欧勒

在十八世纪中，光的波动说的最突出的倡导者是数学家利昂纳德·欧勒。他领导了同微粒说进行的论战。他在那通俗的《致一位德国公主的信札》

（Lettres á une Princesse d’Allemagne）（写于 1760 和 1762 年间） 中阐述了自己的观点。他向柏林学院呈交的学术论文对这一问题作出了一些较为切实的贡献。

欧勒论证说，如果太阳一直在向四周发射着高速运动的粒子流，那么， 它的物质很快就会被消耗掉，至少逐渐显现出大小有明显缩减。再者，自太阳射出的光微粒会与自恒星和其它发光天体射出的光微粒遭遇而相互干涉，这样，它们的轮廓看上去就会模糊不清。但是，我们并未观察到这种干涉的任何迹象。如果空间充满了光微粒，那么，它们就会象以太一样起阻碍行星运动的作用，这样，微粒说的特殊优越之处就不复存在了。此外，按照微粒说，必须把透明物体看成是蜂窝结构的，每一点上都有直孔通向四面八方。然而，这类物体通常看来都是非常坚实的。

微粒说的倡导者试图回答欧勒的诘难。约瑟夫·普利斯特列在其《关于视觉、光和颜色的发现的历史和现状》（History and Pre-sent State of Discoveries relating to Vision， Light，and Colours 1772 年，pp.359ff.） 中综述了他们的论据。他们坚持认为，与相邻光微粒之间的距离相比，光微粒是微不足道，即使在它们分布密度最大的地方，也是如此。因此，光束可以相互交叉通过而不产生交互干涉。并且，微粒间距很小，根本不会影响行星的运动。在解释光怎么能穿透固体时，微粒说的维护者们诉诸波斯科维奇的假说。波斯科维奇认为，物质不是连续的，而是由物理点构成，各点都处于吸引或排斥范围之中。他们还进一步指出，微粒假说简化了天文光行差和磷光现象的解释工作。这两个问题在十八世纪曾引起人们很大兴趣。一些人认为，磷光现象支持微粒假说。他们假设，磷这种物质吸收了光微粒，并把它们保留一些时间，间或放射出去，特别在被加热时。他们认为，按这种假设，似乎就很容易解释磷，即“波洛尼亚石”的性质。（参见例如普利斯特列的上引著作，pp.360f.）

象惠更斯一样，欧勒对光学理论所作出的积极贡献也是以天体间空间充满着极精细物质以太这一假设为前提的。在欧勒对重力、磁和电的解释中， 这个假设也起了重要作用。不过，照欧勒的说法，以太是一种象空气那样的流体，但弹性千倍于空气，而且无比精微地分割，因为天体在以太中通过时未遇到任何可觉察到的阻力。此外，以太还有向四周播散并充填所有空虚空间的性质。因此，它必定不仅存在于天空，而且还穿透大气，渗入一切地球上物体的孔隙之中。空气具有类似性质，因而能够吸收发声体的振动并将之向四周传播，从而产生了声音。所以，这令人自然地设想，在类似的条件下以太也将吸收规则的脉冲，并将之象波那样向四周传播，而且传送到比声音远得多的距离。以太如此骚动便形成了光，光的极高速度得之于以太的低密度和高弹性。这样，实际上从太阳那里根本就没有任何物质会达到我们，正象从传声到我们耳中的铃那里不会有什么东西来我们这里一样。因此，我们没有理由担心，太阳在放射出光时会有什么物质损失。诚然，地球上物体在发光的过程中要有所损耗，但欧勒正确地解释说，这是由于它们同时还放出烟雾和蒸气。他认为，仅仅产生光是不会消耗物质的。晃动装在一根抽空的管子中的水银，在这样产生磷光的同时并不伴有重量损失，这就可以证明这一点。

欧勒认为，颜色是由相应以太振动的频率决定的，因而类似于 声音的音调。欧勒以这一学说补充了惠更斯的光学理论。不过，他怀疑，以太振动的频率是否能够估算出来。阳光所以呈白色，是因为它是由一切频率的振动所构成的缘故。阳光在被折射时便被分解成各种波长的波，分离开来以后， 它们便成为各种单色。欧勒把光谱的颜色和八度音相比，据此类比推想，在紫色之外，再经过一种紫红色，便有另一种红色，其频率是普通红色的二倍。在一片厚度逐渐增加的薄膜中，会有同样的颜色序列周期性重现。他以此作

为他的见解的证据。

关于不发光物体的可见性，欧勒象牛顿一样并非把它归因于光的反射， 而认为这起因于一种共振效应。他推测，构成这种物体的表面的微粒是静止的，或者在振动着，但不象发光物体的微粒那么剧烈，因而它们自己不能发射出光。然而，当光照射到这样的物体时，它表面的微粒便被激起剧烈的振动，足可使它们发出光来，从而给予我们这物体的象。欧勒由此联想到这些微粒如同各自具有其特征振动周期的紧张弦。这种弦可由相应于它们各自基波的律音引发和应振动，同样，也可以设想，物体微粒关于以太振动的行为亦复如此。当一个物体的微粒与相应于红光的一定频率和应振动时，它便呈现红色。当它的微粒按它们的各种紧张状态而与日光包含的一切振动和应时，它便呈现白色。如果一物体的微粒因太重而不能进行任何振动时，该物体便呈现黑色。当照明被切断时，和应振动便停止，而除了欧勒熟悉的某些磷光物质之外，不发光物体便变成看不见的了。

在解释透明薄膜的赋色作用时，他设想可把它与风琴管之用空气振动产生律音相类比。薄膜中以太能按仅仅取决于薄膜厚度的一定周期进行振动。其色相应于这种周期的入射光使这以太振动，于是这种色的光便又发射出来，也即可观察到这种色的反射。然而，如果周期不一致，则入射光便穿过薄片而不引起其中包含的以太发生振动，反射的光线中也就没有相应颜色。这种类比使欧勒正确地赋予蓝光以最短振动周期，而把最长周期赋予红光； 但是，后来另一种类比又使他把这个关系颠倒了过来。

从以上关于欧勒观点的说明可以清楚地看到，他已经非常接近后来由波动说发展起来的颜色现象概念。尽管他把关于光的本性的观点阐释得很清楚，但他没有提供什么新鲜的实验证据，因此当时微粒说毫不动摇。不过， 他开创的一条探索路线导致纠正牛顿所提出的一条不精确定律，从而使牛顿的权威在光学领域中开始动摇。

牛顿根据一些实验而推想，不论在何种媒质中，由一面透镜所产生的色散同光线偏向总是成恒定的比，因此，如果不使折射效应得到中和，就不可能消除由透镜系统造或的色差。由于牛顿的影响，许多天文学家把折射望远镜改造成反射望远镜。然而，欧勒于 1747 年（错误地）写道（Sur la perfection des verves objectifsdes lunettes ， Hist. de l’ Acad. Roy.des Sciences，Berlin）：至少人眼就构造得不受色差影响——戴维·格雷戈里

（1695 年）早已阐明过这一点。

欧勒断言：在一个人工透镜系统中，把几种不同透明媒质恰当地组合起来， 就可以消除这种缺陷。他探究了通过五种相继媒质的折射的一般情形，由此制定出他自己的色散定律，他认为这定律和牛顿的定律在实验上无从区别。后来他把这结果应用于这样的情形：两片玻璃凹凸镜中间封装着水而构成的透镜组（图 82） ，两片透镜在边缘处粘牢。他发现了为使紫色和红色光线聚焦于同一点，各曲面的曲率半径所必须遵从的关系。然而，当试图把欧勒的建议付诸实施时，又出现了实际困难。原来，虽然色差效应基本上消除了， 但由于透镜曲率很大，因而产生了很大的球面象差。