《近代物理學發(fā)展史》讀書報告

《近代物理學發(fā)展史》讀書報告
09349020001 王安立 八年制臨床醫(yī)學（二軍大）
17世紀的世界，似乎仍然沉浸在z-教與愚昧之中。然而幾乎與此同時，上帝賜予了人類有史以來最好的一件禮物：她如同一顆閃爍的星宿照亮了黑暗的地平線，卻又不是一顆一閃即逝的流星。她讓我們重新認識了這個我們幾千年賴以生存的世界。在我們面前出現(xiàn)了這樣一座華美的宮殿——物理學。
首先，本書就提及我們生活中再常見不過的事務——光。我們對于它很熟悉，然而又很陌生，因為沒有人知道它到底是什么。我們的先驅(qū)提出了種種假設：
“古希臘時代的人們總是傾向于把光看成是一種非常細小的粒子流，換句話說光是由一粒粒非常小的“光原子”所組成的。這種觀點一方面十分符合當時流行的元素說，另外一方面，當時的人們除了粒子之外對別的物質(zhì)形式也了解得不是太多。這種理論，我們把它稱之為光的“微粒說”。微粒說從直觀上看來是很有道理的，首先它就可以很好地解釋為什么光總是沿著直線前進，為什么會嚴格而經(jīng)典地反射，甚至折射現(xiàn)象也可以由粒子流在不同介質(zhì)里的速度變化而得到解釋。但是粒子說也有一些顯而易見的困難：比如人們當時很難說清為什么兩道光束相互碰撞的時候不會互相彈開，人們也無法得知，這些細小的光粒子在點上燈火之前是隱藏在何處的，它們的數(shù)量是不是可以無限多，等等。

當黑暗的中世紀過去之后，人們對自然世界有了進一步的認識。波動現(xiàn)象被深入地了解和研究，_是一種波動的認識也逐漸為人
……（新文秘網(wǎng)http://jey722.cn省略985字，正式會員可完整閱讀）……　
論文，名字叫做《關于光與色的新理論》。牛頓當時才30歲，剛剛當選為皇家學會的會員。這是牛頓所發(fā)表的第一篇正式科學論文，其內(nèi)容是關于他所做的光的色散實驗的，這也是牛頓所做的最為有名的實驗之一。實驗的情景在一些科學書籍里被渲染得十分impressive：炎熱難忍的夏天，牛頓卻戴著厚重的假發(fā)呆在一間小屋里。四面窗戶全都被封死了，屋子里面又悶又熱，一片漆黑，只有一束亮光從一個特意留出的小孔里面射進來。牛頓不顧身上汗如雨下，全神貫注地在屋里走來走去，并不時地把手里的一個三棱鏡插進那個小孔里。每當三棱鏡被插進去的時候，原來的那束白光就不見了，而在屋里的墻上，映射出了一條長長的彩色寬帶：顏色從紅一直到紫。牛頓憑借這個實驗，得出了白色光是由七彩光混合而成的結(jié)論。

然而在這篇論文中，牛頓把光的復合和分解比喻成不同顏色微粒的混合和分開。胡克和波義耳正是當時評議會的成員，他們對此觀點進行了激烈的抨擊。胡克聲稱，牛頓論文中正確的部分（也就是色彩的復合）是竊取了他1665年的思想，而牛頓“原創(chuàng)”的微粒說則不值一提。牛頓大怒，馬上撤回了論文，并賭氣般地宣稱不再發(fā)表任何研究成果。

其實在此之前，牛頓的觀點還是在微粒和波動之間有所搖擺的，并沒有完全否認波動說。1665年，胡克發(fā)表他的觀點時，牛頓還剛剛從劍橋三一學院畢業(yè)，也許還在蘋果樹前面思考他的萬有引力問題呢。但在這件事之后，牛頓開始一面倒地支持微粒說。這究竟是因為報復心理，還是因為科學精神，今天已經(jīng)無法得知了，想來兩方面都有其因素吧。不過牛頓的性格是以小氣和斤斤計較而聞名的，這從以后他和萊布尼茲關于微積分發(fā)明的爭論中也可見一斑。

但是，一方面因為胡克的名氣，另一方面也因為牛頓的注意力更多地轉(zhuǎn)移到了運動學和力學方面，牛頓暫時仍然沒有正式地全面論證微粒說（只是在幾篇論文中反駁了胡克）。而這時候，波動方面軍開始了他們的現(xiàn)代化進程--用理論來裝備自己。荷蘭物理學家惠更斯（Christiaan Huygens）成為了波動說的主將。

惠更斯在數(shù)學理論方面是具有十分高的天才的，他繼承了胡克的思想，認為光是一種在以太里傳播的縱波，并引入了“波前”的概念，成功地證明和推導了光的反射和折射定律。他的波動理論雖然還十分粗略，但是所取得的成功卻是杰出的。當時隨著光學研究的不斷深入，新的戰(zhàn)場不斷被開辟：1665年，牛頓在實驗中發(fā)現(xiàn)如果讓光通過一塊大曲率凸透鏡照射到光學平玻璃板上，會看見在透鏡與玻璃平板接觸處出現(xiàn)一組彩色的同心環(huán)條紋，也就是著名的“牛頓環(huán)”（對圖象和攝影有興趣的朋友一定知道）。到了1669年，丹麥的巴塞林那斯(E.Bartholinus)發(fā)現(xiàn)當光在通過方解石晶體時，會出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象�；莞箤⑺睦碚搼糜谶@些新發(fā)現(xiàn)上面，發(fā)現(xiàn)他的波動軍隊可以容易地占領這些新辟的陣地，只需要作小小的改制即可（比如引進橢圓波的概念）。1690年，惠更斯的著作《光論》（Traite de la Lumiere）出版，標志著波動說在這個階段到達了一個興盛的頂點。

不幸的是，波動方面暫時的得勢看來注定要成為曇花一現(xiàn)的泡沫。因為在他們的對手那里站著一個光芒四射的偉大人物：艾薩克•牛頓先生（而且馬上就要成為爵士）。這位科學巨人--不管他是出于什么理由--已經(jīng)決定要給予波動說的軍隊以毫不留情的致命打擊。為了避免再次引起和胡克之間的爭執(zhí)，導致不必要的誤解，牛頓在戰(zhàn)術上也進行了精心的安排。直到胡克去世后的第二年，也就是1704年，牛頓才出版了他的煌煌巨著《光學》（Opticks）。在這本劃時代的作品中，牛頓詳盡地闡述了光的色彩疊合與分散，從粒子的角度解釋了薄膜透光，牛頓環(huán)以及衍射實驗中發(fā)現(xiàn)的種種現(xiàn)象。他駁斥了波動理論，質(zhì)疑如果光如同聲波一樣，為什么無法繞開障礙物前進。他也對雙折射現(xiàn)象進行了研究，提出了許多用波動理論無法解釋的問題。而粒子方面的基本困難，牛頓則以他的天才加以解決。他從波動對手那里吸收了許多東西，比如將波的一些有用的概念如振動，周期等引入微粒論，從而很好地解答了牛頓環(huán)的難題。在另一方面，牛頓把粒子說和他的力學體系結(jié)合在了一起，于是使得這個理論頓時呈現(xiàn)出無與倫比的力量。

這完全是一次摧枯拉朽般的打擊。那時的牛頓，已經(jīng)再不是那個可以在評議會上被人質(zhì)疑的青年。那時的牛頓，已經(jīng)是出版了《數(shù)學原理》的牛頓，已經(jīng)是發(fā)明了微積分的牛頓。那個時候，他已經(jīng)是國會議員，皇家學會會長，已經(jīng)成為科學史上神話般的人物。在世界各地，人們對他的力學體系頂禮膜拜，仿佛見到了上帝的啟示。而波動說則群龍無首（惠更斯也早于1695年去世），這支失去了領袖的軍隊還沒有來得及在領土上建造幾座堅固一點的堡壘，就遭到了毀滅性的打擊。他們驚恐萬狀，潰不成軍，幾乎在一夜之間喪失了所有的陣地。這一方面是因為波動自己的防御工事有不足之處，它的理論仍然不夠完善，另一方面也實在是因為對手的實力過于強大：牛頓作為光學界的泰斗，他的才華和權威是不容質(zhì)疑的。第一次微波戰(zhàn)爭就這樣以波動的慘敗而告終，戰(zhàn)爭的結(jié)果是微粒說牢牢占據(jù)了物理界的主流。波動被迫轉(zhuǎn)入地下，在長達整整一個世紀的時間里都抬不 ……（未完，全文共15378字，當前僅顯示2766字，請閱讀下面提示信息。收藏《《近代物理學發(fā)展史》讀書報告》）