牛顿发现光谱的过程，第一个发现光谱的科学家

作者/亚当罗杰斯译者/王万辉

牛顿对色彩与光的了解

1653年至1659年间的某个时候，英国格兰瑟姆的一个少年买了一个小笔记本。这个年轻人(药剂师学徒名叫艾萨克牛顿)在笔记本上写下了他正在学习的科学知识。

他给自己建了一个小画室，里面摆满了仪器设备，在笔记本上描述了如何使用这些仪器做实验，并记下了正在看的书的一些细节。这本书是约翰贝茨的《自然与艺术之谜》(自然和艺术的奥秘)，里面全是如何制作风筝和磨坊的说明。

对于牛顿来说，用颜料制作墨水和颜料的配方显然同样实用，因为他也勤勤恳恳地复制了这些内容。为了创造“海洋色”，将蓝靛植物浸泡在水中，然后加入铜蓝颜料，铜蓝颜料可以是蓝色的蓝铜矿或绿色的孔雀石。白种人肤色：用一层铅白加一点红丹装饰脸颊，阴影处用灯黑或安巴。如果人死了，就把铅白换成稀释的树莓汁和阴影中的靛蓝。牛顿也知道黑和白在一起是灰色的。

色彩的和谐。图//Pexels牛顿于1661年到达剑桥，当他开始大学生涯时，他对颜色和光的认识大概也就到此为止了。在欧洲的一些地方，相关知识大多是保密的，或者没有广泛传播。但是牛顿开始研究之后，他读了笛卡尔的著作和罗伯特波义耳在1664年出版的《关于色彩的实验与思考》(实验和想法触摸颜色)，其中强调至少在染色和绘画的过程中，任何人都可以从三原色中混合出所有的颜色。

然后在1665年，由于瘟疫，每周都有数千人死亡，剑桥大学取消了课程。然后牛顿回到了他母亲在伍尔斯索普的家，占据了一个小房间作为书房，做了几个书架，开始了一项定义现代颜色和光的概念的实验。

最初观察光的方式

现在你在想，故事终于要说到棱镜的实验了。但是你错了。现在还早。首先，牛顿会在自己的眼睛里插一根大针。

他想知道眼睛是怎么工作的，他自己也知道。于是，从使用的第一根手指，再换上黄铜片，他把它们一根一根插在眼球和周围眼眶骨之间。——我知道你的感受！3354然后按下你的眼睛，记录下你看到的：“幻觉”，他写道。

然后，牛顿进一步把它改成“大眼粗针”，放在眼球后面。他看到了很多圈，“用大眼粗针的针尖不停地揉眼睛，我看得最清楚”，如果我停止移动粗针，圈就会消失。

牛顿尽可能直直地盯着太阳，发现盯着太阳看后，明亮的物体看起来是红色的，而黑暗的物体看起来是蓝色的。只是在担心这实际上可能会伤害他的视力后，他才停止在自己身上做实验，并把自己关在黑暗的房间里几天，直到他的视力恢复。

6年后的1726年，牛顿告诉他的助手，只要他想一想，他仍然可以看到太阳的残像。

牛顿。图//Pixabay这些颜色和残像让牛顿想知道他脑海中看到的颜色和现实世界中的颜色各占多少。只有通过压力才能看到颜色，也就是说，当颜色实际上并不“存在”时才能看到颜色，这使得牛顿能够推断出“精神错乱和梦的本质关键”，他写道。

牛顿想知道光是如何产生颜色的，但他也意识到对这些颜色的感知是另一个关键因素。要产生色彩，不仅光和化学物质要共同作用，观看者的大脑也要配合。

牛顿当时也在读胡克的著作。罗伯特胡克是伦敦一群富人的“实验经理”，他们已经开始聚在一起讨论他们对“实验哲学”的共同想法。

1662年，这群英国人获得了他们创建的团体的授权，成立了皇家学会。三年后，虎克出版了《微物图誌》(缩微图)，该书(附有插图)详细描述了他通过新发明的精密设备看到的东西，这就是显微镜。

《微物图誌》很受虎克画的鳍、雪花等插画的欢迎。然而，牛顿认为，胡克对孔雀羽毛和玻璃片的彩虹般的颜色的观察甚至比那些插图更重要。在某种程度上，它们是彩虹，即使它们不是光被大气中的水分子折射的结果。这些现象背后还有更根本的原理。

00-1010棱镜。图//Pixabay在只有一个窗户的书房里，牛顿关上了百叶窗。

窗，然后跟法利希一样，在上面弄出了个小洞，使细长光束能照射进来。他将三稜镜设置好，让光在穿透后可以在宽达七公尺房间的另一头散开成彩虹的各种颜色，他记下看起来是蓝色的光线，偏折角度比看起来是红色的光线要大。

投射距离也导致牛顿看到的色彩散开成椭圆形，而不是紧密相连的圆形，这些有色光束之间的空间大到足以插入另一个稜镜。

第二个稜镜折射蓝光的角度比红光要大，但这些光没有再分离出其他颜色。蓝光就是蓝光，红光就是红光。如果再把另一个稜镜放置在两个稜镜中间，使发散的光束再次聚合，将产生不同的效果。

「多个稜镜产生的红光、黄光、绿光、蓝光、紫光混杂在一起，就会出现白光。」牛顿意识到，三稜镜不是藉由改变白光来产生色彩，白光早已透过某种方式，把所有这些色彩混合起来了。

我在此应该要指出，这项实验听起来很困难，也确实是如此。我买了几个品质不错的三稜镜（不像我，牛顿那时可没有亚马逊网路商店），然后把办公室的门窗都关起来，就跟牛顿当时做的一样。

我在百叶窗上拉开一个缝，设法在墙上投射出一道彩虹。但要对齐两个稜镜，让色彩散开来，实在很难办到。我想，这恐怕一定得有某种天分才做得到。

——摘自《全光谱》，2021 年 12 月，商业周刊。

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