光,究竟是粒子还是波?这一疑问,自物理学诞生之初便萦绕在科学家心头,至今仍未有完全定论。这场跨越数百年的争论,几乎囊括了物理学界的所有巨擘,成为科学史上一段传奇佳话。

物理学的发展,在17世纪迎来了真正的曙光。在此之前,数学与物理尚不分家,学者们共同探索着上帝为人间制定的法则。当我们初识解析几何时,或许会感到其抽象与数学化,但这正是通往数学殿堂的钥匙。解析几何,由法国学者笛卡尔创立,其坐标系也因此得名笛卡尔坐标系。笛卡尔不仅开创了这一学科,更在光学领域提出了两种假说:光,或是类似于微粒的物质,或是以“以太”为媒介的压力。
笛卡尔的假说,为光的微粒说与波动说埋下了伏笔,也拉开了这场世纪大争论的序幕。1655年,意大利波仑亚大学的数学教授格里马第,在观测光束中小棍子的影子时,首次发现了光的衍射现象,从而推测光可能与水波相似,是一种流体。
随后,英国科学家波义耳提出了物体的颜色并非其固有属性,而是光照射的结果。他首次记载了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹,这一发现,意外地成为了第一次光的波粒战争的导火索。波义耳的实验助手胡克,重复了格里马第的实验,并提出了“光是以太的一种纵向波”的假说,认为光的颜色由其频率决定。
胡克,这位当时极具影响力的科学家,涉猎广泛,却在研究方向上过于分散,导致突破性研究寥寥。然而,他在光学和仪器设计方面的造诣却不容小觑。他设计制造了真空泵、显微镜和望远镜,并出版了划时代的著作《显微术》,书中详细描述了他利用显微镜的观测所得,甚至命名了“细胞”一词,赢得了世界性的学术声誉。在这本书中,胡克明确支持了光的波动学说。
然而,胡克的命运中却出现了一位克星——牛顿。这位物理学界的巨匠,如同划破夜空的闪电,照亮了科学的天空。牛顿不仅一手创立了牛顿力学体系,奠定了近代物理的根基,更在数学和光学领域取得了卓越成就。
1672年初,年轻的牛顿因制造望远镜而当选为英国皇家学会会员。当时,天文望远镜的制造遇到了瓶颈,磨制镜片成为一门高深的技术活。而牛顿,在多次尝试磨制镜片无果后,天才般地改变了望远镜的设计模式。他设计了第一个反射式望远镜,只需一个凹面镜,大大简化了制造难度,也缩短了望远镜的长度。

牛顿在光学方面的探索并未止步。他提交给皇家学会的第一篇论文,便是关于光的色散实验。这一实验,如今已成为小学科学课程的一部分。一束光照射到三棱镜上,会分解出红橙黄绿蓝靛紫七种色彩。牛顿是首次精确呈现这一实验的人,他为了做这个实验,在炎热的夏天,将自己关在一个完全封闭的黑色屋子里,只留了一个小孔透过一束白光。当这束白光透进漆黑屋子里的三棱镜,在墙上呈现出美妙的光谱时,光的奥秘似乎又向人类迈进了一步。