物理學(xué)史上的大論戰(zhàn)—光學(xué)發(fā)展在曲折中前進(jìn)(一)

理不辯則不明。今天我們書本上所見的科學(xué)知識价说,都是經(jīng)歷前人的不斷探索和驗證的辆亏。也就是說,知識是要經(jīng)得起質(zhì)疑和檢驗的鳖目,方能發(fā)展進(jìn)步扮叨。物理學(xué)知識更是如此,如果篤信有永恒不變的真理那就永遠(yuǎn)不會發(fā)現(xiàn)真理领迈。

這是一篇淺談以光的屬性為例彻磁,來論述科學(xué)爭論在物理學(xué)發(fā)展中起的作用的小論文碍沐,其目的在于科普做學(xué)問尤其是學(xué)科學(xué)切忌教條主義、權(quán)威主義衷蜓,而失掉了好奇心和質(zhì)疑權(quán)威的勇氣累提。里面涉及光學(xué)史上的很多物理學(xué)家和成就,引用自書本磁浇。

談到光斋陪,每一位研究光學(xué)現(xiàn)象的物理學(xué)家都必然避不開幾個問題:什么是光?光的本性是什么置吓?它由什么組成无虚?便是這么幾個簡短精確的問題,引發(fā)了物理學(xué)史上轟轟烈烈的大論戰(zhàn)衍锚,也正是這場大論戰(zhàn)友题,促使了光學(xué)的發(fā)展,雖曲曲折折戴质,但始終在前進(jìn)著度宦。

光學(xué)的起源可以追溯到二三千年以前,我國古代墨子所著《墨經(jīng)》就記載了許多光學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律告匠,例如投影(“景不徙”)戈抄、小孔成像(“景。光之人凫海,煦若射呛凶,下者之人也高男娄;高者之人也下行贪。足蔽下光,故成景于上模闲;首蔽上光建瘫,故成景于下。在遠(yuǎn)近有端尸折,與于光啰脚,故景庫內(nèi)也∈导校”)等等橄浓,西方也很早的就有研究光學(xué)知識的記載,如歐幾里得的《反射光學(xué)》研究了光的反射等亮航。但直到近代文藝復(fù)興以來荸实,從建立了放射定律和折射定律開始算起,奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)缴淋,光學(xué)才真正形成一門學(xué)科准给。這成為近代這場大論戰(zhàn)開始的前提條件泄朴。

17世紀(jì)中期,人們對光有了更多的了解露氮,有兩種更可能的假說:微粒說和波動說祖灰。簡單從字面理解一下,微粒說把光看成一種“光原子”畔规,而波動說認(rèn)為光不是物質(zhì)粒子局扶,而是由于介質(zhì)的振動而產(chǎn)生的一種波,為此還提出了“以太”的概念:一種看不見也摸不著的介質(zhì)油讯,作為光的傳播媒介详民。

笛卡爾率先在他的《方法論》一書中主張波動學(xué)說,認(rèn)為光本質(zhì)上是一種壓力陌兑,在完全彈性沈跨、沖滿一切空間的媒質(zhì)(以太)中傳遞,傳遞的速度無限大兔综。這場大戰(zhàn)已硝煙彌漫饿凛,可那時誰也無預(yù)料到它的持續(xù)時間之久,程度之激烈软驰,影響之深遠(yuǎn)涧窒。物理學(xué)家們爭論間長達(dá)數(shù)個世紀(jì),戰(zhàn)場不僅貫穿了光學(xué)發(fā)展的全部過程锭亏,更使整個物理學(xué)都發(fā)生了翻天覆地的變化纠吴。

微粒說的歷史更悠久,但隨著光學(xué)的發(fā)展波動說率先開火了慧瘤。胡克—物理學(xué)上的一員大將明確在1667年出版的《顯微術(shù)》中主張光是一種振動戴已,并根據(jù)云母片的薄膜干涉現(xiàn)象判斷光是類似于水波的某種快速脈沖。接著锅减,惠更斯發(fā)展了胡克的思想糖儡,他進(jìn)一步提出光是發(fā)光體中微小粒子的振動在彌漫于宇宙空間的以太中的傳播過程,還認(rèn)為光的傳播方式與聲音類似怔匣,而不是微粒說所設(shè)想的像子彈或箭那樣的運動握联。

盡管惠更斯發(fā)展了波動理論,推斷出光和聲波一樣以球面波傳播每瞒,并引入了惠更斯原理金闽,但是由于他把光看成像聲波一類的縱波,不能解釋光的干涉剿骨、衍射和偏振現(xiàn)象代芜。

波動學(xué)說曾因胡克的加入而轟動一時,但卻雖著另一個人到來懦砂,而被微粒說的烏云壓倒了一百多年蜒犯。這個人就是歷史上當(dāng)之無愧的最偉大的物理學(xué)家之一—牛頓组橄。

牛頓是傾向于微粒說的,光的復(fù)合和分解罚随,被他比喻為不同顏色微粒的混合和分開玉工。這遭到了胡克的強烈抨擊和譴責(zé)。胡克當(dāng)時是英國物理皇家學(xué)會的會長淘菩,而牛頓因發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡而當(dāng)選了皇家學(xué)會的會員遵班,牛頓當(dāng)時的論文是由胡克和玻意耳兩人評審的。牛頓和胡克的宿怨我們至今仍有耳聞潮改,可想而知當(dāng)時的矛盾之激烈狭郑,在物理學(xué)界水火不容。這種矛盾也激化了當(dāng)時微粒說與波動說的爭論汇在,兩派都各有其支持者翰萨。

后來的結(jié)果我們也知道了,牛頓發(fā)表了《原理》一書糕殉,建立起了經(jīng)典力學(xué)的大廈而被捧上神壇亩鬼。1703年胡克去世了,1704年牛頓出版了他的另一巨作《光學(xué)》(Opticks)阿蝶,在此后100年里雳锋,它都被奉為不可動搖的真理,即代表著權(quán)威羡洁,而波動說迎來了一段漫長的黑夜玷过。

權(quán)威雖重,翻山雖難筑煮,但只有翻過山嶺辛蚊,打破權(quán)威,才能見新世界的陽光咆瘟,否則只能在陰影中茍活嚼隘。

今日暫更于此诽里,若想知后續(xù)袒餐,看下回細(xì)細(xì)道來。

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