文盲正侃时间史（转帖）

南京陈斌

虽然评委会成员觉得，对这种荒唐的结论做实验实在没什么必要，但大家都是搞科研的，十分清楚这个要求再合理不过了。实验是检验理论的唯一标准嘛。
　　实验就实验，反正影子中间是不会出现亮斑的，这回让你死个心服口服！
　　然而，我们已经不意外了，大自然和人类开的玩笑太多了：影子中间居然真的出现了一个亮斑！围观的大师们眼睛和嘴顿时圆了起来。
　　亮斑像一只无辜的眼睛，莫名其妙地看着目瞪口呆的大师们，难道我走错了吗？我本来就应该在这儿，你们瞪什么眼？
　　光，是横波。
　　泊松是一个胸怀宽大、治学严谨的科学家，但这次，他郁闷了一把。
　　让泊松同志郁闷的，不是谁对谁错的问题，而是人们给这个亮斑起了个名，叫“泊松亮斑”。
　　这大概是史上最尴尬的一个科学命名了。就好比把滑铁卢战役命名为“拿破仑战役”。
　　
　　这场比赛的结果比戏剧还戏剧：在粒军的精心组织、广泛参与、奋力拼搏和大力帮助下，波军胜利了。小菲单枪匹马，勇夺金牌，摘取了这次论文大赛的最高奖。
　　战斗一点也不激烈，围观者纷纷表示这仗打的不过瘾。就好像下凡为怪的青牛精，不论哪路神仙，什么法宝，他就一招：取出一个亮灼灼白森森的圈子来，望空抛起，叫声：“着！”什么金箍棒啊、风火轮啊、金丹砂啊、水呀火呀的，一律套走，动作简单，台词单调，Pose难看，两个字：没劲。
　　但是，科学不是表演，理论预测与实验观测普遍相符，这才是王道。
　　想反对吗？拿出与观测符合得更精细、更普遍的理论来！否则，说什么都是笑谈。
　　
　　小菲一战成名，他以一套完整、严密的横波理论击溃了微粒说，从一个名不见经传的小人物，一跃成为在光学领域可以和牛顿、惠更斯这些顶尖高手平起平坐的大人物。
　　只是可惜了阿果，他与小菲合作，相互启发，在光的横波理论建立中，做出了重要贡献，但关键时刻，他对波动说的怀疑，让他失去了与小菲共享荣誉的机会。
　　
　　到此，波粒大战暂时降下帷幕。但光学的发展，只是从此走上了更新的一条道路，前面，依然荆棘密布。
　　最大的一个障碍，来自一个古老的问题：横波是吧？好吧，你是以什么为介质传播的？
　　如果没有介质，你能想象一个物体——就比如铅球，嫌重那就棉花团——会在空中像袋鼠一样跳跃前进吗？凭什么？
　　这个问题先按下不提。因为刚刚打下江山的波军，还有很多细节需要完善。
　　
　　科技。其实这是两个词的概括。就好比马列、英美、锋芝……
　　为什么我们总是把科学和技术绑在一起？因为科学和技术是互促互进的关系，谁也离不开谁。下面出场的，正是这样一个集工艺技术、科学理论于一身的强人。
　　夫琅和费。
　　德国物理学家。自学成才。他是一家光学工厂的技术合伙人。后来成为慕尼黑大学教授，慕尼黑科学院院士。
　　1814年，小费用他制造的玻璃棱镜，发现太阳光谱中有许多暗线。
　　同样是棱镜，为什么观察力超强的牛顿当时没发现呢？因为棱镜中那怕有一点细小的缺陷，也会使这些暗线模糊不清，这就是棱镜制造的技术问题了。
　　其实，早在12年前，英国化学家、物理学家沃拉斯顿就曾观察到7条这种暗线，但当时没引起人们注意。他自己也没当回事，放在一边不了了之了。
　　沃拉斯顿可以潇洒地走开，因为他发明了加工铂的秘技，可以赚很多钱来养活自己。
　　但小费不能不研究，除了兴趣以外，他还得解决光学元件的技术问题。
　　为了精细分解太阳光谱，精确测量各种光学玻璃的折射率，提高光学元件的精密度，小费制造了精密元件：光栅。
　　光栅的构造与我们前面提到的偏振片大致差不多，不同的是，它的梳子齿不是由分子线构成的，比偏振片的梳子齿和齿缝都粗一些，不足以造成光的偏振。
　　1821年，小费把细金属丝绕在两根平行的细螺丝上，第一个光栅问世。它的工作原理和双缝实验的原理差不多，不同的是，光栅的缝更多，光透过这些金属丝之间的缝产生衍射，N多衍射相互交叠、干涉，就能产生比三棱镜还精密的色散，形成精密的太阳光谱。
　　因为衍射和干涉都与光的波长密切相关，所以，通过光谱中各色条纹的尺寸，还可以精确计算各色光的波长。
　　光栅的齿缝越细、越密集，产生的光谱越精密、越明锐清晰，拿现在的话说，“像素”和“分辨率”就越高。因此增大缝数，是光栅技术的关键。
　　小费最初制造的光栅有260条平行线。1823年，他用金刚石在玻璃上刻成了精密光栅，精密度达1300条/厘米（现在光栅线每毫米几十到几千条都有）。他精确计算了光的波长，给出了至今通用的光栅方程，还观察到576条暗线（现在人们已经发现了1万多条），并编制成表。光谱学从此奠基。这些成就有3个直接意义：
　　

南京陈斌

　1．利用这些谱线，使光学玻璃折射率的测量达到从未有过的精度，解决了大块高质量光学玻璃制造的难题。
　　2．光学玻璃精密度的提高，直接推动了科学观测的发展，当然也就推动了科学发展。
　　3．进一步完善了波军理论，让横波坐定了光学领域的王位。
　　小费注意到，不管是阳光、月光还是其他行星的反射光，其光谱线总是出现在光谱的同一部位上；其他恒星与太阳相比，它们光谱中的暗线，样式有些不太一样。一个伟大的发现近在咫尺，可惜与他擦肩而过，也与那时所有地球人擦肩而过。当时，他公布了这个发现，但是，大家只是看了一眼，就都忙着打酱油还房贷去了。谁也没细想，这个现象意味着什么。
　　直到1859年，基尔霍夫（德国物理学家。著名的基尔霍夫电流、电压定律的缔造者）和罗伯特•本生（德国化学家。铯和铷的发现者，本生灯以他命名）利用这个原理，制造了光谱分析仪，发现不同的物质，分别对应光谱上不同的条纹，就像人的指纹一样！1860年，他俩用这种方法发现了铯，1861年，又发现了铷。
　　这么好用的工具，当然不用白不用。1861年，英国化学家克鲁克斯用它发现了铊；1863年，德国化学家赖希和李希特用它发现了铟，然后镓、钪、锗……相继被发现，工具也是它，大家用了都说好。是不是很牛？
　　更牛的是，我们还可以用光谱分析法，研究遥远的太阳，以及更遥远的其他恒星的化学成分！只要能看见你，离得再远，我也能知道你是啥组成的！
　　巨大的贡献受到了巴伐利亚国王的赏识，夫琅和费被封为贵族。这个苦孩子从一出生，命就不好，穷。小时候当然靠父母，可父母双亡；打工糊口，作坊倒塌，捡回一条命。幸亏一位好心的贵族帮他解决了生存问题，他靠着天分与不懈努力，终于获得成功。可惜的是，1826年，39岁的他因肺病逝世。
　　菲涅耳比夫琅和费晚生一年，晚亡一年，都是肺病。天妒英才啊！
　　小费强有力的技术支撑，使波军的统治地位固若金汤。粒军偃旗息鼓，纷纷倒戈。拉普拉斯学派的诸多科学家由粒方转向波方。
　　大家现在目标一致：寻找光波的介质。
　　以太说活跃起来。
　　以太，光的介质，它布满虚空，但看不见、摸不着。职业：当光波的介质。
　　菲涅耳发现一个大问题：能产生如此快速横波的介质，应该是一种十分坚硬的类固体，但如果以太果然是这样，布满空间的它，是怎么做到让物质自由穿行的呢？
　　泊松发现一个更大的问题：如果以太是一种类固体，在光的横向振动中，必然伴有纵向振动，这与整个横波理论体系相矛盾！
　　为了让以太合法存在，1839年，法国数学家柯西提出，以太是一种“消极的”可压缩性的介质；1845年，英国力学家、数学家斯托克斯又进一步指出，以太是类似石蜡、沥青或某些胶质一样的东西。它既硬得可以传播横向振动，又可以消除纵向振动，还可以让别的东西穿行。
　　……
　　你信吗？好像他们自己都不信。
　　打江山难，守江山更难。在寻找介质的高山丛林中穿行，似乎比在波粒大战的战场上前进更加困难。此后的过程，因为与相对论、量子论密切相关，所以在这里简短列举一下。以后再详说。
　　1887年，德国物理学家赫兹发现光电效应。光的粒子性又一次浮出水面，露出诡异的微笑。
　　1900年年底，德国物理学家普朗克推导辐射公式时，发现必须假定辐射能量不是连续的，而是一份一份的，才能得到正确的公式。
　　1905年3月，爱因斯坦发表了一篇论文：《关于光的产生和转化的一个试探性观点》。完美解释了光电效应。他认为对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。也就是“波粒二象性”。
　　Stop！等等，人仰马翻地打了将近三百年，你一出来，说了句“光是波，也是粒”，就完了？和稀泥呢吧？还有没有点原则性了？
　　这个问句论据充分，简短有力，结构严谨，一气呵成，很有道理。但是，波粒二象性后来被无数实验证实了无数次，直至现在，还没被证伪。
　　跌宕起伏的波粒大战，居然以“波粒二象性”签约言和，原来是大水冲了龙王庙，孙悟空PK六耳猕猴！
　　老天爷真会开玩笑啊！此正是：
　　百载拼争，敌居然即我，一朝弃戈硝烟尽；
　　双身合并，俺究竟是谁，片刻无暇歌舞平！
　　路，还长得很呢！