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标  题: 颜色本质的第一次突破  
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标  题: 颜色本质的第一次突破
发信站: 泉韵心声 (Sun Nov  4 13:14:50 2001),
 
颜色本质的第一次突破
    牛顿浑身才华，犹如大坝水满，渠水四溢，发现万有引力定律，出版了《自然哲学
的数学原理》一书后，这智慧之水又在光学上冲开一个缺口，奔涌而出。
　　原来，在颜色问题上，千百年来一直有一个难解的谜。那太阳光谁看也说是白的，
可不知怎么雨后的天空会突然出现一条七色彩虹。于是众说纷纭，有说这是一条长龙弯
身下海吸水；有言这是一座彩桥，仙人踏空而过；有那刚登王位的，就说这是吉兆，上
天呈祥；有那宝座不稳的，就疑是江山气数已尽，终日惶惶。——反正谁也说不清。中
国古代已注意到虹是阳光与水珠的变幻。甲骨文里虹是“日”加“水”写作“O”。唐代
张志和的《玄真子》中记载：“背日喷乎，水成虹霓之状。”——端着一碗水背向太阳
一喷，眼前竟也能现出一条多彩小链。但这喷出的霓，伸手抓是一把湿汽，想多看一会
儿又瞬间即逝，既不能抓在手里玩，更不能用刀将它剖开，终还是弄不清这颜色是怎么
来的。至于平时红的花，绿的叶，五颜六色的什物，人们更不知到底是怎么回事。前面
提到的那个法国数学家笛卡儿说：颜色是许多小粒子在转，转速不同，颜色也就不同。
化学家波义耳说：光是有许多极小粒子向我们的眼睛视网膜上撞，撞的速度不同，看到
的颜色也就不同。反正，为解这个谜有不少人都想来试一试，而运气最好的，还是牛顿
。
　　1666年，牛顿还在剑桥大学当穷学生时，他脑海里就翻腾过这个颜色问题。说来真
巧；回到乡下，因看到苹果落地发现万有引力；回到学校，却又因看到门缝里的光而解


决了光学中的颜色问题。那是个假日，同学们都去郊游， 刻苦的牛顿却将自己锁在房中
，推演着那引力的公式。不觉日已当午，他饥肠辘辘，便推开稿纸，抬起头来伸个懒腰
，这一抬头不要紧，只见紧闭的门缝里露进一缕细细的阳光，在幽暗的房间里显得格外
明亮。他不由自语道：“从来没有见过这样细的光丝，不知可否将它再分成几缕?”这么
想着，他便伸手从抽屉里摸出一块三棱境，迎上去截住那丝细光，然后又回过头去看这
光落在墙上的影子。这一看不要紧，那墙上竟出现一段红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的
彩色光带。他将镜子转转，光带不变，再前后移动，终于选出一个最佳点，这一下天上
的彩虹便清楚地出现在他的房里。他捏着三棱镜就像抓住了那条巨龙的尾巴，任他细看
细想。从这天起，牛顿一有空，就把自己关在房子里，还把门窗都用床单遮严，只放一
道光进来，做着这种玩三棱镜的游戏。他已经悄悄地领悟到一个秘密：我们平时看到的
白光，其实不是一色白，它是由许多光混合成的。但是那各个单色又是什么呢?它们之间
靠什么区别成不同颜色呢?按道理应将那单色光再分一次，但这还得要一块三棱镜，还得
有暗室设备，他这个穷学生是办不到的。
　　牛顿在剑桥大学有一位恩师叫巴罗，他们生尊师爱，情同鱼水，结下了忘年之交。
这巴罗几日不见牛顿出来走动，一天便到房里来找牛顿。他见门虚掩着，屋里静悄悄的
不像有人，便推门而进。不想一头正撞在一个人身上。巴罗刚从阳光下走进这间暗屋里
，他一时看不清是谁，只听有人喊了他一声“老师”，将他扶住，又一把扯下窗户上的
床单——原来是牛顿。巴罗说：“你又在搞什么名堂，几天不露面，我还以为你病了呢
。”牛顿却笑嘻嘻地如此这般地说了一遍。巴罗也大为惊喜，连声埋怨他何不早说。第
二天，他就给牛顿又弄来一块三棱镜，布置起一个真正的暗室。他们先让一束光穿过一
个黑色木板上的小孔，用三棱镜将它分成七条不同的彩色光，再用一个有孔的木板挡住
分解后的光，让每条单色光逐一从孔里通过，木板后再放一个三棱镜。这时新的发现出


现在粉墙上：一是这单色光通过三棱镜时不会再分解，二是各色光束经过三棱镜时折射
的角度不同。凭着数学天才和实践才能，牛顿很快就计算出红、绿、蓝三色光的折射系
数。这一实验不久，1669年底牛顿便接替巴罗老师，开始在剑桥大学向学生们开设光学
课了。可惜学生们听不大懂他在讲些什么。
　　1672年2月6日，牛顿向皇家学会写了一封详细的信——《光和颜色的新理论》，归
纳了十三个命题。他指出：我们平常看见的白光不过是发光体发出的各种颜色光的混合
。白光可以分解成从红到紫的七色光谱。一切自然物体的颜色是因为它们对光的反射性
能不同。对哪一种光反射的更多些，就是哪种颜色。按这个理论，虹的问题解决了，它
不过是白光让空中的水滴(相当于三棱镜)分成七色而已。物体的颜色不同不过是因为各
自的反射性能不同。这又是一大发现。牛顿并因此而创立了光谱理论。后来恩格斯说：
“牛顿由于进行光的分解，而创立了科学的光学。”
　　说到颜色，各位读者，容我这里插上一笔。这个问题在当时，从17至19世纪的一二
百年间实在是一个难题，也是一个热门题。比牛顿晚一些的还有一位大名鼎鼎的人物—
—德国诗人歌德，他以诗人的气质，到处靠眼睛去观察各种颜色。冬季爬上阴森寒冷的
山顶，看落日溶金，积雪变红；黄昏走进小铁铺，看铁匠的大锤下金黄的火星炸开又渐
渐裹拢来的夜幕。他像一个猎人到处猎取各种颜色奇观，分析和研究各种颜色现象。甚
至见了脸白唇红的少女也要盯住研究一番，使人奇怪这个快60岁的老头儿是否正常。在
他的《色彩学》里就有这样一节记载：
　　有一天，我走进一个小旅馆的房间里，一个美艳的少女向我走来。她的脸色洁白而
有光泽，头发乌黑，身上空一件绯红色的紧身衣裙。当她在距我稍远的地段站定时，我
在微暗的黄昏光线下对她注视了一会儿。她离开时，我在对面的白色墙上，看到一个被
发亮的光晕包围着的黑色脸庞。那件裹着极其苗条体型的衣裙，竟是美丽的海水绿色。


 
　　歌德的研究进入另一个领域，他已经提出了视觉生理上的补色问题。我们看的实物
突然从红的波段过渡到白的混合波段时，视神经系统不能一下适应，会在中间绿波段上
停一会儿。这正符合牛顿的光谱学说。但可惜牛顿的弟子们极力嘲笑歌德老头儿的非实
验室研究。所以后人都同情这位诗人在科学上费力不讨好的遭遇。
　　这段插曲说过，还说牛顿向皇家学会送上的那封信后，皇家学会立即成立了一个专
门评议委员会来评议这个新理论的价值。真是冤家路窄，这个委员会主席，又是在学术
上与牛顿不和的胡克。虹的现象，颜色现象，就算牛顿说清楚了，但光本身，不管红光
还是绿光，本质又是什么?牛顿也有他的看法，说光就是一些高速运动的粒子，它能按直
线前进，碰到物体过不去，就投下了影子；镜子能反射光，是因为那些小粒子碰到镜面
就弹了回来。但是胡克却很干脆地否定了牛顿的微粒说，而提出振动说，就是连白光中
包括了其它颜色这一点胡克也不承认。他们两人的怨恨越结越大。牛顿想：你不承认我
的微粒说，由你去吧，反正我是对的。他这样安慰着自己，也就不再去生这份闲气。但
没过多久，一条瀑炸性消息又使他大为吃惊。1678年荷兰人惠更斯又提出一个“波动说
”。这个惠更斯着实厉害，但他不像胡克那样蛮横，却以冷静的分析卡住了牛顿微粒说
的咽喉：你不是说光是小粒子吗?那么两束光交叉时，那些小粒子为什么互不干扰?而波
动说却能解释：因为波是不会相互干扰的，我们常见的上两个波就可以交叉通过。胡克
等人也沈得这下子可借来了生力军，高兴得忘乎所以。 牛顿急忙起而申辩：你们说光是
波，那为什么它不能像水皮那样绕开障碍物前进呢?胡克又来驳难：你说光都是一样的粒
子，为什么不同颜色的光在同一物体中却有不同的折射角度呢?
　　牛顿这人在科学发现上算是运气不错，一个接一个，个个顺利。但好事多磨，他与
别人的争论也一个接一个，个个难缠。从此，物理学上便开始了一场粒子说和波动说的


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我就是大家传说中的物理高手
——而你就象这支钥匙/\___________
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                    为我打开智慧之门！
 





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