Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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.
АвторИсаак Ньютон
СтранаВеликобритания
Языканглийский
ПредметОптика
ЖанрНехудожественная литература
Дата публикации
1704
Тип СМИРаспечатать

Opticks: или «Трактат об отражениях, преломлениях, флексиях и цветах света» - это книга английского естествоиспытателя Исаака Ньютона , опубликованная на английском языке в 1704 году [1] (научный латинский перевод появился в 1706 году). фундаментальная природа света посредством преломления света призмами и линзами, дифракция света на близко расположенных листах стекла и поведение цветовых смесей со спектральными источниками света или пигментными порошками. Считается одним из величайших достижений науки в истории. «Оптика» была второй крупной книгой Ньютона пофизическая наука . Имя Ньютона не появилось на титульном листе первого издания Opticks .

Обзор [ править ]

Публикация Opticks стала крупным вкладом в науку, отличным от Principia, но в некоторых отношениях с ним соперничающим . Opticks - это, в основном, запись экспериментов и сделанных на их основе выводов , охватывающих широкий спектр тем в том, что позже стало известно как физическая оптика . [1] То есть, эта работа не является геометрическим обсуждением катоптрики или диоптрии , традиционных предметов отражения света зеркалами разной формы и исследования того, как свет «изгибается», когда он проходит из одной среды., например, воздух, в другое, например воду 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 [2], 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.

Главное значение работы Ньютона состоит в том, что она опровергает догму, приписываемую Аристотелю или Теофрасту.и принятый учеными во времена Ньютона, что «чистый» свет (такой как свет, приписываемый Солнцу) принципиально белый или бесцветный и изменяется на цвет в результате смешения с темнотой, вызванного 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 может быть смешан путем перекрытия красного и фиолетового концов 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 какЦветовой круг, который количественно предсказывает смешение цветов 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 множеством призм, как расширители луча, стали центральным элементом конструкции перестраиваемого лазера более 275 лет спустя и заложили основу для развития теории дисперсии с несколькими призмами . [3] [4]

Opticks и Principia [ править ]

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 представляет собой образец научно-популярного изложения: хотя английский язык Ньютона несколько устарел - он проявляет любовь к длинным предложениям с множеством оговорок, - книга все же легко понимается современным читателем. 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 crucisили «критический эксперимент» (Книга I, Часть II, Теорема II), Ньютон показал, что цвет света соответствует его «степени преломляемости» (углу преломления), и что этот угол не может быть изменен дополнительным отражением или преломлением или пропуская свет через цветной фильтр.

Эта работа представляет собой образец искусства экспериментатора, демонстрирующий 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 гипотез» 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 [ править ]

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 исправленном английском издании, опубликованном в 1717/18 году. Первый набор запросов был кратким, но последующие превратились в короткие эссе, занимавшие 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 развития теорий химического сродства .

Эти запросы, особенно более поздние, имеют дело с широким кругом 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 риторические вопросы.. 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 занимать много страниц. Очевидно, как заявил Стивен Хейлз (твердый ньютонианец начала восемнадцатого века), это был способ объяснения Ньютона «с помощью запросов».

Прием [ править ]

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, как Principia, так и Opticksизначально были отвергнуты многими натурфилософами, которые продолжали защищать картезианскую натурфилософию и аристотелевскую версию цвета и утверждали, что им трудно воспроизвести эксперименты с призмой Ньютона. Действительно, аристотелевская теория фундаментальной природы белого света защищалась до XIX века, например, немецким писателем Иоганном Вольфгангом фон Гете в его « Фарбенлере» .

Ньютоновская наука стала центральным вопросом в нападении , которую ведут просветителей в эпоху Просвещения против естественной философии на основе авторитетности древних греческих или римских естествоиспытателей или дедукции из первых принципов (метод выступает французский философ Рене Декарт ), а не о применении математических рассуждений к опыту или эксперименту. Вольтер популяризировал ньютоновскую науку, включая содержание как « Принципов», так и « Оптики» , в своих « Основах философии Ньютона» (1738 г.), а примерно после 1750 г. сочетание экспериментальных методов, представленныхОптика и математические методы, воплощенные в Принципах, были созданы как единая и всеобъемлющая модель ньютоновской науки. Некоторыми из 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», 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 цвета», не мог поколебать ньютоновское основание, но «одну дыру, которую Гете нашел в доспехах Ньютона ... Ньютон придерживался доктрины, что преломление без цвета невозможно. Поэтому он думал, что объективные очки телескопов должны всегда оставаться несовершенными, ахроматизм и преломление несовместимы. Доллонд доказал, что этот вывод ошибочен ». ( Джон Тиндалл , 1880 [5] )

См. Также [ править ]

  • Теория цвета
  • Светоносный эфир
  • Призма (оптика)
  • Книга по теории цветов
  • Книга оптики (Ибн аль-Хайсам)
  • Элементы философии Ньютона (Вольтера)
  • Теория дисперсии множественных призм

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Ньютон, Исаак (1998). Opticks: или трактат отражений, преломлений, изгибов и цветов света. Также два трактата о видах и величине криволинейных фигур . Комментарий Николаса Юмеса (изд. Octavo). Пало-Альто, Калифорния: Octavo. ISBN 1-891788-04-3.( Оптика была первоначально опубликована в 1704 году).
  2. ^ Ньютон, Исаак. «Гидростатика, оптика, звук и тепло» . Проверено 10 января 2012 года .
  3. ^ FJ Duarte и JA Piper, Теория дисперсии расширителей пучка с несколькими призмами для импульсных лазеров на красителях, Опт. Commun. 43 , 303–307 (1982).
  4. ^ П. Роулендс, Ньютон и современная физика (World Scientific, Лондон, 2017).
  5. ^ Popular Science Monthly / том 17 / июль 1880 г.) http://en.wikisource.org/wiki/Popular_Science_Monthly/Volume_17/July_1880/Goethe's_Farbenlehre:_Theory_of_Colors_II
  • Бернли, Дэвид История английского языка: сборник первоисточников, 2-е издание, 2000 г., Pearson Education Limited.

Внешние ссылки [ править ]

Полные и бесплатные онлайн-издания Newton's Opticks

  • Rarebookroom, Первое издание
  • Галлика, Первое издание
  • Интернет-архив, четвертое издание
  • Интернет-архив, Dover переиздание, четвертое издание
  • Цифровая библиотека Кембриджского университета, документы по гидростатике, оптике, звуку и теплу - рукописные статьи Исаака Ньютона, содержащие черновик Opticks
  • Opticks аудиокнига в общественном достоянии на LibriVox