他不像胡克那樣蠻橫，卻以冷靜的分析卡住了牛頓微粒說的咽喉：你不是說光是小粒子嗎？那麽兩束光交叉時，那些小粒子為什麽互不幹擾？而波動說卻能解釋：因為波是不會相互幹擾的，我們常見的水麵上兩個波就可以交叉通過。
胡克等人也覺得這下子可借來了生力軍，高興得忘乎所以。牛頓急忙起而申辯：“你們說光是波，那為什麽它不能像水波那樣繞開障礙物前進呢？”
胡克又來發難：你說光都是一樣的粒子，為什麽不同顏色的光在同一物體中卻有不同的折射角度呢？
正是：
公說公有理，婆說婆有理。
是波是粒子，難分高和低。
牛頓這人在科學發現上算是運氣不錯，一個接一個，個個順利。但好事多磨，他與別人的爭論也一個接一個，個個難纏。從此，物理學上便開始了一場粒子說和波動說的大爭論，一爭就是一個世紀。
到底結果如何，且聽下麵慢慢分解。