2015-镜子的历史-第17节
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远镜（17至34英尺长）观测，发现了土星的四个新的卫星，而且还观测到土星的光环有一个断裂处，此后这个断裂处即被称为“卡西尼环缝。” 1666年，法国皇家科学学会在巴黎成立，学会的缔造者克里斯蒂安·惠更斯也搬到了巴黎。
随着太空中的一个接一个的重大发现，在显微镜世界也有了奇妙的揭示。1665年，英国皇家学会的缔造者之一罗伯特·胡克（Robert Hooke）发表了《微观画集》。在画集中，他向人们揭示了巨大的昆虫、森林面积大小的霉菌和软木切片中微小蜂房状的空腔。他将这些空腔称之为“细胞，”因为它们使他想起了修道院里细胞似的小房间。不幸的是，胡克的组合显微镜（用两个或者三个透镜）受色差的影响很大，而每加上一层透镜效果就更差。正因为这样，一位荷兰布商安东尼·范·列文虎克可以用他的小型单独透镜显微镜更好地看到“微动物”如原生动物、细菌和精子细胞，这一点胡克也不得不承认。不过，他很是憎恶范·列文虎克的小显微镜，认为那东西“对我眼睛是一种亵渎。”在胡克的一生中，许多事情和许多人都令他憎恶。
胡克于1635年生于怀特岛的一个牧师家庭。胡克学习神学时经常头部剧痛，但是他却是机械力学的天才。在牛津，胡克作为罗伯特·玻意耳（Robert Boyle）的助手，制作了一个管用的气泵来产生真空。1662年，当英国皇家学会成立时，胡克被任命为负责试验的主任。他给以后举行的各种会议作了数百场科学演讲和奇妙的力学演示。胡克是一位杰出的试验家，但对理论却不屑一顾。他的这种对抗态度使得许多人远离他，其中包括可怜的老赫维留。胡克对赫维留的所谓肉眼观测方法尤为斥责。
胡克的好战态度某种程度上可能源于他的体貌。一位相识写道，“他只不过是个普通身材的人，而且有点儿驼背。” 很显然他患有脊柱侧突。住在伦敦的以日记著称的文学家塞缪尔·佩皮斯（Samuel Pepys）对他的观察是，“他是我所见到的全世界所有人中最才华横溢但又给人以最少许诺的人。”
胡克所发表的思想的实验涉及的内容繁多，包括输送血液、力学、地图绘制、皮肤移植、光学、植物学、地质学、钟表、发动机、望远镜和显微镜。他在《微观画集》中提出一种关于光的模糊理论，给其下的定义是“脉冲的运动。”他写的内容还包括肥皂泡、薄云母片和两层玻璃中间的空气所闪现的光彩反射现象，不过，他对这些颜色的解释却不能令人信服。为了减短折射望远镜荒唐的焦距长度，胡克建议在一个较短的望远镜里用两个或者三个平面透镜将所需要的长光束反弹开，但是他却从没有制作过任何工作模型。
与此同时，在苏格兰，詹姆斯·格雷果里（James Gregory）在主抛物镜里钻了一个孔从而使梅森的反射望远镜思想重新流行起来。1663年，格雷果里发表了论文《光学的进展》。他写道，“在某种年轻人特有的冲动所驱使下，我开始了对光学原理的推测，其中最主要的工作就是演示望远镜。” 这位25岁的年轻科学家对光束的反射和折射列举了59次的定理之后，提出了用一个小的附属凹形椭圆面透镜的方法。这面凹形椭圆面透镜将光束再次反射到主透镜孔中间的椭圆的第二个焦平面上，然后再反射到目镜上。
格雷果里请伦敦的一位光学家制作这种镜子，但是结果却很令他失望。他希望找到意大利的工匠来制作他要求的精巧的镜子，因此在1664年只身来到罗马和帕多瓦。他放弃了对望远镜的研究，在帕多瓦大学学起了数学，最后回到苏格兰讲授数学。在苏格兰，他将一根鸟的羽毛放在了第一个衍射光栅里。“让阳光通过一个小孔进入一个漆黑的屋子里，并在小孔处放一根羽毛…结果就是在对面的墙上或者白纸上显示出许多小圆圈和椭圆形圈…（在中间的）一个圆圈有些白，所有其它的都呈各种颜色。” 但这是为什么？
1660年代，随着科学家努力改进望远镜和显微镜的势头，对光束特性的研究也迅猛地发展起来。博洛尼亚大学的数学教授，耶稣会修士弗朗西斯科·格里马尔迪神父（Father Francesco Maria Grimaldi）死于1663年，在他死后两年，他的著作《关于光束、色彩、彩虹和其他有关题目的物理和数学论文》才得以出版。他写道，尽管光束是一种非常普遍的现象，“但是要解释它的特性却是极其艰难的任务。”格里马尔迪证明，光束不仅能够被反射和折射，而且还能被衍射。衍射这个词是他发明的，是用于解释一种现象：当他将一个小的不透明物体放在从一个针孔射进来的光束前时所发生的情形。因为光束是直线运行，因此他期待在一个以数学精确度预算出来的轨道上应该出现一条清晰的暗影线。相反，那条暗影却比他计算的要大也更加扩散，而且暗影的某些部分还带有色彩。“有好几条彩色光线，使得每条线的中间看上去都是纯白色，而在边缘都有色彩，在暗影附近边缘的色彩总是蓝的…而在远端边缘的色彩总是红色。”
格里马尔迪不清楚这是什么原因，但是他意识到，颜色不是某种特定物体的内在特性。这是光的某种特殊的活动。“光束是某种流体，运行速度极快，有时候以波的形式穿过一个透明物体。” 因此，当你看到一只蓝色鸣鸟时，它的颜色是蓝色，那并不是因为它的羽毛的内在颜色就是蓝色，而是因为进入你的眼睛的光束在告诉你的大脑那是“蓝色。” 还有，鸽子和孔雀五彩缤纷的羽毛还在某种程度上改变了那个信息，这样，被反射的光束有时候是一种颜色，有时候又是另一种颜色。
第三部分 理性的镜子第35节 艾萨克·牛顿制作望远镜
格里马尔迪的书在意大利出版的同一年，22岁的艾萨克·牛顿从剑桥大学获得了学士学位。这时，年轻的牛顿在颜色的特性方面已经得出了和格里马尔迪差不多相同的结论。牛顿于1642年圣诞节时早产出生，在他出生之前几个月，他不识字的父亲已经死去。家里人并没有期待牛顿能够活下来。他竟然活了下来，但是三年后却被母亲遗弃。他母亲嫁给了年龄长得多的巴纳巴斯·史密斯牧师大人，而这位牧师大人却不许她带孩子过来。
牛顿由住在附近乌尔索普家庭农场的外祖母抚养。孤单、内向的艾萨克玩着家里做的玩具并冥想着一些复仇的怪念头。他制作了一个小型的由老鼠驱动的碾磨机，还有日晷和让邻居怕的要命的带火的风筝。艾萨克后来向报界坦白说，他10岁时曾“威胁把他们（他的母亲和继父）烧死，把他们住的房子也烧毁。”他发现自己“很恶毒，竟然希望某人去死。” 第二年，令他痛恨的史密斯牧师大人死了，他母亲又搬回来住，同时还带来了三个异父同母的弟弟和妹妹。年轻的艾萨克很快被送到格兰瑟姆的一家私立寄宿学校学习。在学校里，他学习成绩优秀，但是却仍然孤独无比，没有任何朋友。1661年，他去了剑桥大学读书。
牛顿很讨厌他的第一个室友。他的同学约翰·威金斯同样也不喜欢他，但是当他注意到艾萨克“孤独沮丧地”走路时，就建议他们两人在一起行动。这种搭伴的安排一直持续了差不多20年时间。威金斯一定是个很能容忍的伙伴，因为牛顿对事物着迷的特性、做十分奇怪的实验而且起居的时间没有一定，这些都使他成为一个不好忍受的伙伴。1663年夏天，牛顿在附近的斯陶尔布里奇集市上散步，买了一本关于占星术的书。他读这本书时发现，他的数学知识不够，因此不能读懂天体的合取。这使他最终学习起了欧几里得的《几何原本》。接着，他又开始学习开普勒、伽利略、笛卡尔等人的著作。
牛顿在读笛卡尔的著作时发现了一个和他志趣相合的精灵，这个精灵和他一样也对光束着了迷。牛顿曾说过，真理对他来说就是“沉默和不间断思考的产物，”笛卡尔也同样这么认为。然而，牛顿比这位法国哲学家更明显地依靠试验来为他的冥思苦想提供适当的数据。牛顿在试图理解光学的含义时，不停地看太阳在镜子里的反射，以便获得奇怪的残留影像。接着他“就把眼睛转向屋子里的黑暗角落，眨眨眼来观察所得到的印象、包围着这层印象的一圈圈的色彩、这些色彩如何逐渐地衰弱最后完全消失掉。”他反复这么做几乎把自己的眼睛弄瞎。
牛顿仍对奇妙的视觉现象迷惑不解，就小心翼翼地将一个薄薄的小刀片插入自己的眼角。“我将小刀片插入我的眼睛和骨头之间，尽量往眼球后面延伸：用刀片的末端压迫我的眼睛（为的是使眼球弯曲），结果出现了好几个白色、黑色和其它色彩的圆圈。” 在另一项实验中，他透过一支羽毛观看落日（和詹姆斯·格雷果里做的实验一样），发现了“光辉灿烂的色彩。”
在1664年8月斯陶尔布里奇的集市上，牛顿买了一个玻璃棱镜。毫无疑问，他得到了笛卡尔将太阳光分成光谱色彩实验的灵感。大约在这个时候，牛顿也开始了彻夜观测天空。12月10日，他看到了一颗彗星。一周之后，另一颗彗星在凌晨4：30出现。他连续每天夜里都进行观测，从圣诞节到他的22岁生日，一直到一个月之后这颗彗星完全消失为止。牛顿急需一架望远镜，但是因为他买不起，就决定自己制作一架。他随即开始自己研磨透镜。他对模糊的镜片和周围令他困惑的光环很不满意。为了避免球面像差，他试图研磨非球面透镜（即笛卡尔所建议的双曲面或者椭圆面透镜），但是他却计算不出如何来做。
为了转换一下思维，牛顿摆弄起棱镜来。他将屋子捂得严严实实，漆黑一片，只在窗户上开个小孔，让一束光进入到黑暗中。他将棱镜放在光的入口处，发现在远端墙上“看到所产生的生动鲜艳的色彩很是一件令人愉悦的事情。” 但是这时他也注意到了某种奇怪的东西。“看到它们是长椭圆形令我很吃惊，因为根据折射的原理，我原来想它们应该是圆形的。”圆球状的白光被抻长了，成为了五彩缤纷的彩虹，竟比他料想的长了四倍。
牛顿将一个凸透镜放在棱镜所产生的彩虹光束里。当凸透镜重新将光束聚集时，光束在聚焦处再次变成白色，然后才带有各种色彩地向外延伸。这是否表明太阳光其实就是各种色彩光线的聚合，而每一束色彩光线又是以不同的角度折射过来的呢？牛顿又买了一个棱镜。他将这个棱镜以180度的角度与第一个棱镜相对，这时，长椭圆形的彩虹再次汇聚到一起，成了一个圆形的白色光束。
牛顿后来回忆道，“我开始怀疑，光线在通过棱镜之后是否是以曲线运行的。” 他毫无疑问受到了笛卡尔网球比喻的影响。他回忆说，“我经常看到网球是被一种斜拍子击打的，这可以描述这种曲线。” 但事实并不这样。很简单，把一些粉笔灰撒在空中，就可以看到光是以直线运行的。
接着，牛顿开始做他称之为的最关键的实验。他在第一个棱镜的外边放了一块中间钻有孔眼的板子。在12英尺外的地方，他又放了一块板子，上面也钻有一个孔眼。最后，他将第二个棱镜放在第二块板子的外面，其位置正好能将光束的一种颜色截住，并将其投放到墙上。牛顿慢慢转动在太阳光束中的第一个棱镜的轴，先是将一种颜色，然后是另一种颜色穿过第二块板上的圆孔。当一条单一色彩的光束通过第二个棱镜折射时，光束并没有变长，却在墙上形成了一个大概圆形的色彩光束。但事情并不这么简单。当他从红色继续到桔红色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝和紫色时，小球状的光束逐渐爬到墙上，这样，这些色彩光束在一起时就会形成他最初看到的长椭圆形的彩虹。
牛顿从这些试验中得出结论，“光是由不同的可折射的光线组成的。不管它们的射入角（它们射入棱镜的角度）有什么不同，根据它们的可折射度，它们都会传射到墙壁上的各个部分。牛顿终于领悟了这个令他惊讶的现象，就不再研磨非球面体的透镜了。“当我明白这个道理时，我就放下了研磨玻璃的工作；因为我看到，所谓完美的望远镜都是有限度的，这并不是因为缺少完美的玻璃器件，而是因为光本身就是不同的可折射光线的混杂组合。” 这一现象解释了色差的问题。牛顿发现色差的效果远远超过了球面像差的效果。“不仅这样，我在想，发现了不同的可折射性真令我欣慰。望远镜应�
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