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从人类文明诞生以来,有不计其数的卓越人物凭借他们的聪明才智推动着人类的历史进程。
牛顿,一定占据着重要的地位。
可惜的是,绝大多数人的印象集中于牛顿所发现的万有引力定律、物体运动三大定律,
这基本是现代世界的模型,是全世界的物理课都必学的常识。
我们无法想象如果没有牛顿,这个世界将会是什么蒙昧状态。
但大多数人可能不知道他还对光学也有着深入的研究。
他用一个玻璃棱镜把一束阳光分解成所有可见的颜色,就像彩虹一样。
这一行动也是色光学的开端。
那么他是如何发现这一现象的?怎么进行实验的?
为做光学实验,听说牛顿曾将粗针插入眼球,这是“拼了”还是“傻了”?
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1665年的英国,一个普通的大学生艾萨克・牛顿,正以一种近乎疯狂的方式开启自己的科学探索之旅。
那时的牛顿只有22岁,在剑桥大学读大三。
他性格孤僻暴戾,考试不及格并非因为智力不足,而是对许多书上的知识不屑一顾。
一次,一个男同学莫名其妙地踢了他一脚,这彻底激怒了牛顿。
他将对方约到附近教堂,即便对方人高马大,牛顿依然毫不畏惧地一顿暴揍,直到对方不停求饶。
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这个男同学不仅激怒了牛顿,还错误地认为牛顿成绩差是因为脑子不好。
为了打他的脸,牛顿勉为其难地开始努力学习,很快成绩就稳定在全校前茅。
但他对书本知识的态度依旧没有改变,仍然觉得书上有太多落后的知识配不上自己学。
此时的欧洲正处于启蒙运动初期,知识权威仍牢牢掌握在宗教神学手中,人们对自然的认知充满谬误。
而牛顿,这个充满竞争意识的年轻人,在学生之中已经找不到对手,
于是他决定在光的本质这一问题上驳倒同时代最伟大的学者笛卡尔。
笛卡尔虽已去世十多年,但他作为名震世界的数学家、哲学家和科学家,代表着诸多领域的最新权威。
他开创了坐标几何,说出了 “我思故我在”,还推导出光的折射定律。
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在笛卡尔看来,世界由看不见的微观粒子构成,光没有实体。
是一种能瞬间穿过这些粒子的压力。
这种压力能改变微观粒子,从而让我们看到色彩。
换句话说,光是纯洁的、无色的,我们能看到光和色彩是因为我们的眼球接收到了压力。
为了验证笛卡尔的学说,牛顿展开了一场令人震惊的实验。
他先用硬币,后改用粗针,插入自己的眼球和眼眶之间,并不断尝试从不同角度向内戳。
虽然他真的看见了不同颜色的圆圈,但这只眼睛的视力也严重受损。
这次实验虽然过于主观,既不能证伪笛卡尔的理论,也无法发现光和色彩的本质,但牛顿的勇气和探索精神却可见一斑。
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不幸的是,灾难降临。
1665年,英国爆发瘟疫,大学关闭,牛顿不得不回到家乡躲避瘟疫。
在乡下,没有导师指导,没有大学里专业的实验室和器材可用,牛顿的实验中断了。
更糟心的是,这个曾经的家对牛顿来说没有温馨,只有不好的回忆。
牛顿出生于22年前,那时他的父亲已经去世,他将一辈子见不到自己的爸爸。
而母亲在他三岁时弃养他,转身奔向新的丈夫和家庭。
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他曾在日记里发狠:
威胁我的继父和生母,要把他们连同房子一起烧掉。
这样的家庭氛围对牛顿日后的性格产生了很大影响,他变得越来越内向孤单,不喜与人交往。
之后牛顿在辗转和孤独中长大,逐渐形成了孤僻、攻击性强的性格。
他的世界似乎只有他自己,这种性格源于他习惯了不被爱,也源于他曾饱受伤害。
但转机往往在最意想不到的时候出现。
一天,牛顿在集市闲逛,看到了一个三棱镜结构的儿童玩具。他立马买回家,认真打磨。
在所有人看来,光都是不可拆分、无从下手的分析对象,但牛顿却看到了棱镜的潜力。
他准备在乡下的家中完成自己的光学实验。
牛顿准备好一个足够漆黑的房间,架设好打磨完成的棱镜。他通过一个小孔让一束白色的阳光照射到棱镜上,试图把光拆开。
几十年前,笛卡尔也曾用棱镜观察光的色散,但并没有带来关于光的本质的新认识。
而这一次,牛顿精心打磨的棱镜将为他打开新世界的大门。
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这天天气非常炎热,实验开始时牛顿已经满脸汗水。
这次实验及后续推理将彻底推翻几千年来对光的认识。
牛顿向人们展示了自然光由有色光组成,光是有实体的,颜色现象来自不同光的固有特性。
从此,光学和色彩理论开启了新纪元。
这个年轻的大学生,一直以来习惯了自己的眼中只有自己。
但从那天起,整个科学界的目光都必须聚焦于他。
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牛顿并没有满足于在光学领域的成就。
他随后把自己的光学研究带入天文学领域,靠研磨透镜的经验发明了反射式望远镜。
这个长度只有传统望远镜十分之一的发明,却将更清晰的宇宙图景第一次展现在世人面前。
牛顿也凭借这个发明获得英国皇家学会的邀请,以“仅一票反对票”的极高通过率加入皇家学会。
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每个人的性格都会经历一段成长与变化的过程。
如今,许多人因为牛顿与他人之间的激烈争执而质疑甚至否定他的人格魅力。
牛顿在年轻时曾写下这样一段话:
我未来的道路该如何抉择?我是否应该结束这一切的纷争?我唯有泪水满面,却不知何去何从。
这无疑是每个年轻而脆弱的灵魂都可能经历的迷茫与无助。
当牛顿在内心深处追问自己应当何去何从时,他毅然决然地选择了科学这条道路。
在科学的世界里,他找到了自己的存在价值与安全感,并取得了举世闻名的成就。
毕竟,牛顿自己就已经用实际行动证明:争论与攻击并不能解决问题,唯有爱才能填补内心的缺失,塑造完美的人格。
从一个性格孤僻的大学生,到敢于挑战权威的科学先锋,再到引领科学革命的巨匠,
他的每一步都走得艰难而坚定。
他的疯狂实验、在灾难中的坚持以及对科学的执着追求,都为后人树立了榜样。
科学的进步往往需要勇气、坚持和创新。
在面对权威时,要有敢于质疑的精神;
在遭遇困难时,要有不屈不挠的毅力;
在探索未知时,要有开拓创新的勇气。
只有这样,我们才能在科学的道路上不断前行,为人类的进步做出更大的贡献。
(文本来源:@迷因水母 的视频内容)