牛顿分光的图，没有告诉你什么？ | 科技袁人

  

有一幅著名的图片，牛顿用三棱镜把白光分成多种颜色的光。然而，由此就足以说明白光是由多种单色光组成的吗？其实不足以。我的朋友、华东理工大学理论物理教授廖玮博士写了一本书《科学思维的价值》，其中阐述了这个问题（科学思维的价值：物理学的兴起、科学方法与现代社会 | 廖玮）。

实际上，早在牛顿之前，人们就注意到了白光通过棱镜后会呈现出彩虹的所有颜色，所以这根本不是牛顿的发现。牛顿的贡献是对这个现象的解释。

笛卡尔早就提出了一种解释：白光是纯净物，它的颜色被棱镜转化。这个观点得到了广泛认可，并且与直观感觉符合得很好。但牛顿提出了另一种解释：白光是混合物，棱镜把它分解成不同颜色的光。

如何判断哪种解释对呢？牛顿做了后续的实验：一，把三角棱镜产生的光谱投射到一个平板上；二，在平板上开小孔，使不同颜色的光通过不同的小孔，控制小孔的开合，一次只允许一种颜色的光通过小孔；三，把通过小孔的光投射到第二个棱镜上。

假如笛卡尔的解释是正确的，即棱镜会改变光的颜色，那么单色光通过第二个棱镜后又会变成多个颜色的光。而假如牛顿的解释是正确的，那么单色光通过第二个棱镜后仍然会保持同样的颜色。

实验结果是什么呢？光的颜色没有变化。这就排除了第一种解释，证实了第二种解释。

现在大家明白了吧，什么叫做科学思维？一个理论绝不是看上去有理、跟实验符合就足以成立的，还需要判决性的实验来排除跟它竞争的理论。如果你明白这一点，你的思维水平就超过了90%的人。

牛顿的思维还不止于此。他还得出结论：使用棱镜折射的望远镜会有折射造成的色差效应，会对大型望远镜造成严重影响。为回避这一问题，他设计了全反射望远镜。

由此可见，科学思维不但能坐而论道，还能起而行之，得出有实际意义的指导意见。如果你明白这一点，你的思维水平就超过了99%的人。

作者简介：本文作者袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学院科学传播研究中心副主任，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，中国科普作家协会理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。

责任编辑：祝阳