（一）光学

一、光的微粒说和波动说

光学理论在十八世纪几乎没有什么发展。绝大多数物理学家都接受某种形式的微粒假说（即通常所说的“微粒说”），认为牛顿的权威完全是支持他们的，而无视牛顿曾引入以太波来解释周期光现象。牛顿引入这种波，主要是想用以解释微粒交替具有容易反射和容易透射的“阵发”（fits）。然而，十八世纪的许多物理学家都根本抛弃这种“阵发”假说。例如，波斯科维奇（1758 年）在解释光入射到两种透明媒质的界面时产生的部分反射和部分透射现象时，便运用了微粒的一种假想的极性。这是牛顿在解释双折射时就已提出过的。据认为，每个光微粒的不同侧面有着不同的性质，比如具有两个极，其中一极被物质吸引，另一极被物质排斥；每个光微粒都处于旋转状态，因而它交替地以不同侧面朝向反射表面。

维护微粒假说的那些人切望能有直接的实验证据使微粒说牢固确立，并为此进行了许多尝试（参见 J.Priestley：TheHistoryand Present State of Discoveries relating to Vision，Light，andColours， 1772，pp.385— 90.）

有人认为，如果光是由高速运动的物质粒子构成的，那么，光就应当具有可观察到和测量到的一定动量。1708 年，霍姆贝格向法兰西科学院报告说，他检测到了正的光压。但梅朗对他的结果表示怀疑，认为他所观察到的结果是对流气流引起的。梅朗自己用一面大透镜把光聚焦于极小冲量就可使其转动的一根罗盘指针或一个叶轮，即使这样，他也没有得到什么肯定的结果。有时叶轮的确有所转动，但梅朗断定，这是由于空气被加热的结果。约翰·米歇尔曾告诉普利斯特列，为了寻找这种光压效应，他采用了一种由一根细金属丝构成的仪器，细丝的一端系着一个非常薄的铜片，另一端系有一个衡重体，中间是一个玛瑙杯和一根水平的短磁化针。这套装置安装在一个针尖上，放在一个带有玻璃盖板和面板的盒子里。用外部的一个磁铁控制， 使细丝与太阳的方向垂直，然后用一个两英尺凹镜把光射到铜片上。在光的照射下，铜片向后退，直到它撞到盒子的后壁。当把金属丝在支承上反个方向时，也发生同样的情形。这种效应被归因为真正的光压。普利斯特列根据大量实验数据计算出，每秒钟以光的形式入射到 1 平方英尺面积上的物质的

量。他表明，以这样的速率，太阳每天仅损失 2 格令多一点的重量。按照他的计算，若假设太阳的密度同水一样，那么，自“创世”以来太阳的半径仅缩短了约 10 英尺。

我们现在知道，光照射到任何物质表面上都确实对之施加一定压力。这是列别捷夫于 1900 年通过实验检测到的效应。不过，十八世纪的实验者大概都不会检测到，因为光压非常微小，如果不采取特别谨慎的措施，它就会被对流和辐射作用所掩盖。不过，无论光的微粒说还是电磁说都预期这种压强，所以，它作为鉴别这两个互相竞争的理论孰是孰非的手段，就没有什么意义可言了。

十七世纪的折射和色散理论提出了一个问题，即不同颜色的光线是否即使在空虚空间里也可能以各异的速度行进。按照这一假说，当木星的一颗卫星发生“月食”时，在初亏和复圆时应可观察到色效应。若假设光谱色中红色光线行进速度最快，紫色光线速度最慢，则这颗卫星在完全被木星掩蔽之前的半分钟之内，应先后表现出各种色，从白色开始到紫色为止。当这颗卫星再次露现时，则应最先现出红色。牛顿曾要求弗拉姆斯提德寻找这样的色效应，但它们并未出现。然而，这个问题在十八世纪中叶又有人重新提起。一位是年轻的苏格兰物理学家托马斯·梅尔维尔（1726—53）——光谱分析的先驱之一，另一位是法国光学家德库蒂弗隆。天文学家詹姆斯·肖特曾试图探测他们所预言的木星卫星的色效应，但得到的结果是否定的。（参见Phil.Trans.，1753，1754 上的论文。）

后来阿拉果改进了探测方法。他观测木星卫星投射到木星表面上的阴影，看看这些阴影的边缘部分是否如这假说所要求的那样是彩色的。他还对正发生食的变星大陵五进行了观测，并用这种远为精确的方法检验，看看它的周期性食是否对一切颜色同时发生。这两种情形里，结果全都是否定的， 证明了不同颜色光线在真空中的传播速度没有可察觉到的差异。