Opticks -Opticks

Denne artikel handler om bogen af ​​Newton. Se Optik for generelt om emnet . For computerprogram, se Opticks (software) .

Opticks.jpg
Den første, 1704, udgave af Opticks: eller en afhandling om refleksioner, refraktioner, inflexions og lysets farver.
Forfatter Isaac Newton
Land Storbritanien
Sprog engelsk
Emne Optik
Genre Faglitteratur
Offentliggørelsesdato
 1704
Medietype Print

Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colors of Light er en bog af den engelske naturfilosof Isaac Newton, der blev udgivet på engelsk i 1704 (en videnskabelig latinsk oversættelse dukkede op i 1706). Bogen analyserer lysets grundlæggende natur ved hjælp af lysbrydning med prismer og linser, diffraktion af lys med tæt placerede glasplader og opførsel af farveblandinger med spektrallys eller pigmentpulver . Opticks var Newtons anden store bog om fysiske videnskab , og det betragtes som en af de tre store værker om optik i løbet af videnskabelige revolution (sammen med Kepler 's Astronomiae Pars Optica og Huygens ' Traité de la Lumière ). Newtons navn blev ikke vist på titelsiden til den første udgave af Opticks .

Oversigt

Offentliggørelsen af Opticks repræsenterede et stort bidrag til videnskaben, forskellig fra men på nogle måder konkurrerende med Principia . Opticks er stort set en oversigt over eksperimenter og fradrag fra dem, der dækker en lang række emner i det, der senere blev kendt som fysisk optik . Det vil sige, dette arbejde er ikke en geometrisk diskussion af catoptrik eller dioptrik , de traditionelle emner af refleksion af lys ved spejle i forskellige former og udforskningen af, hvordan lyset er "bøjet", når den passerer fra én medium , såsom luft, til en anden , såsom vand eller glas. Opticks er snarere en undersøgelse af lysets og farveens karakter og de forskellige diffraktionsfænomener , som Newton kaldte lysets "infleksion".

I denne bog fremlægger Newton fuldt ud sine eksperimenter, der først blev rapporteret til Royal Society of London i 1672 om spredning eller adskillelse af lys i et spektrum af dets komponentfarver. Han demonstrerer, hvordan udseendet af farve opstår ved selektiv absorption , refleksion eller transmission af de forskellige komponenter i det indfaldende lys.

Den største betydning af Newtons arbejde er, at det væltede dogmen, tilskrevet Aristoteles eller Theophrastus og accepteret af forskere i Newtons tid, at "rent" lys (som det lys, der tilskrives Solen) er grundlæggende hvidt eller farveløst og ændres i farve ved blanding med mørke forårsaget af interaktioner med stof. Newton viste, at det modsatte var sandt: lys består af forskellige spektrale nuancer (han beskriver syv - rød, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet), og alle farver, herunder hvid, er dannet af forskellige blandinger af disse nuancer . Han demonstrerer, at farve stammer fra en fysisk egenskab af lys - hver nuance brydes i en karakteristisk vinkel af et prisme eller linse - men han siger klart, at farve er en fornemmelse i sindet og ikke en iboende egenskab af materielle objekter eller af selve lyset . For eksempel demonstrerer han, at en rød violet (magenta) farve kan blandes ved at overlappe de røde og violette ender af to spektre, selvom denne farve ikke vises i spektret og derfor ikke er en "farve af lys". Ved at forbinde de røde og violette ender af spektret organiserede han alle farver som en farvecirkel, der både kvantitativt forudsiger farveblandinger og kvalitativt beskriver den opfattede lighed mellem nuancer.

Newtons bidrag til den prismatiske spredning var den første til at skitsere multiple-prisme arrays. Multiprismekonfigurationer, som stråleudvidere, blev centrale for designet af den tunbare laser mere end 275 år senere og satte scenen for udviklingen af multiple-prisme-dispersionsteorien .

Opticks og Principia

Opticks adskiller sig i mange henseender fra Principia . Den blev først offentliggjort på engelsk snarere end på det latin, der blev brugt af europæiske filosoffer, og bidrog til udviklingen af ​​en folkelig videnskabslitteratur. Bogen er en model for populærvidenskabelig redegørelse: skønt Newtons engelsk er noget dateret - han viser en kærlighed til lange sætninger med meget indlejrede kvalifikationer - kan bogen stadig let forstås af en moderne læser. I modsætning hertil fandt få læsere af Newtons tid Principia tilgængelig eller endda forståelig. Hans formelle, men fleksible stil viser sproglige og metaforiske ordvalg.

I modsætning til Principia er Opticks ikke udviklet ved hjælp af den geometriske konvention af propositioner bevist ved fradrag fra enten tidligere propositioner, lemmaer eller første principper (eller aksiomer ). I stedet definerer aksiomer betydningen af ​​tekniske udtryk eller grundlæggende egenskaber af stof og lys, og de nævnte udsagn demonstreres ved hjælp af specifikke, nøje beskrevne eksperimenter. Den første sætning i bogen erklærer Mit design i denne bog er ikke at forklare lysets egenskaber ved hypoteser, men at foreslå og bevise dem ved fornuft og eksperimenter. I et Experimentum crucis eller et "kritisk eksperiment" (Bog I, del II, sætning ii) viste Newton, at lysets farve svarede til dens "grad af ombrydelighed" (brydningsvinkel), og at denne vinkel ikke kan ændres ved yderligere refleksion eller refraktion eller ved at føre lyset gennem et farvet filter.

Værket er et vademekum af eksperimentatorens kunst og viser i mange eksempler, hvordan man bruger observation til at foreslå faktiske generaliseringer om den fysiske verden og derefter udelukke konkurrerende forklaringer ved specifikke eksperimentelle tests. I modsætning til Principia , der lovede ikke-fingo-hypoteser eller "Jeg laver ingen hypoteser" uden for den deduktive metode, udvikler Opticks dog formodninger om lys, der går ud over de eksperimentelle beviser: for eksempel at lysets fysiske opførsel skyldtes dets "korpuskulære "naturen som små partikler eller de opfattede farver var harmonisk proportioneret som tonerne i en diatonisk musikalsk skala.

Forespørgslerne

Se hoved: Forespørgsler

Opticks afsluttes med et sæt "Forespørgsler". I den første udgave var disse seksten sådanne forespørgsler; antallet blev forøget i den latinske udgave, udgivet i 1706, og derefter i den reviderede engelske udgave, udgivet i 1717/18. Det første sæt forespørgsler var korte, men de senere blev korte essays, der fyldte mange sider. I den fjerde udgave af 1730 var der 31 forespørgsler, og det var den berømte "31. forespørgsel", der i løbet af de næste to hundrede år stimulerede en hel del spekulation og udvikling af teorier om kemisk affinitet .

Disse forespørgsler, især de senere, beskæftiger sig med en lang række fysiske fænomener, der langt overgår enhver snæver fortolkning af emnet "optik". De vedrører varmenes art og transmission; den mulige årsag til tyngdekraften elektriske fænomener; arten af kemisk virkning ; den måde, hvorpå Gud skabte stof i "begyndelsen". den rette måde at gøre videnskab på; og endda menneskers etiske adfærd. Disse forespørgsler er ikke rigtig spørgsmål i almindelig forstand. De stilles næsten alle negativt som retoriske spørgsmål . Det vil sige, Newton spørger ikke, om lys "er" eller "kan være" en "krop." Snarere erklærer han: "Er ikke lys et legeme?" Denne formular indikerer ikke kun, at Newton havde et svar, men at den kan fortsætte i mange sider. Som Stephen Hales (en fast Newtonian fra det tidlige attende århundrede) erklærede, var dette tydeligt Newtons måde at forklare "ved forespørgsel på."

Reception

De Opticks blev meget læst og debatteret i England og på kontinentet. Den tidlige præsentation af arbejdet for Royal Society stimulerede en bitter tvist mellem Newton og Robert Hooke om den "korpuskulære" eller partikelteori om lys , som fik Newton til at udsætte udgivelsen af ​​værket til efter Hookes død i 1703. På kontinentet, og især i Frankrig blev både Principia og Opticks oprindeligt afvist af mange naturfilosofer, der fortsatte med at forsvare den kartesiske naturfilosofi og den aristoteliske farveversion og hævdede at finde Newtons prismeeksperimenter vanskelige at replikere. Faktisk blev den aristoteliske teori om det grundlæggende natur af hvidt lys forsvaret ind i det 19. århundrede, for eksempel af den tyske forfatter Johann Wolfgang von Goethe i sin Farbenlehre .

Newtonsk videnskab blev et centralt emne i overfald ført af de Philosophes i oplysningstiden mod en naturfilosofi baseret på autoritet antikke græske eller romerske naturalister eller på deduktiv ræsonnement fra første principper (den metode, franske filosof fortaler René Descartes ), snarere end ved anvendelse af matematisk ræsonnement til at opleve eller eksperimentere. Voltaire populariserede Newtons videnskab, herunder indholdet af både Principia og Opticks , i hans Elements de la philosophie de Newton (1738), og efter omkring 1750 blev kombinationen af ​​de eksperimentelle metoder eksemplificeret ved Opticks og de matematiske metoder eksemplificeret ved Principia blev etableret som en samlet og omfattende model for Newtons videnskab. Nogle af de primære begær i denne nye filosofi var sådanne fremtrædende figurer som Benjamin Franklin , Antoine-Laurent Lavoisier og James Black .

Efter Newton er meget blevet ændret. Thomas Young og Augustin-Jean Fresnel viste, at bølgeteorien Christiaan Huygens beskrevet i sin afhandling om lys (1690) kunne bevise, at farve er den synlige manifestation af lysets bølgelængde. Videnskaben blev også langsomt klar over forskellen mellem opfattelse af farve og matematisk optik. Den tyske digter Goethe med sin episke diatribe Theory of Colors kunne ikke ryste det newtonske fundament - men "et hul, som Goethe fandt i Newtons rustning .. Newton havde forpligtet sig til doktrinen, at brydning uden farve var umulig. Han mente derfor, at genstandsbrillerne fra teleskoper skal for evigt forblive ufuldkomne, hvor akromatisme og brydning er uforenelige. Denne konklusion blev bevist af Dollond for at være forkert. " ( John Tyndall , 1880)

Se også

Referencer

  • Burnley, David Historien om det engelske sprog: A Source Book 2. udgave, 2000, Pearson Education Limited.

eksterne links

Fuld og gratis onlineudgaver af Newtons Opticks