浙江大學(xué)沈元壤教授：今天講的是光的故事。光，大家都很熟悉，它照亮了我們的世界，讓地球有了溫暖，維持著我們的生命。人跟動(dòng)物的區(qū)別，就是人會(huì)思考，思考得很深，所以一般人就不會(huì)簡(jiǎn)單滿(mǎn)足于看到光，而是想怎么樣去利用光，這是一個(gè)充滿(mǎn)了傳奇的故事。

　　幾千年前，人們相信眼睛會(huì)“放光”

　　3000多年前，古希臘出現(xiàn)自然哲學(xué)，只要你大膽假設(shè)，能夠自圓其說(shuō)，不需要求證就能讓人相信。當(dāng)時(shí),人們認(rèn)為世界由四種元素構(gòu)成，它們分別是：火、空氣、土和水。基于這種認(rèn)知，以畢達(dá)哥拉斯(Pythagorus 582-504 BC)為代表的哲學(xué)家們認(rèn)為，視覺(jué)的產(chǎn)生是由于人眼發(fā)射出的火焰遇到了物體，反射得到的。幾何學(xué)鼻祖歐幾里得則提出，光一定是走直線(xiàn)的。他在著作《Optica》中闡明了幾何光學(xué)的基本原理。在此之后的一些哲學(xué)家則認(rèn)為，光是由微小的顆粒組成，并具有無(wú)限大的傳輸速度。

　　此后，長(zhǎng)達(dá)十幾個(gè)世紀(jì)中，包括隨之而來(lái)的中世界的歐洲文化 “黑暗時(shí)代”(5-14世紀(jì))， 光學(xué)沒(méi)有太多進(jìn)展。期間，最引人注目的工作來(lái)自于一位阿拉伯哲學(xué)家與科學(xué)家，Ibn Al-Haytham (965-1040 AD)。他提出人能夠看到物體，是因?yàn)楣膺M(jìn)入了人眼;光是由一系列微小顆粒構(gòu)成;光的折射是由于光在不同介質(zhì)中傳輸速度不同造成的。他也是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。他通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了小孔成像——(通過(guò)一個(gè)小孔，在孔一側(cè)的物體可以在另一側(cè)的顯示屏上成倒像)。所以他是小孔照相機(jī)的發(fā)明者。

　　從自然哲學(xué)到自然科學(xué)

　　文藝復(fù)興(1450-1630 AD)的到來(lái)終結(jié)了黑暗的中世紀(jì)。在隨后的兩個(gè)世紀(jì)(15-16世紀(jì))中，失落的知識(shí)被逐漸恢復(fù);而在17世紀(jì)，開(kāi)始有大量的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與理論推導(dǎo)，科學(xué)就此蓬勃發(fā)展。在這一時(shí)期，人們不再滿(mǎn)足于大膽假設(shè)，而是要求必須小心求證。自然哲學(xué)開(kāi)始轉(zhuǎn)移成自然科學(xué)。光學(xué)作為自然科學(xué)的前沿學(xué)科帶動(dòng)了自然科學(xué)的發(fā)展。

　　開(kāi)普勒天體運(yùn)動(dòng)三定理大家都聽(tīng)到過(guò)、學(xué)到過(guò)，其實(shí)開(kāi)普勒對(duì)光學(xué)的貢獻(xiàn)也很大。開(kāi)普勒提出，我們的眼睛是個(gè)凸透鏡，我們看到的景象其實(shí)是倒影，而不是原來(lái)的景象。他也解釋了為什么會(huì)有遠(yuǎn)視和近視，但沒(méi)有試驗(yàn)證明。一直等到笛卡爾(Descartes)把牛的眼睛挖出來(lái)當(dāng)成凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，才證明了這個(gè)假說(shuō)。

　　伽利略大家也都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，他向別人學(xué)習(xí)制作了一臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡，因此看到了木星有四個(gè)衛(wèi)星，這是人類(lèi)天文學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始。伽利略提倡科學(xué)要依賴(lài)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，因此被尊為實(shí)驗(yàn)科學(xué)的鼻祖。

　　之后，在光學(xué)的研究上,科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了折射定理。當(dāng)時(shí)，大家認(rèn)為白光是最純的光，如果白光受了污染就會(huì)出現(xiàn)顏色。比如白光經(jīng)過(guò)棱鏡會(huì)折射出很多顏色。但是白光經(jīng)過(guò)小孔或者狹縫的時(shí)候，也會(huì)看到透射顏色出現(xiàn)，這個(gè)大家都不能解釋。1676年，羅默(Romer)第一次通過(guò)天文觀察測(cè)出了光的速度，證明了光的速度是有限的，而不是無(wú)窮大。這些都是自然哲學(xué)邁向自然科學(xué)的起點(diǎn)。（節(jié)選）在職研究生網(wǎng)