Оптика -Opticks

Эта статья о книге Ньютона. По предмету в целом см. Оптика . Информацию о компьютерной программе см. В разделе Opticks (программное обеспечение) .

Opticks.jpg
Первое, 1704 г., издание « Оптики»: трактат об отражениях, преломлениях, изгибах и цветах света.
Автор Исаак Ньютон
Страна Великобритания
Язык английский
Предмет Оптика
Жанр Нехудожественная литература
Дата публикации
 1704
Тип СМИ Распечатать

Opticks: или «Трактат об отражениях, преломлениях, флексиях и цветах света» - это книга английского естествоиспытателя Исаака Ньютона, которая была опубликована на английском языке в 1704 году (научный латинский перевод появился в 1706 году). В книге анализируется фундаментальная природа света посредством преломления света призмами и линзами, дифракции света на близко расположенных листах стекла и поведения цветовых смесей со спектральным светом или пигментными порошками. «Оптика» была второй крупной книгой Ньютона по физической науке и считается одной из трех основных работ по оптике периода научной революции (нарядус « Astronomiae Pars Optica» Кеплера и« Traité de la Lumière» Гюйгенса ). Имя Ньютона не появилось на титульном листе первого издания Opticks .

Обзор

Публикация Opticks стала крупным вкладом в науку, отличным от Principia, но в некоторых отношениях с ним соперничающим . Opticks - это в значительной степени запись экспериментов и сделанных на их основе выводов , охватывающих широкий круг тем в том, что позже стало известно как физическая оптика . То есть, эта работа не является геометрическим обсуждением катоптрики или диоптрии , традиционных предметов отражения света зеркалами разной формы и исследования того, как свет «изгибается» при переходе из одной среды , например воздуха, в другую. , например вода или стакан. Скорее, Opticks - это исследование природы света и цвета, а также различных явлений дифракции , которые Ньютон назвал «изгибом» света.

В этой книге Ньютон полностью излагает свои эксперименты, впервые представленные Лондонскому королевскому обществу в 1672 году, по дисперсии или разделению света на спектр составляющих его цветов. Он демонстрирует, как появление цвета возникает в результате избирательного поглощения , отражения или пропускания различных составляющих падающего света.

Основное значение работы Ньютона состоит в том, что она опровергает догму, приписываемую Аристотелю или Теофрасту и принимаемую учеными во времена Ньютона, что «чистый» свет (такой как свет, приписываемый Солнцу) по своей сути белый или бесцветный, а также измененный. в цвет в результате смешения с темнотой, вызванной взаимодействием с материей. Ньютон показал как раз обратное: свет состоит из разных спектральных оттенков (он описывает семь - красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый), и все цвета, включая белый, образованы различными смесями этих оттенков. . Он демонстрирует, что цвет возникает из физического свойства света - каждый оттенок преломляется под определенным углом призмой или линзой - но он четко заявляет, что цвет - это ощущение в уме, а не неотъемлемое свойство материальных объектов или самого света. . Например, он демонстрирует, что красно-фиолетовый (пурпурный) цвет можно смешивать, перекрывая красный и фиолетовый концы двух спектров, хотя этот цвет не появляется в спектре и, следовательно, не является «цветом света». Соединив красный и фиолетовый концы спектра, он организовал все цвета в виде цветового круга, который количественно предсказывает цветовые смеси и качественно описывает воспринимаемое сходство между оттенками.

Вклад Ньютона в призматическую дисперсию был первым, кто обрисовал в общих чертах массивы с несколькими призмами. Конфигурации с несколькими призмами, как расширители луча, стали центральным элементом конструкции перестраиваемого лазера более 275 лет спустя и заложили основу для развития теории дисперсии с несколькими призмами .

Opticks и принципы

Opticks во многом отличается от Principia . Впервые он был опубликован на английском языке, а не на латыни, используемой европейскими философами, что способствовало развитию местной научной литературы. Книга является образцом научно-популярного изложения: хотя английский язык Ньютона несколько устарел - он проявляет любовь к длинным предложениям с множеством оговорок, - книга все же может быть легко понятна современному читателю. Напротив, немногие читатели времен Ньютона считали « Начала» доступными или даже понятными. Его формальный, но гибкий стиль демонстрирует разговорные выражения и метафорический выбор слов.

В отличие от Принципов , Opticks не разрабатывается с использованием геометрического соглашения о предложениях, доказываемых дедукцией из предыдущих предложений, лемм или первых принципов (или аксиом ). Вместо этого аксиомы определяют значение технических терминов или фундаментальных свойств материи и света, а заявленные положения демонстрируются посредством конкретных, тщательно описанных экспериментов. В первом предложении книги говорится, что мой замысел в этой книге состоит не в том, чтобы объяснить свойства света гипотезами, а в том, чтобы предложить и доказать их с помощью разума и экспериментов. В Experimentum crucis или «критическом эксперименте» (Книга I, часть II, теорема ii) Ньютон показал, что цвет света соответствует его «степени преломляемости» (углу преломления), и что этот угол нельзя изменить дополнительным отражение или преломление или пропускание света через цветной фильтр.

Работа представляет собой образец искусства экспериментатора, демонстрируя на многих примерах, как использовать наблюдение, чтобы предложить фактические обобщения о физическом мире, а затем исключить конкурирующие объяснения с помощью конкретных экспериментальных тестов. Однако, в отличие от Принципов , которые провозгласили гипотезы Non fingo или «Я не выдвигаю гипотезы» за пределами дедуктивного метода, Opticks развивает предположения о свете, выходящие за рамки экспериментальных данных: например, что физическое поведение света было обусловлено его «корпускулярным» поведением. «природа в виде мелких частиц или воспринимаемые цвета были гармонично соразмерны, как тона диатонической музыкальной гаммы.

Запросы

Смотрите главное: Запросы

Opticks завершает набором «Запросы». В первом издании таких запросов было шестнадцать; это число было увеличено в латинском издании, опубликованном в 1706 году, а затем в пересмотренном английском издании, опубликованном в 1717/18 году. Первый набор запросов был кратким, но последующие превратились в короткие эссе, занимающие много страниц. В четвертом издании 1730 года был 31 запрос, и именно знаменитый «31-й запрос» в течение следующих двухсот лет стимулировал множество спекуляций и разработок теорий химического сродства .

Эти Запросы, особенно более поздние, касаются широкого круга физических явлений, далеко выходящих за рамки любой узкой интерпретации предмета «оптики». Они касаются природы и передачи тепла; возможная причина тяжести; электрические явления; характер химического действия ; способ, которым Бог сотворил материю в «Начале»; правильный способ заниматься наукой; и даже этическое поведение людей. Эти запросы на самом деле не являются вопросами в обычном смысле. Почти все они задаются отрицательно, как вопросы риторические . То есть Ньютон не спрашивает, является ли свет «телом» или «может быть». Напротив, он заявляет: «Разве свет не тело?» Эта форма указывает не только на то, что у Ньютона был ответ, но и на то, что он может длиться на многих страницах. Очевидно, как заявил Стивен Хейлз (твердый ньютонианец начала восемнадцатого века), это был способ объяснения Ньютона «с помощью запросов».

Прием

В Оптиках широко читались и обсуждались в Англии и на континенте. Ранняя презентация работы Королевскому обществу вызвала ожесточенный спор между Ньютоном и Робертом Гуком по поводу «корпускулярной» теории света , или теории частиц , что побудило Ньютона отложить публикацию работы до смерти Гука в 1703 году. На континенте и, в частности, во Франции и Принципы, и Оптики были изначально отвергнуты многими натурфилософами, которые продолжали защищать картезианскую натурфилософию и аристотелевскую версию цвета, и утверждали, что эксперименты с призмой Ньютона трудно воспроизвести. Действительно, аристотелевская теория фундаментальной природы белого света защищалась до XIX века, например, немецким писателем Иоганном Вольфгангом фон Гете в его « Фарбенлере» .

Ньютоновская наука стала центральной проблемой в нападении философов в эпоху Просвещения на натурфилософию, основанную на авторитете древнегреческих или римских естествоиспытателей или на дедуктивных рассуждениях из первых принципов (метод, пропагандируемый французским философом Рене Декартом ). а не о применении математических рассуждений к опыту или эксперименту. Вольтер популяризировал ньютоновскую науку, включая содержание как Принципов, так и Оптики , в своих Элементах философии Ньютона (1738 г.), а примерно после 1750 г. - сочетание экспериментальных методов, представленных оптиками, и математических методов, представленных на примерах Принципов. были созданы как единая и всеобъемлющая модель ньютоновской науки. Среди основных адептов этой новой философии были такие выдающиеся личности, как Бенджамин Франклин , Антуан-Лоран Лавуазье и Джеймс Блэк .

После Ньютона многое было изменено. Томас Янг и Огюстен-Жан Френель показали, что волновая теория, описанная Христианом Гюйгенсом в его « Трактате о свете» (1690), может доказать, что цвет является видимым проявлением длины волны света. Наука также постепенно пришла к пониманию разницы между восприятием цвета и математической оптикой. Немецкий поэт Гете с его эпической обличительной теорией «Теория цветов» не мог поколебать ньютоновское основание - но «одну дыру Гете нашел в доспехах Ньютона ... Ньютон придерживался доктрины, что преломление без цвета невозможно. объективы телескопов должны всегда оставаться несовершенными, ахроматизм и преломление несовместимы. Этот вывод был доказан Доллондом как ошибочный ». ( Джон Тиндалл , 1880 г.)

Смотрите также

Рекомендации

  • Бернли, Дэвид История английского языка: сборник источников, 2-е издание, 2000 г., Pearson Education Limited.

Внешние ссылки

Полные и бесплатные онлайн-издания Newton's Opticks