歡,經日照射後,便呈現五彩的霓虹,其顏色斑斕閃爍,用手擋住陽光,顏色便消失。人們通過長期觀察已經意識到,這些顏色不是水珠本身所具有,而是日光中含有多種顏色,經過水珠的作用可以顯示出來。可以說,宋代人們的觀察分析,已經接觸到了色散的本質問題。
除此之外,我國古代人民還發現了天然晶體的色散現象。他們發現,日光經過晶體折射後,光似琥珀,琥珀呈紅、黃、褐各種顏色。以上這些所有的色散現象都是自然界自身展示給人們的景觀,人們對色散現象的研究也隻停留在現象本身。在歐洲,有意識地研究色散現象是從
16世紀開始的,人們借助於棱鏡這種光學儀器,開始進行了大量的色散實驗,以解釋色散現象的本質。在這大規模的色散現象的研究中,進行得最深入而且最早做出科學解釋的是牛頓。
與眾不同的牛頓
在物理學史中,最有名的所度之一便是公元1642年。這一年,意大利物理學家伽利略溘然長逝,而在英格蘭東部的一個小村落裏,伊薩克·牛頓呱呱降生。牛頓的誕生之日——12月25日,雖然恰好是聖誕節,可是英王查理一世與國會開仗的炮聲卻震撼著整個英倫三島,英國革命進入了國內戰爭的階段。
隨著資產階級登上曆史舞台和資本主義生產的興起,科學也以神奇的速度發展起來。17世紀初,望遠鏡、顯微鏡相繼發明,光學折射定律,人體血液循環的發現,都表明當時自然科學取得了新的進展。自然科學的力量開始受到重視,英國的哲學家弗蘭西斯·培根提出了“知識就是力量”這一名言。隨之而來的是在英國出現了有利的學術環境。熱心自然科學的人數迅速增加,學會、學院相繼成立。學會的問世及其科學刊物的發行,都成了當時科學家交流學術,啟發思想,共同提高的極好形式,有力地促進了當時自然科學的迅速發展。
牛頓正是處於這樣一個自然科學和學術環境發生重大變革的時代,他很快順應了時代的潮流,受到這個時期的各方麵熏陶,因而顯得與眾不同。
牛頓的父親是一個普通的並不富裕的農民,靠著祖傳下來的地產,以耕種謀生。婚後不久,他在一場急性肺炎的襲擊下於牛頓出生前便去世了,牛頓成了不足月的遺腹子。他是那樣的脆弱瘦小,他母親說,1誇特(約1升)的杯子就裝得下他。微微的氣息,嚶嚶的啼聲,牛頓的幼小生命是那麼弱不禁風,他的母親無論如何也想不到,就是這個可憐的孩子——伊薩克·牛頓竟活到85歲的高齡,而且是世界上與眾不同的出類拔萃的科學家。
牛頓在小學讀書時,他的資質一般,學習成績較差,常被列入劣等。但是與眾不同的是,他喜歡沉思默想,對許多事物都感到新鮮好奇,樂於去觀察體驗。有一天,牛頓突然注意到,早晨上學時,他自己的影子在左邊,晚上放學回家時,他的影子卻轉移到另一邊去了,太陽光下的人影會隨著時間的改變而移動,這可太有意思了。這一現象啟發了牛頓去做了一個日晷——一種利用測日影來確定時刻的器具。這個日晷的圓盤邊緣有刻度,中間豎一根小棍,從小棍的影子所指的刻度,就可以知道幾點幾分鍾。沉思默想的牛頓把這個日晷做好後,安放在村子中央,給村民們指示著時間。後來村民們懷著敬意稱它為“牛頓鍾”。
不僅如此,牛頓在小學的時候,還自己琢磨著造出一架“計時水鍾”。這是一個灌滿水的小木桶,木桶的底下有一個小孔,用塞子緊緊塞住,打開小孔的塞子,讓水一滴一滴地緩緩滴下。木桶裏的水麵逐漸下降,水麵的浮標也隨著慢慢下降,並帶著指針在均勻的刻度盤上一點點的移動,從而指示著各個時刻。當桶裏的水滴盡的時候,恰恰就是中午的時刻。牛頓創造的這個裝置雖然被看做是孩童的小玩意,但它卻體現了牛頓的好奇心和靈巧的製作。人們對小牛頓的善於開動腦筋的好奇心都稱讚不已。
牛頓在12歲那年,進了格蘭瑟姆中學。到中學後,牛頓依然保持自己的興趣不變,他繼續發展了對手工製作和機械方麵的愛好。他經常獨自一人鑽在自己的小屋子裏,製作各種各樣的小玩藝。最成功的製作是風箏,他給班級的同學每人做了一個風箏,他做的風箏,不僅外形美觀好看,而且在拉線的力點和尾巴的重量上都很有講究,因而他做的風箏起飛得特別快而且飛得也高。這體現了牛頓在力學方麵的天才素質。有一次,他把一隻紙燈籠點著火,係在他的風箏尾巴上,夜裏把它放到高高的天空,就好像一顆巨星升在空中。村民們競相觀看,都很驚奇和恐懼,他們認為這是一顆新出現的掃帚星。這時牛頓跑過來告訴他們,這不是什麼掃帚星,是他的風箏!人們才放下心來。當人們得知這是牛頓搞的名堂後,又禁不住交口稱讚這孩子的發明創造本領。