牛顿发现光谱的过程，牛顿颜色光谱

作者/亚当罗杰斯译者/王万辉

光谱的故事

牛顿从棱镜中最大的感悟是，不同颜色的光穿透同一种介质后，折射率会有所不同。狄奥多里克和他同时代的研究人员已经证实了这一点。

即使单色光穿过另一个棱镜也不会改变。牛顿甚至不是第一个证明这一点的人。——由17世纪波希米亚科学家约翰内斯马库斯马尔西证明。

牛顿唯一的发现是那些颜色是如何混合在一起的。他发现纯太阳光的白光其实是所有其他色光混合的结果，只是通过棱镜的折射才被分散。或者如牛顿所说，光是“由各种各样的光组成的，有些光比另一些光更容易折射。我们周围的光是由“纯”的颜色按照固定的顺序组成的，而这种顺序正是亚里士多德时代以来人们一直在寻找的目标。

牛顿为这种秩序想出了一个非常好的名字，叫做“光谱”。

模拟自然光光谱。图//维基百科然后，牛顿什么也没说就回到了剑桥。他帮助一位年长的导师编辑光学和颜色的作品，却没有把自己的新发现告诉对方。导师退休后，牛顿接手了这个家伙的职位：卢卡斯数学教授的荣誉职位。

据说上课很无聊的讲师牛顿终于开始发表自己一点一滴研究棱镜的成果。

虽然牛顿的折射表达冷酷而不浪漫，但还是有人对其推崇备至。当时，皇家学会的秘书是德国人亨利奥尔登堡，他的工作主要是让欧洲各地的研究人员能够互通信件。(奥登伯格精通荷兰语、英语、法语、德语、意大利语和拉丁语。)

《自然科学会报》的斗嘴故事

年1664年，他向英国皇家学会的创始成员波义耳极力推销一个有利可图的想法：将所有信件整合成一份只限订阅的时事通讯。

法国刚开始出版《科学家週刊》(Journal des s avans)，他们编辑部也从欧登堡约稿。因此，奥登伯格带了一份以前出版的周刊去参加学会的会议，还带了一份他想尝试的通讯草案或证明——，这是一份类似于“但本质上更具哲学性”的出版物，他这样说。

所以《自然科学会报》(哲学汇刊)就是这样创办的，这是世界上第一个彻底的科学期刊。一本有两三页，一先令。

奥登伯格听说了牛顿的研究课题，于是开始求他发表自己的成果。最后，在1672年2月，牛顿写了一封长信描述他的研究，认为这封信会在皇家学会的会议上大声朗读。

由于奥登伯格假设任何人发给自己的任何内容都是正式发表的，所以他在当月《自然科学会报》日发表了那封信的内容。此时，欧登堡已经将这份期刊改为订阅制，这种模式是否可行取决于独家内容。

在《自然科学杂志》出版的7年间，发表的论文大多遵循波义耳设定的模式，即时间序列叙事。当今期刊可能遵循的格式——、引言、假设、研究方法、实验结果和结论——还没有形成。

一开始，牛顿的信有点像一个制作精良的成品，提出了研究方法和概念，表达了整个研究有多好玩，他有多享受研究成果。

然后，他似乎放弃了。写到一半，牛顿不再试图用数学计算来证明什么，只是写下自己的理论，描述了几个实验。这不是我的雨。尽管如此，牛顿还是为世界历史上第一份科学杂志写了第一篇科学论文。还是关于色彩和光线的。

色彩和光线。图/PEPEPELES没多久，世界上最聪明的人就开始酸他了。胡克在信的内容发表后一周内给奥登堡写信，指出牛顿关于不同折射、白光和光是由什么组成的观点是错误的。

另外，反正虎克说他已经做过这些实验了，他觉得没什么大不了的。在接下来的四年里，《自然科学会报》发表了对牛顿研究成果的批评，然后发表了牛顿对这些批评的回应。

《光学》终于出版

最后牛顿投降放弃了。他不再与奥登堡联系。胡克于1703年去世。一年后，在没有批评者的情况下，牛顿出版了《光学》 (Opticks)。

牛顿在这本有分量的书中增加了许多新问题。他对原色思考了很久，现在终于承认光谱是连续的，这个连续的光谱包含了无限的色阶变化。

化，也是色彩何以会改变、色彩顺序何以会渐变的答案。

然而，牛顿也坚决主张，这个光谱具有亚里斯多德式（与炼金术）的七种色彩：他在红、黄、绿、蓝、紫罗兰中，加上了橙与靛蓝，接着将所有色彩围成一圈，透过根本就是他虚构的非光谱紫色，把其中一端的红色与另一端的紫罗兰色连接起来。

以现代色彩学术语来说，他创造出一张色度图（chromaticity diagram），试图要量化混色的方式，似乎也呈现出色彩按顺序渐变为另一种色彩。

牛顿建构的色彩顺序属于现代，有如彩虹般的渐层变化，是以自然的物理现象为基础。不过，把色彩围成一圈，可能是牛顿轻触尖顶巫师帽，向锺情于毕达哥拉斯神奇数学比例的炼金术士致意。

牛顿实际上究竟有没有尖顶巫师帽，历史学家对此尚未发表意见，但他无疑相当熟悉炼金术是如何看待色彩，以及色彩具有的重要性：虽然是在背地里，但牛顿确实写下了大量关于炼金术的内容，而且在他位于三一学院〔Trinity College〕的实验室里，还放置了炼金术相关的藏书，以及炼金术会用到的常见材料。

但不像典型的炼金术士，牛顿运用的是数学。他能相当精确地计算出每个色彩之间的折射率差异，色环（color circle）也依各颜色的比例，分配到长短不一的周长，意即各颜色的扇形区块有大有小。

无可否认的是，这些比例都是主观分配的结果，跟对应音阶的神祕关联有关，但就像之后会看到的，一般人对色彩彼此是如何互有关联的认知，一向都很主观。这个色环逐渐成为具体表达色彩之间几何关係的方法。简言之，就是所谓的色彩空间。

——摘自《全光谱》，2021 年 12 月，商业周刊。

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