第6o章波粒之争
三一学院的答辩会上,李奇维在两百多人的注视下,娓娓道来。
“从两千多年前的古希腊开始,毕达哥拉斯学派的科学家就认为光是一种微小的粒子流。”
“没有什么特殊的原因,就是因为光很常见,直觉判断应该是粒子。”
“但先贤亚里士多德却认为,光的传播类似于水中的波纹,不过很少有人认可。”
“因此光是一种粒子的观点,就一直持续了近千年,没有什么进展。”
“直到1655年,意大利数学家格里马第现,如果把一个物体放在阳光下,那么形成的阴影边缘是模糊的。”
“因此格里马第猜想,光会不会和水波一样,也会绕过障碍物,从而跑到物体后面,造成明暗的分界面不是泾渭分明的。”
“于是,他做了一个实验,让一束光穿过一个小孔,照在暗室里的屏幕上。”
“结果却现,光通过小孔后,屏幕上的光影明显变宽。
这种现象和水波十分相似。”
“因此他认为:光可能是一种能够以波动形式运动的流体,并次提出【光的衍射】概念。”
“格里马第也成为光的波动学说的最早倡导者,打破了人们对于光粒子说的固有认知。”
教室内的众人全都安静地听着,他们被李奇维的简单易懂的语言折服,竟然对物理产生了一丝兴趣。
“随后,英国科学家胡克,继承了格里马第的思想,他进行了观察肥皂泡膜上颜色的实验,并提出光的颜色由其波动频率决定。”
“并且在1665年出版了《显微术》一书,明确支持光的波动说。”
“至此,当时的物理学家们普遍认为,光就是一种波,因为粒子无法解释衍射现象。”
“然而,上帝可能觉得这样太无聊了,想搅个局,于是伟大的牛顿爵爷横空出世。”
“其实牛顿一开始内心也是赞同光的波动说,但是因为被胡克歧视了,所以一气之下,就坚定地认为光是粒子。”
“在著名的三棱镜色散实验中,牛顿现白光是由不同颜色的光组成,并用微粒说解释了颜色组成。”
“然后他凭借强大的数学能力,硬生生用粒子解释了光的折射、反射、甚至是衍射。”
“最离谱的是,就连光既然是粒子,却为什么能透过玻璃,都被他用粒子说解释了。”
“牛顿认为,光是在以太中传播的,并乘着以太波飞行,以太波遇到玻璃后,会部分透射,导致上面的光粒子跟着一起透射。”
说到这里,教室内众人不得不佩服牛顿逆天的想象力。
“后来,胡克去世了,便没有人能争论过牛顿。”
“而且此时的牛顿,已经表了万有引力定律和三大运动定律,他就是物理学界的权威,无人敢撼动。”
“不过波动说后继有人,169o年,荷兰物理学家惠更斯表了《光论》,他用波动方程完美解释了反射,折射和衍射。”
“并且,他提出了一个尖锐的问题:如果说光是微粒,那为什么我们看不到两条光交叉时,生碰撞呢?”
“可惜,如此强有力的证据依然胜不了牛顿,因为1695年,惠更斯就去世了,此后再也没有人敢挑战牛顿了。”
“至此,牛顿的光粒子说就统治了整个18世纪。”
“牛顿、胡克、惠更斯之间关于光本质的争论,我称之为第一次波粒战争,以粒子说获胜而告终。”
“不过,粒子说的获胜不是全面的胜利,不能让所有人心服口服,因为人们只是屈服于牛顿的权威光环。”
“1727年牛顿去世后,物理学就一直不缺乏反抗权威者!”
“18o1年,英国物理学家托马斯·杨,不理解牛顿为什么非要绕来绕去,用力学解释光的衍射,无论怎么看,都是用波动解释更自然。”
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