日期：2017-09-06 11:42:28
　　由于第二七回不知道怎么回事，没有发表。现补上，在阅读上给诸位带来一些混乱，深表歉意！感谢涯友的提醒！
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　　第二十七回：光，波or微粒？
　　什么是光？这个问题要比热难多了，不过《圣经》中的解释却很简单任性：“上帝说，要有光于是就有了光。”如果光真是任性的上帝发明的，那么他老人也给人类发现其中奥秘留下了破绽—昼夜交替。虽然我不知道人类研究光从什么时候开始，但是我坚信人类肯定从晚上看不见东西开始产生疑惑的。
　　话说阿七有个科学家朋友叫文西，他新研制出一个手电筒，当有光照到这个手电筒时，它就会亮。
　　“那么没有光照到它呢？”

　　“绝对不亮。”
　　“.”
　　故事虽然出现脱裤子放屁—多此一举的逻辑问题，但是在古代不乏有这样的思考。古人（未必只有古希腊人）认为人能看见东西是因为从眼睛里发出光，照射到物体上。
　　“那么漆黑的夜里为什么看不见呢？”

　　“可能也许大概是因为没有光照到眼睛里吧？”
　　这个悖论存在了很多年，直到古罗马时期的卢克莱修（Lucretius，约公元前99年—约公元前55年），他认为眼睛不发光，只是光的“搬运工”。光从光源出发到达了眼睛。由于他名气不大，所以其学说没有盛行。这个学说也存在问题，比如在有光的情况下看到的自己的手，但是没有光时则什么也看不到。这说明光不是有光源直达眼睛的。
　　到了公元1000年左右，阿拉伯人海什木（965—1040）发展了光学理论，他认为眼睛看到物体是由于光源照射到物体上，然后由物体反射到眼睛上，但是光源的颜色是一种，而物体的是五彩缤纷的，海什木没有给出解释。
　　他还专门做了实验：小孔成像。小孔成像实验早在几千年前的《墨子经下》中也曾提到过：“景到, 在午有端, 与景长, 说在端”，大意是：影子（像）倒立，在光线交会处有一交汇点（小孔），关于影子的大小,在于交汇点的相对位置。通过小孔成像，墨子和海什木似乎都可以看到光的直线传播路径，不过海什木还做过很多关于物理的实验，为此伽利略称他为“人类第一个科学家”。
　　尽管没有搞清楚眼睛与光的问题，依然不妨碍古希腊人研究光的两个普通的现象：折射与反射。
　　古希腊几何大师欧几里得（Euclid，公元前330年—前275年）研究了平面镜反射成像原理，反射角与入射角相等的规律；天文学家托勒密也研究过光的折射现象，是第一个测量入射角和折射角的人。
　　转眼间就到了伽利略时代，那时候荷兰人已经用凹凸镜制成了望远镜，而且伽利略和开普勒都有一副自己的望眼镜，其原理就是光通过透镜时发生折射。他们都对光的折射有一定的研究。开普勒提出了入射角和折射角的比例关系，虽然不很精确。
　　此后，荷兰物理学家斯涅耳（Snell，1580年—1626）在1621年得出最正确的入射角与折射角关系式，正确到后来出现在中学的教科书中。笛卡尔在此基础上引入正弦余弦表述式。斯涅耳还用光的折射解释了水中物体漂浮现象。斜眼看鱼，鱼比本身的位置要高，即“漂浮现象”。
　　说了这么多，光的本质是什么？在古希腊哲学家德模克里特看来，光是一个个小小的球状颗粒（最早的“微粒说”），这种小球以极快的速度沿着直线传播，遇到物体会反射、遇到透明或者半透明物体会折射，然而却有个问题无法解释—光的衍射。

　　意大利数学家格里马第（Grimaldi，1618-1663） 发现一个很诡异的现象：他家的房顶上有一扇百叶窗，当太阳光从百叶窗的缝隙中照到木杆上时，木杆的影子比预期的要宽，而且宽出的部分里明暗条纹，他将此现象称为“衍射”。
　　光的衍射说明光在同一介质中并非按照直线传播的，至少不总是直线传播。如果光在物体的边缘也会折射，那明暗条纹就解释不通了，所以他将光和水波类比，水波也是可以绕开障碍物而发生衍射现象的，所以他认为光也是一种波，这是人类最早的“波动说”。他预言：物体的颜色不同是由于物体反射光的频率引起的。
　　消息传到英国皇家学会会长胡克的耳朵里，他很同意格里马第的看法，同时也开始研究肥皂泡泡上的颜色，他判断光是一种速度很快的纵波，就像吹肥皂泡泡一样向外扩散，一波接着一波，光的颜色由频率决定。是波就需要介质，胡克把这项工作交给了“以太”。伟大而小心眼的胡克很好的发展了光的波动说，只可惜和他结梁子的是更伟大心眼更小的牛顿。
　　牛顿自始至终都是光的微粒说的代表。起先，他研究过光谱现象，提出新的“微粒说”。光如同小球，白光是由各种颜色的小球组成的，不同颜色的光在物体上有着不同的折射率与反射率，当白光照到物体上时，部分颜色的小球被反射，另外部分光别物体吸收了，所以世界是如此的缤纷。牛顿的微粒说解释颜色的千古之谜，然而他用一个实验亲自埋葬了曾经所有的努力。
　　如同所示，点光源通过分光镜，再由平凹透镜、平面镜折射反射之后，会看到一个环状的光谱图，史称“牛顿环”。其实谁都知道，牛顿环的产生是由光程差异导致的，就像三菱镜上窄下宽一样。如果用波的干涉便能很好地解释，但是牛顿拒绝采用，他认为光微粒进入不同介质的时候，会有些“迟疑”（某种短暂状态），迟疑之后又回过神来，在回神的刹那之前，光微粒又更容易被下一个介质反射或者折射。由于光程不一样，所以光粒子花的时间不一样，会导致“阵发性的间隔”。至于更深的原因牛顿表示暂时还不要讨论的好。

　　寸有多长、尺有所短。微粒说解释不了光的衍射，同样光的波动说在解释折射方面也存在一定的困难。这个时候，荷兰科学家惠更斯站了出来。1678年，他明确反对牛顿的观点，同时又对胡克的波动说进行了改造。他改造了以太，我们知道声音传播是靠看不见摸不着的空气，而以太也会和空气差不多。惠更斯认为每个光源把能量给了周边的以太，由于以太是一个一个刚性十足的“小球”组成的，所以这些小球受光源能量后，又会去撞击周边的小球，每个小球都以自我为中心向外扩散，为此他提出“光波面”的概念。惠更斯的观点在当时相当完美，起码能解释直射、折射和衍射了。从根本上说，他的观点也属于“波动说”，一场旷日持久的“波粒战争”正式打响了。