“牛顿先生,我想请你接我的职位。”
1669年,此时牛顿已经二十六岁了。有一天,巴罗教授向他提出这么一句话,使牛顿有点失措。
“是刘卡士讲座吗?”
巴罗教授是要他担任亨利·刘卡士捐献给三一学院的刘卡士讲座。巴罗是刘卡士讲座的第一任教授。
“当然是的,我在几年前就有意你了。”
巴罗高兴地笑着。
“那么老师呢?”
“我要到伦敦去,在皇家教堂担任司教。”
巴罗是从事圣职的。
如果担任刘卡士讲座教授的话,就得在讲堂上讲课,比个别指导员的地位高得多。
牛顿决定面对大群学生讲授光学,这是过去一直从未对人说过、秘藏胸中的研究成果,将在讲坛上正式发表。
牛顿的光学与以前的光学不同,他是以自己的实验为基础。所以刘卡士讲座第二任教授的讲解,就以实验的图解及其说明为主了。
“牛顿教授的课程真没意思!”
在三一学院中,有人批评他,那并不是因为内容不好,而是太艰深的关系。听课的学生很少,有时甚至一个也没有。这位青年科学家在光学上的成就,在剑桥大学内竟然推展不开。
除了艾尔斯索普附近及剑桥以外,从来没有去过其他地方的牛顿,成了皇家学会会员以后,偶尔会因事到伦敦去,参加学者间的应酬。讨厌社交的牛顿,很想把自己关在自己的世界里,所以开始整理光学讲义的内容。
这位青年教授,面对宽大讲堂内三三两两的学生,发表充满讽刺意味的谈话:“古希腊有关色彩论的学说,多半是胡说八道。即使是正确的,却完全没有触及颜色成立的理由及颜色不同的成因,使我们看不出有什么意义。认真思考他们所说的话,会令人喷饭!他们说光是会发亮的物质、会发亮的影像等,又有什么意义啊?”
牛顿接着把箭头转向近代的马尔契、笛卡尔、虎克等人。
“他们以后的学者主张,颜色是决定于光和影混合的比例,或颜色是由于介质的振动,或由于球的回转,等等。但这些学说都犯了一个共同的错误,认为颜色不是光的本质,而是由于反射或折射发生的。我发现颜色是光本来的性质,不论用什么方法都不会使之变化的。”
牛顿终于将自己的发现在讲堂中发表了。讲解中出现的“介质”是指传导光的物质,当时称为“以太”。光在真空中也传导,因此他认为真空中也充满了以太。
这个光学讲授的笔录,依照大学的惯例,被保存于图书室。有人抄写了这一笔录,辗转流传,终于被皇家学院知道牛顿的学说是很新颖、很有意义的,于是要求牛顿提出论文报告。
这篇论文在科学史上很值得纪念。从实验的探究到引导出定律的方法,都运用了论理学。牛顿让实验说出自然界的真理,让实验回答问题。严密意义上的科学,可以说是从这一论文《光与色的新理论》开始的。
这一论文叙述了色是光的本性,同色具有相同折射率,把二色的光混合即呈另一种颜色,白色光是混合的光,等等。
虎克的《微生物图说》中有一实验,把装有透明红色液体的玻璃瓶和装有透明青色液体的玻璃瓶,重置在一起,则光不能通过。这在牛顿的论文中也有清楚的说明。
《光与色的新理论》新奇得令人惊讶难信。难怪接受论文的皇家学会的华德、波义耳和虎克三位委员,不肯立刻承认。
对于这篇论文,虎克写了一份意见书。其中他攻击了由实验导出的假说是正确的这种想法。他也主张牛顿的实验结果都可以用他自己的波动说来说明。与此同时,虎克又说色不是光的本质,白色光在棱镜中分解为七色,是因光的波动在玻璃中引起了振动的关系。
虎克主张光是波动说,这是他们正面冲突的原因。牛顿的论理没被理解也是一个主要因素。牛顿的科学方法比当时的方法进步太多了。
总之,虎克与牛顿不论在学说、方法、性格等方面都是正好相反的人。对于光的本体论的异议,牛顿倒是先采取了主动。半年后牛顿写给皇家学会一封信,大意是:“好像把我认为光的物质的假说当做结论了,我绝对没有认为我的假说是确实的……‘以太’的振动,对于那一假说都是有用的。光如果被假定为微粒子,则冲撞曲折面或反射面时,就像石头碰撞水面时一样,‘以太’会振动。而且微粒子在振动时,会因大小、形状、运动等的不同而发生不同的振动……”
虎克只固执光的波动说,但牛顿却采取波动说和粒子说两者。以现在的光学把光看做波动外,也认为是微粒子一事来说,显然是牛顿胜利。
牛顿的光学是以论理和实验为武器,光的本质是微粒子或波动,反倒置于其次。而物理学家却群起攻击,想击倒牛顿。
有些热心的人自己去做实验,他们的攻击借口是实验结果与牛顿的不同。牛顿知道那是由于他们实验做得不正确,所以对于这些学者们深感不满。
他懒得到伦敦去看反对者的嘴脸了,于是写信给皇家学会的秘书欧田堡,要退出学会,也不再回答批判的论文与信函。
欧田堡则极力加以劝止。这位秘书负责学会会员书信的收发,他为人公正,对于以牛顿为中心的学术界的活动了如指掌,也因此才能抚慰牛顿的心。
牛顿不愿意绕着假说争论。于是投身于似乎与假说无缘的化学实验。
他本来的目的是要找反射望远镜的制镜材料,于是着眼于锑合金的制作,再扩大范围研制日光可熔的合金,研究低温中合成合金的方法,以及硫黄对锑、银的作用等实验。
从事这些研究,牛顿感到很需要钱。为此,他对于从各种矿石中提炼水银的实验特别感兴趣。
牛顿成为皇家学会会员的第二年,巴罗回到剑桥大学,就任三一学院院长。
“牛顿先生,你已扬名于学术界,实在太好了。”
恩师衷心为他高兴。
“不,和虎克教授等许多学者发生冲突,搞得很乱。”牛顿红着脸说。
“冲突正是表示你的学说被容纳的证据。至少你已成为本国第一流的物理学者了,让我向你道贺。”
“谢谢老师!”
“你的头发白了,想必是用功过度吧。”
“不,那一定是水银的颜色。因为最近在做水银的实验。”
牛顿笑着,抓抓头皮。这位青年科学家才不过二十九岁。