来源:把科学带回家
作者:Ziv
艾萨克·牛顿,历史上最伟大的物理学家、数学家、天文学家、剑桥大学三一学院院士、神学家、炼金术士、作家,最后一位巫师,前英国皇家铸币厂厂长……
他的万有引力定律解释了海水为什么有涨有落,天上为什么有流星,他和莱布尼茨一起发展了无穷小微积分。他的成就还有很多很多。牛爵士,凭借一身学识成为不少人中学到大学时期,午夜梦回时依然魂牵梦绕的人。他被苹果砸过头(传说罢了),还为了科学把针放进了自己的眼睛(这是真的)。在牛顿之前,人们一直为光本身到底有没有颜色争论不休。有人觉得光是没有颜色的,它穿过不同介质才带有不同的颜色。当时的科学家知道彩虹是光透过雨滴形成的,但是他们不知道为什么彩虹有这么多颜色。牛顿在剑桥大学学习时,普遍的理论是认为水以某种方式给阳光染上了不同的颜色。他使用一盏灯和一个棱镜演示了光的色散,当透明的光穿过棱镜,彩虹出现了。牛顿解释是因为不同波长的光折射角度不同,但是很多科学家仍然认为是棱镜给光赋予的颜色。不同颜色的光的折射率与波长有关(图片来源:wiki)然后牛顿又用了第二个棱镜,将这束光重新汇聚成了白光,证明了光本身就具有颜色。牛顿相信亲身实验得来的结果远比书上的经验更真实,所以他致力于亲身实践一切可能的研究,“亲身”也包括把自己当成研究对象。“我把一个bodkin(类似锥子的东西,要更钝一些)放在我的眼球和骨头之间,尽量让它靠近眼球的后部。然后用bodkin的末端按压我的眼球,眼前出现了几个白色、黑色和彩色的圆圈。当我持续用bodkin的末端摩擦眼球时,圆圈就会变得模糊,甚至完全消失,直到我转动眼球,或者移动bodkin,它们才又出现。”牛顿做这个实验,是为了证明眼球形状改变,或者受到不同压力会影响视觉。(图片来源:vaticanovservatory.org)其实不必把针放进眼睛,只要在眼皮外部轻轻按压眼球,你就能发现眼前会出现一个黑圈。即使闭上眼睛,也依然有这样的现象。这种现象被称为“光幻视”,视网膜受到压力正是产生光幻视的一种方式。通过这种方式,牛顿将视网膜接受刺激的位置和他眼前产生光点的位置联系起来,发现了光线是如何进入我们的眼睛的。同时,他也展示了外界物体是如何落在视网膜上的,也就是上-下,左-右相互颠倒。物体投射在视网膜上的原理示意图(图片来源:wiki)只能说牛顿不仅非常善于钻研,而且运气也绝佳,眼球被这么对待也没啥事。除了把粗针放进自己的眼睛,牛顿还盯着镜子反射的太阳光看过,因为他发现盯一段时间太阳后,即使移开视线,眼前依然会有太阳的影像。这次实验导致他右眼失明了3天,而且太阳在他眼睛里停留了很长时间。他还表示:“如果我敢用我的眼睛冒险,现在我也能通过冥想让太阳出现在眼前。”纵观科学发展的历史,有些实验就是这么奇奇怪怪,也有些会让人觉得枯燥无味。但是不管怎么说,它们都是推动人类科技进步的基石。不仅在科研工作中,我们每天的生活其实也都在做实验。鸡蛋放在微波炉里加热会怎样?早上几点出门才不会迟到?鞋带怎么系不容易散?拉屎以什么角度入水,水花才会最小?领导能容忍我摸鱼的时间有多长?怎么起标题你们才能多点进来看看……可以说人生就是一个实验接着又一个实验。当然并不是所有实验都像牛顿杵自己的眼球那样需要勇气、智慧与幸运并存,大多数实验都是非常温柔且友好的。它们能容纳我们失败一次又一次,复盘之后再来下一次。参考资料:
[1]选题灵感来自《万物》杂志2023年10月号《照亮自然法则之人》
[2]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%89%B2%E6%95%A3_(%E5%85%89%E5%AD%B8)
[3]https://qr.ae/pKB2BN
[4]https://harishsnotebook.wordpress.com/2020/04/26/newtons-eye-bodkin-experiment-and-the-principle-of-undifferentiated-coding/
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton