또 한 세기 후, 위대한 천문학자 자한니스 케플러는' 갈릴레오의 항성 은하 메신저와의 대화 (16 1 1)' 를 집필하는 과정에서 이 토론에 참여하여 책에서 극찬을 받았다. 케플러는 갈릴레오의 발견을 지지하며 그의 비평을 반박했다. 동시에 자신의 의문을 제기하고 자신의 관점을 천명했다. 그의 생각은 낮 하늘의 색깔뿐만 아니라 밤의 어두운 하늘도 고려한 것이다. 비록 그는 코페르니쿠스의 혁신적인 사상을 가지고 있지만, 그는 우주가 한계가 있다고 주장한다. 케플러는 자신의 견해를 지지하기 위해 중요한 질문을 던졌다. 만약 하늘에 별이 무한히 많거나 적어도 충분한 별들이 하늘을 장식하고 있다면, 왜 밤을 낮처럼 밝게 만들지 않는가? 그는 디거스가 65438 에 있다는 것을 몰랐을지도 모른다. 19 세기에 한 천문학자가 다시 이 문제를 연구하기 시작했다. 그 이후로 이 문제는 올버의 역설이라고 불린다. 사람들은 끊임없이 그들의 발견을 반복한다. 이것은 우리에게 이 문제의 중요성과 복잡성을 보여준다. 디거스는 이렇게 대답했다. 대부분의 별들은 육안으로는 볼 수 없다. "별들이 우리에게서 너무 멀어서 볼 수 없다." 케플러는 먼 별들이 태양보다 밝지 않다고 생각한다. 9 장에서 저자는 밤하늘 색깔 문제를 더 자세히 설명하는데, 이는 낮 하늘 색깔 문제를 설명하는 데 큰 도움이 된다.
갈릴레오의 발견은 망원경 및 기타 광학 기기의 실제 능력과 성질에 더 많은 관심을 기울였다. 케플러는 이 기구들의 한계를 감안하여 "기본적으로 긍정할 수 있다. 대기밀도가 높고 파란색이기 때문에 멀리서 보이는 물체의 세부 사항이 흐릿하게 왜곡된다" 고 결론 내렸다. 케플러가 스토로, 알베티, 다빈치의 어떤 작품도 읽었다는 징후는 없다. 그러나, 다른 많은 이야기들처럼, 고대인의 사상은 이미 잊혀졌다. 오늘 사람들은 또 이 생각을 생각했다. 사람들은 이미 고대인의 이론을 잊었지만, 이 이론들은 이미 그들의 영원한 중요성을 증명했다. 다른 저술물들에서 케플러는 하늘이 "더 파랗고 촘하거나, 또는 보이는 물체와 눈 사이에서 하늘이 더 오래 연장될수록 눈과 보이는 물체 사이의 이 영역에 더 많은 물질이 추가된다" 고 덧붙였다. 그는 하늘이 무색으로 보이는 것은 단지 그 색깔이 얕기 때문이라고 생각한다. 우리가 하늘을 바라볼 때, 우리가 받은 빛은 이미 우리의 눈에 도달할 수 있을 만큼 먼 거리를 퍼뜨렸기 때문에 우리는 파란색을 보았다. 반면 아리스토텔레스는 하늘이' 흰색' 이라고 생각한다. 즉 그가 말하는 무색은 주변 사물에 대한 관찰에 기반을 두고 있다. 케플러는 논리적 관점에서 이 보편적인 관점에 반대한다. 그는 또한 공기를 관통하는 문제를 고려했을 수도 있다. 밀집된 대기에서 모인 짙은 남색에서 "멀리서 보이는 물체의 세부 사항이 흐려졌다" 고 언급했기 때문이다.
우리가 어두운 이론과 입자 이론을 사용하여 푸른 하늘을 설명하는 것에 반대한다면, 프랑스 화학자인 에담 마요트가 1676 에서 논증한 것처럼 하늘이 왜 푸른 문제인지 하늘 자체에 귀결할 수밖에 없다. 하지만 다른 관점과 이론은 사라지지 않았다. 이탈리아 화가 마테오 자콜리니는 케플러의 광학에 관한 저서를 알고 있는 것 같지만 아리스토텔레스는 그림에 대한 그의 가장 영향력 있는 논술 (1622) 에서 암흑이론을 주장했다. 이야기에서 알 수 있듯이, 우리는 여전히 이러한 다른 관점에 직면해 있다. 이러한 가능성에 직면하여, 우리는 셜록 홈즈의 건의를 고려할 것이다. "당신이 불가능한 옵션을 배제할 때, 나머지는 아무리 불가능해도 진실이다."
이러한 선택 중 하나는 "왜 하늘이 다른 색이 아닌 파란색이냐?" 라는 명백한 질문에 직면해야 합니다. 케플러는 이 문제를 고려하지 않은 것 같지만, 르네 데카르트의' 유성' (1637) 에서는 분명히 드러난다. 이 책은 더 웅장한 걸작의 마지막 부분이다. 이 거작은 데카르트의' 과학세계에서 인간의 추리와 진리를 올바르게 지도하는 방법' 을 순서대로 데카르트가 분명하고 분명하며 논쟁의 여지가 없는 판단을 통해 진리를 찾는 과정을 보여 주었고, 우리에게 새로운 철학과 새로운 자연이론에 대한 공식 발언을 보여 주었다. 다음 부분은 그의 방법이 중요한 과학 문제에 있어서의 효과를 보여준다. 우선, 광학은 빛에 대한 새로운 관점을 제시했다. 그런 다음 강력한 기호 수학을 기하학으로 요약합니다. 마지막으로, 기상학에서, 그는 그의 방법을 오래된 날씨와 기후 문제에 적용했다. 이 대작의 깊은 의미는 데카르트가 아리스토텔레스학파를 완전히 새로운 방법으로 대체했다는 것이다. 이 책은 데카르트가 죽은 후에 출판된 것이다. 두루마리 삽화에서 데카르트는 마치 온 세상이 그의 발밑에 짓밟힌 것처럼, 마치 행복한 부스터 박사처럼 앉아 있는' 자연의 빛' 이 방을 통해 그를 덮고 있었다 (그림 3). L).
데카르트는 기상학이 특히 중요하다고 생각한다. 하늘과 구름이 이렇게 아름답고 경탄해 보인다. 그는 우리가 이러한 현상을 설명할 수 있다면, 우리는 우리가 본 것에 놀라지 않을 것이라고 생각한다. 우리는 쉽게 믿을 수 있고, 지구상에서 가장 아름다운 것들의 원인을 찾을 수도 있다. 이러한 신성한 문제들에 대한 깊은 사고를 통해 그는 우주 전체를 인류의 통제 하에 두었다.
예를 들어 무지개의 원인을 설명합니다. 무지개는 빗방울에 입사광이 굴절되어 나오는 데카르트는 마침내 인공 무지개를 만드는 방법에 대해 논의했습니다. "무지개 표지가 하늘에 나타나게 하는 발명품은 사물의 원인을 이해하지 못하는 사람들의 큰 호기심을 불러일으킵니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 무지개명언)." 그는 무지개를 하느님과 계약을 맺은 상징으로 여겼고, 기적 같은 무지개는 홍수를 끝냈다. 그러나, 거 대 한 분수를 사용 하 여, 인간은 또한 무지개를 만들 수 있습니다, "십자가 또는 원통 모양, 또는 다른 놀라운 모양." " 하지만 이 분수들의 비율이 균형을 이루고, 물을 충분한 높이로 뿌릴 수 있도록, 온 국민이 먼 곳에서도 인공 무지개를 볼 수 있도록 하기 위해서는 많은 기술과 많은 일이 필요하다는 것을 인정한다 (그림 3.2). 따라서 이 노련한 과학자들은 기적을 혼동할 수 있는 방법을 가지고 있으며, 이러한 신성한 현상의 원인의 고유성을 없애고 자연과 미신을 믿는 사람들을 통제할 수 있습니다. 프란시스 베이컨의 독실한 철학자들과는 달리, 데카르트는' 신성한 기적' 과' 온갖 속임수와 환각' 을 분명히 구분할 수 있었습니다.
많은 초기 작가들은 무지개에 대해 같은 기본 개념을 가지고 있었지만, 기하학을 이렇게 엄격하게 적용하여 이 문제를 해결할 수 있는 사람은 아무도 없었다. 데카르트는 자신의 성공을 자랑스럽게 생각하지만, 그는 자신이 문제를 연구하는 기본적인 방법을 더욱 자랑스럽게 여긴다. 그는 그의 기본 방법이 기초 분야의 진보라고 생각했고, 진보는 그가 연구한 사례보다 훨씬 심오했다. 하늘의 변화무쌍한 현상을 이해하기 위해 그는 빛의 본질에 대한' 명확하고 명백한' 개념을 찾았다. 아리스토텔레스와' 거의 모든 철학자' 와 마찬가지로 데카르트도 원자론 관점을 받아들이지 않는다. 이런 관점의 원자는 활동공간이 필요하기 때문이다. 그는 또한 최소량의 물질이 필연적으로 그것이 구성하는 큰 물질의 성질을 지배할 것이라고 생각한다.
데카르트는 단 하나의 가설만이 이 필요를 충족시킨다고 생각한다. 그를 위해, 온 세상이 밀접 하 게 접촉 입자로 가득, 그들 사이에 공간이 없습니다. 같은 환경을 만들기 위해서는 이 작은 입자들 사이에' 미세한 물질' 이 있어야 한다. 그의 예는 포도로 가득 찬 큰 통 (그림 3.3) (약간) 이다. 이 포도들은 마치 작은 알갱이 같다. 포도주는 포도의 틈에 잠겨 있는데, 마치' 미세한 물질' 이 알갱이 사이의 틈을 채우는 것과 같다. 나중에 이 물질을 에테르라고 불렀다. 그리스어의 "aether" 와 비슷하지만 기능은 완전히 다릅니다. 후자는 달 위에만 존재하고, 에테르는 지구 어디에나 있는 것으로 여겨진다. 빛은 에테르의 운동 상태로 여겨진다. 데카르트는 이렇게 묘사했다. 만약 그가 만든 큰 통이 그림 3.3 의 A 점과 B 점에 구멍을 뚫으면, 술은 이 구멍에서 거의 직선으로 뿜어져 나오는데, 마치 CDE 가 빛나는 표면인 것처럼, 빛은 이 표면에서 A 점과 B 점으로 쏠린다. .....
이 관점을 설명하기 위해 데카르트는 또 다른 예를 들었다. 한 시각장애인이 지팡이를 짚고 걷고, 걸을 때 지팡이로 땅을 만지는 것을 상상하는 것이다. 그의 지팡이를 통해 그는 땅이 딱딱하거나 부드럽거나 모래인지 진흙인지 느낄 수 있었다. 하지만 빛은 단지' 일종의 운동, 매우 빠르고, 매우 활발하며, 결국 공기나 기타 투명물질을 통해 중개인으로 사람의 눈에 도달한다' 는 것이다. 마찬가지로, 맹인이 만난 흙이 부드럽거나 딱딱한 것은 모두 지팡이라는 중개인을 통해 그의 손에 전달되었다. "데카르트는 과감하게 이 비유를 홍보했다. 지팡이 하나가 순식간에 육지의 상황을 사람들에게 전달할 수 있고, 태양에서 지구까지의 시간도 한순간이다. 또한, "맹인은 나무, 석두, 물 및 기타 유사 물질의 차이가 빨강, 노랑, 녹색 또는 우리가 아는 다른 모든 색상의 차이보다 작다는 것을 깨달았다. ""
데카르트는 테니스 팬일지도 모른다. 왜냐하면 그는 맹인의 지팡이를 테니스 라켓으로 바꾸는 비유를 이어갔기 때문이다. 그는 한 다발의 빛을 테니스 한 다발을 불공평한 지면에 대고,' 빠르게 바닥을 닦고', 마치 빛이 거친 표면에서 반사되는 것처럼 다른 각도에서 반등했다. 또한 다양한 색상은 이더넷의 "작은 부분" 을 나타내는 작은 테니스공이 회전할 때의 다양한 상태로 볼 수 있습니다. 회전이 가장 빠른 것은 빨간색으로 보이고, 회전이 너무 빠르지 않은 것은 노란색과 녹색으로 보이며, 회전이 느리거나 전혀 회전하지 않는 것은 파란색으로 보입니다. 데카르트는 자신의 설명에 매우 만족했다. 그의 설명은 "경험과 너무 잘 맞아서 내가 할 수 없다고 생각한다. 내가 방금 설명했던 물건의 진실성을 의심하다." 그러나, 이것은 겉보기에 진실된 이야기일 뿐, 데카르트는 그의 가설의 정교함,' 명료함과 확실성' 과 그 해석력에 깊은 인상을 받았다. 그는 그의 가설이 완전히 허구라는 것을 부인했는데, 아마도 그가 그것의 해석력을 지나치게 믿었기 때문일 것이다.
데카르트는 태양이 태양에서 지구 대기권까지 닿는 것을 감안하면 하늘에' 증기' 가 없으면' 어두워 보인다' 고 생각한다. 그러나 대기로 인해 에테르의 작은 입자가 "우리에게 도착하기 전에 구르고 회전합니다." " 이로 인해 하늘이 흰색으로 보일 수 있습니다. 그러나 순수 물질 [이더넷] 이 다른 입자를 충분히 만나지 못하고 에테르의 작은 입자가 이런 방식으로 회전하지 않으면 하늘은 파란색만 보일 수 있다. "왜냐하면 에테르에서 직선이고 회전하지 않는 기류가 파란색으로 나타나기 때문이다. 그의 예를 생각해 보세요. 블루레이는 테니스와 같아서 직선 운동을 할 때 회전하지 않습니다. ) 을 참조하십시오
그래서 데카르트는 하늘이 기본적으로 흐리고 하얗다고 생각했고, 가끔 맑은 하늘이 맑았다. 구름이 없다면, 이더넷 입자의 움직임이 어느 정도 빨라지고, 햇빛이 우리의 눈으로 직접 들어와 파란색을 띠게 된다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 희망명언) 그렇지 않으면 태양이 파란색이 아닌 빨간색, 노란색 또는 녹색과 같은 많은 색상을 표시합니다. 그는 구름이 불투명하다고 덧붙였다. 구름 속의 물방울은 많은 표면을 가지고 있고, "빛이 없거나 거의 빛이 구름을 통과할 때까지 구름 속으로 들어오는 빛을 계속 반사하기 때문이다" 고 덧붙였다. 여기서 데카르트는 어두운 이론이나 입자 이론과는 거리가 먼 푸른 하늘에 대한 새로운 설명을 제공합니다.
데카르트의 모든 진술에서, 그는 모든 색이 섞이면 흰색이 될 것이라고 불확실하게 가정했다. 우리는 그가 이 관점을 명확하게 설명하지는 않았지만, 그의 관점은 뉴턴의 핵심 관점과 비슷하다는 것을 알 수 있다. 비록 그가 이 강력한 관점을 알아차리지 못한 것 같지만, 그의 가설을 감안하여 그것을 얻는 것은 필연적이다. 그의 테니스 비유로 돌아가 봅시다. 한 무더기의 공이 구름을 만나면 많은 표면에서 튀어나와 다른 회전 방식을 얻게 됩니다. 이는 결과의 흰색과 일치합니다.
처음부터 끝까지, 데카르트의 자신에 대한 간단한 해석은 항상 너무 경신하다. 해가 질 때의 붉은 하늘을 생각했을 때, 그는 하늘이 매우 밝다면 파란 하늘에 대한 그의 해석이 성립되었는지는 걱정하지 않았다. 그는 지평선 근처에 항상 얇은 구름이나 안개가 있어 불빛이 빨갛게 변할 것이라고 가정한 것 같다. 어쩌면 그는 이렇게 맑은 하늘을 관찰한 적이 없을지도 모르지만, 태양이 하늘에서 더 높은 위치로 올라갈 때 구름은 태양 아래에서 그렇게 빨갛게 보이지 않는다. 사람들은 그가 왜 하늘의 이런 현상에 시달리지 않는지 의아해할 것이다. 그도 하늘 색깔의 변화를 고려하지 않았다. 같은 맑은 날에도 하늘 꼭대기의 색깔은 진한 파란색이지만 지평선 근처에서는 흰색이 된다.
결론적으로, 데카르트는 그의' 명확하고 명확한' 가정에 크게 의존하며, 그의 가설에 의문을 제기하지 않고 전 세계의 필연적인 출현을 유도할 수 있는 것 같다. 뉴턴은 이것에 대해 강한 의심을 표했다. 뉴턴은 초창기에 데카르트의 이론 저작을 열심히 공부했지만, 나중에는 데카르트에 대한 증오로 인해 때때로 데카르트의 이름조차 적어지지 못하고 공백만 남기기도 했다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 독서명언) 뉴턴의 원리 대부분은 데카르트 물리학을 전복시키는 데 주력하고 있다. 뉴턴은 그의 이론이 성공적이라고 생각했지만, 나중에 학자들은 그의 추리에서 문제를 발견했다. 데카르트와는 달리 뉴턴은 수학적 추론을 사용했기 때문에 그들의 기본적인 물리적 원인을 알 필요가 없었다.
뉴턴의' 광학 (Opticks)' 이라는 책에 따르면 백색광은 스펙트럼의 모든 색으로 이루어져 있으며 빛의 성질에 대해 어떠한 가정도 하지 않고도 결과를 도출할 수 있다 (그림 3.4). 그가 말했듯이, "이 책에서, 내 디자인은 가설을 통해 빛의 특성을 해석하는 것이 아니라 추리와 실험을 통해 증명된다." 그는 빛의 본질에 대해서도 견해를 가지고 있지만, 이러한 견해는 데카르트의 이론과는 거리가 멀다. 이 논쟁이 심해지면서 왜 하늘이 파란색이냐는 문제가 빛의 본질이라는 더 큰 문제와 점점 더 얽혀 있다. 고대 원자학자들처럼, 뉴턴은 빛이 공간을 오가는 작은 입자라고 생각했다. 굴절의 디지털 법칙을 설명하기 위해, 그는 빛 입자가 유리에서 공기보다 빠르게 전파된다고 가정했다. (데카르트는 그의 이론적 배경 소개에서 이미 이 관점을 제시했다. ) 을 참조하십시오
백색광은 스펙트럼 색상의 혼합이다. 이 기본적인 발견을 통해 뉴턴의 무지개에 대한 해석은 데카르트보다 더 합리적이다. 뉴턴은 먼저 빛의 반사가 입사각뿐만 아니라 그 색상에 달려 있음을 보여 주었다. 추가 굴절 또는 반사를 통해 각 색상 라이트의 굴절도는 그대로 유지됩니다 (예: 라이트가 샤워를 비출 때). 레인보우 리본의 폭과 순서를 합리적으로 설명할 수 있는 것은 이번이 처음이다. 그러나 하늘이 왜 푸른지 문제는 아직 해결되지 않았다. 무지개에 대한 이해는 날씨가 좋을 때 하늘이 왜 푸른지, 다른 스펙트럼의 색깔이 아니기 때문이다.
다른 발견들은 이때 중요한 역할을 했다. 뉴턴이 실험을 하기 전에 로버트 보일은 이미 거품이나 유막의 색상 변화를 알아차렸다. 그는 손에 깃털 하나를 들고 눈을 가리고 석양을 바라보았다. "제 앞에는 여러 가지 작은 무지개가 있습니다. 모든 무지개는 저만의 색깔을 가지고 있습니다. 매우 생동적입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 깃털에서 같은 무지개를 계속 볼 수는 없다. " 프리즘이 없는 상태에서 깃털의 작은 막대기는 어느 정도 무지개도 (나중에 실험 5.4 로 돌아가기) 로 이어졌다. 보일은 깃털 자체에 고정된 색깔이 없다는 것을 알아차렸기 때문에 깃털과 빛의 상호 작용이 아니라 무지개를 만들었다. 그래서 공작새의 깃털이 화사한 색은 깃털 자체의 색깔이 아니다. 어두운 빛 아래에서 공작령을 관찰할 때, 그것은 어둡고 무색이다.
거의 동시에 로버트 후크는 현미경으로 물체의 미세한 구조를 연구할 때 비슷한 현상을 발견했다. 그는 또한 표면 렌즈가 유리에 밀착될 때 희미한 동심 고리가 나타난다는 것을 알아차렸다. 이제 우리는 이 현상을' 뉴턴 고리' 라고 부른다 (그림 3.5). 훅과 뉴턴은 나중에 서로 다른 단색광으로 렌즈를 비추면 이 뉴턴 고리의 형태가 변할 수 있다는 것을 알게 되어 "빛의 변화에 따라 점차 팽창하거나 수축할 것" 이라고 뉴턴은 진술했다.
또한, 렌즈에 가까운 유리를 백색광으로 비추면, 각 고리는 무지개 같은 스펙트럼을 띠게 됩니다. 안쪽은 파란색이고 밖은 빨간색입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 그림 3.5 에서 밝은 링의 반지름은 항상 렌즈와 유리판 사이의 거리의 1, 3,5 ... 의 배수와 관련이 있으며, 어두운 링의 반지름은 렌즈와 유리판 사이의 거리의 0,2,4 ... 의 배수와 관련이 있습니다. 링의 중심에는 항상 검은 점이 있습니다. 이 실험에 대해 뉴턴의 추리는 "이 유리 사이의 공기는 어떤 곳에서는 빛을 반사하는 경향이 있고, 표면은 그 두께에 따라 다른 곳에서는 어떤 색깔의 빛도 투과하는 경향이 있다" 는 것이다. 이러한 견해를 표현하기 위해 뉴턴은 빛이 "단순한 투과 또는 반사 일치" 를 통해 갑자기 밝기가 증가하거나 감소하는 것은 투과 또는 반사 향상의 표현이라고 설명했다.
뉴턴은 또한 비누 거품의 두께가 바뀌면 똑같은 색상 순서를 나타낸다는 것을 알아차렸다. 이러한 비누 거품을 보호하기 위해, 그는 유리 상자에 넣어 색깔의 모양을 관찰했다.
비눗방울 맨 위 주위의 많은 동심 고리처럼 색상이 매우 규칙적인 순서로 나타납니다. 수위가 점차 떨어지면서 비누 거품이 점점 얇아지고, 이 고리들은 서서히 확대되어 비누 거품 전체를 덮고, 점차 비누 거품의 바닥으로 떨어지며, 거기서 하나씩 사라진다. 또한 모든 색상이 맨 위에 나타나면 토러스 중심에 둥근 작은 검은 점이 나타납니다. 첫 번째 실험에서 관찰한 바와 같이, 그것은 점점 팽창하고, 때로는 폭이 1/2 또는 3/4 인치를 초과하는 다음 비누 거품이 파열된다.
처음에 뉴턴은 이 이상한 검은 점이 비눗방울에 구멍이 난 것처럼 빛을 반사하지 않았다고 생각했다. 그러나 자세히 살펴보면, 그는 아주 미약한 반사광을 볼 수 있는데, 이는 비누 거품이 아직 존재한다는 것을 설명한다. 그는 비누 거품 상자를 실외로 옮겨 색깔의 순서와 상대도를 다시 한 번 관찰했다. 뉴턴은 일련의' 매우 어두움' 한 빨간색과 녹색을 보고' 밝은 푸른 하늘' 이 나타난 것을 알아차렸다.
뉴턴은 실험에서 파란 빛의 굴절이 가장 강하고 붉은 빛의 굴절이 가장 약하다는 것을 추론했다. 뉴턴 링 실험과 마찬가지로, 작은 거품에서 그는 가장 밝은 색이 중앙 흑점 주변의 파란색이라는 것을 알아차렸는데, 그는 이를' 제 1 시퀀스 블루' 라고 불렀다 (부록 A 실험 3. 1 참조). 이 관찰에 따르면, 그는 다음과 같이 추측했다.
파란색의 첫 번째 순서는 작지만 미약하지만, 아마도 어떤 물질의 색깔일 것이다. 특히 하늘의 파란색은 이런 순서로 보입니다. 모든 증기는 먼저 응결되어 작은 물질로 결합한 다음 큰 물질을 형성하기 때문에, 이 하늘색은 다른 색깔의 구름을 형성하기 전에 반사되어야 한다. 그래서 이것은 수증기 반사의 첫 번째 색이며 하늘에서 가장 투명하고 깨끗한 색이어야 합니다. 경험에 따르면, 우리는 이때 증기가 아직 다른 색을 반사하기에 충분한 정도로 모이지 않았다는 것을 발견했다.
다시 말해서, 뉴턴은 대기 중의 "증기" 가 작은 "덩어리" 나 물방울로 응결되어 맑은 하늘에서 "비길 데 없는 파란색" 을 만들 수 있다고 생각한다. 볼테르는 뉴턴의 이론을 이렇게 설명했다. "지면에서 온 작은 증기는 아주 작은 표면을 가지고 있는데, 그것은 맑은 하늘을 색칠하여 이렇게 유쾌한 하늘색을 만들어 낸다." 뉴턴은 단지' 증기' 가 다양한 크기의' 작은 덩어리' 로 응결될 것이라고 추측했다. 그는 물 같은 물질이 공기 중에 떠 있어서 안개, 안개, 가랑비에 이르기까지 크기가 다른 물방울로 응결될 수 있다고 생각하는 것 같다. 그는 한 가지 문제에 시달리지 않는 것 같다. 그래서 이 작은 물방울들은 푸른색밖에 없고, 다른 물방울들은 모두 하얗고, 어떤 색깔도 전달되지 않는 이유다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 지혜명언) 이것은 사람들이 그의 초기 이론에서 기대했던 것과는 달리 비누 거품 실험에서 입자의 크기와 색깔이 서로 연결되어 있다.
"광학" 이라는 책의 다른 곳에서 뉴턴은 망설임 없이 "몇 가지 문제" 를 제기했는데, 여기에는 심오한 가설과 실제 문제가 포함되어 있다. 그의 사고는 알려진 것부터 예상한 것까지 시작되었다. 그의 기본 원리는 그가 비누 거품에서 본' 비길 데 없는 파랑' 인 것 같다. 마치 하늘을 여는 푸른 열쇠인 것 같다. 결국 사람들은 큰 예측을 고집하지 않았지만, 뉴턴의 사고는 우리에게 중요한 질문을 던졌다. 왜 하늘이 파란색이지 다른 색깔이 아닌가? (알버트 아인슈타인, 생각명언) 케플러는 우리에게 설명을 하지 않았다. 데카르트의 경우 빛의 색상은 이더넷 입자의 회전에서 비롯됩니다. 그는 우리가 파란색을 보았기 때문에 파란색이 더 직사광선의 색이어야 한다고 생각했기 때문에, 파란색이 에테르입자가 가장 느리게 회전할 때 나타났다고 추측했다. 뉴턴은 이 이론이 옳지 않다는 것을 알고 있다. 왜냐하면 태양의 직사광선에는 파란색이 아니라 모든 색이 포함되어 있기 때문이다. 그럼 반드시 파란색을 골라낼 방법이 있을 겁니다. 뉴턴은 그의 반지와 비누 거품에서 파란색을 체질했다. 두 경우 모두 색차는 렌즈 사이의 두께든 비누 거품 표면의 두께든 특정 피쳐 길이를 기준으로 합니다. 즉, 파란 빛과 붉은 빛은 일정한 길이로 구분할 수 있다. 하지만 빛이 치수를 측정할 수 없는 점 입자로 이루어져 있다면, 이 길이는 무엇을 의미할까요?
뉴턴은 이 문제의 깊이를 깨닫고 그의' 일치' 가설을 통해 설명하려 했다. 두께가 다른 비누 거품이 다른 색을 띠기 때문이다. 그 길이에서는 빛이' 일치' 를 경험하기 때문이다. 갑자기 사라지거나 더 빨리 지나가기 때문이다. 뉴턴의 원시 이론은 많은 관찰 결과를 잘 설명했다. 그의 문제에서, 그는 우리가 지금 말하는 빛의 파동 이론을 생각했다. "어떤 빛은 크기가 다른 물질의 진동을 일으키지 않을까요?" " 크기에 해당하는 이러한 진동은 일부 색상에 대한 인식을 불러일으킨다. 이러한 진동은 공기의 진동과 마찬가지로 크기와 관련이 있으며 일부 소리의 인식을 불러일으킨다. "여기서 그는 빛과 소리를 비교했고, 소리는 공기와 같은 매체에서 발생하는 압력파라고 생각했다. 그렇다면, 그는 블루레이가 그리 크지 않은' 큰 물질' 의 파동에 해당해야 한다고 계속 설명했다. 마찬가지로 녹색, 노란색, 붉은 빛은 푸른 빛보다 "크다". 모든 색상을 보려면 가능한 모든 "크기" 차이를 반사하기 위해 망막이 필요합니다. 빛의 행동은 더 이상 알 수 없는' 일치' 현상에 의해 결정되는 것이 아니라 (이' 일치' 는 외부에 의해 결정되는 구체적인 길이에 의해 결정됨), 그 내부의' 크기' 에 의해 결정될 수 있으며, 크기는 그 색깔을 나타낸다.
우리는 빛의 파동 이론의 관점에서 뉴턴의 광학 저작을 읽는 데 익숙해져 있는데, 파동 이론은 1 세기 이후에야 주도적인 지위를 차지하게 되었다. 그 전에는 뉴턴의 빛 방출 이론이 여전히 큰 영향을 미쳤다. 결국, 그는 그 앞에 나타난 현상을 믿었다. 빛은 직선으로 전파되는 것처럼 보이며 또렷한 그림자를 남겼다. 만약 빛이 파동이라면, 그것의 전파는 "구부러진" 것이 되어 장애물을 우회할 수 있다. 데카르트는 자신의 이론적 선견지명을 지나치게 믿었고, 뉴턴은 그의 관찰이' 일치' 에 대한 그의 실험 가설을 충분히 입증했다고 결론 내렸다.
사실, 뉴턴은 눈치채지 못했지만, 사람들은 이미 파동 이론의 증거를 찾았다. 1665 년 그리말디의' 빛에 관한 책' 이 출판되었는데, 이 이탈리아 신부는 출판하기 전에 세상을 떠났다. 그의 마지막 책은 그가 소위 회절이라고 부르는 것을 소개했다. 그는 한 줄기 빛이' 가능한 작은 구멍' 을 통과해 암실의 장애물 (예: 밧줄) 에 비친 다음, 이미지를 흰색 화면에 투사하는 실험을 했다. 그는 센터의 밝은 패턴 주위에 밝은 줄무늬가 있는 것을 발견했다 (그림 3.6; 부록 a, 실험 3.2). 그는 그림자 부분이 뚜렷하지 않다는 것을 관찰했지만, 빛이 직선으로 퍼지면 물체의 그림자가 선명해야 한다. 이 그림자들은 또한 빛 이론이 예측한 것보다 넓고, 또한 채색이다. "[중간] 그림자 근처에 있는 부분은 항상 파란색이고 중심에서 멀리 떨어진 부분은 빨간색입니다." 1665 에서 후크는 그의 저서' 현미사진술' 에서 실험 증거를 소개했다.' 태양광은 확실히 편향되어 잎사귀의 그늘에 침투한다.'
회절 문제는 점차 치열한 논쟁으로 진화했다. 뉴턴은 회절이 단지 신형 굴절일 뿐이라고 생각했고, 훅은 이것이 중대한 의미의' 새로운 발견' 이라고 생각했다. 뉴턴이 훅에게 보낸 유명한 편지에서 뉴턴은 "데카르트의 노력은 좋은 단계" 라고 생각했다. 너는 너무 많은 단계를 추가했다, 특히 철학적 사유로 침대 시트의 색깔을 고려한다. 만약 내가 더 멀리 볼 수 있다면, 그것은 내가 거인의 어깨에 서 있기 때문이다. 하지만 뉴턴은 회절이 빛의 파동 이론의 중요한 증거라고 생각해야 합니까? 사후 제갈량은 뉴턴이 이를 부정하는 합리적인 이유를 우리에게 보여주지 못할 수도 있다.
결국, 그리말디는 빛의 본질에 대한 어떤 가설도 망설이고 있는데, 그는 증거가 부족하다고 생각하는 것 같다. 그는 확실히 파장의 개념을 추론했다. 파장은 파동의 크기, 즉 완전히 진동하는 파동의 인접한 두 봉우리 사이의 길이를 나타냅니다. 이렇게 하면 뉴턴이 "크기" 를 설명할 수 있는 정확한 형식이 제공됩니다. 하지만 뉴턴은 그리말디의 실험을 진지하게 복제하고 발전시켰지만 (뉴턴은 이 실험을' 회절' 이라는 용어로 묘사하지 않았다), 이 실험에서 그가 파동 이론을 받아들이는 관점을 바꿀 충분한 증거를 찾지 못했다. 다음 장에서 우리는 어떤 실험이 더 결정적인 테스트를 트리거할 수 있는지 고려할 것이다.
각 색상의 빛에 해당 파장이 있는 경우 파장은 빛의 특성 길이 척도를 제공합니다. 색깔에 따라 빛의 파장이 다르기 때문에, 블루레이, 붉은 빛, 그 사이의 다른 빛은 대기를 통과할 때 다르게 표현해야 한다. 이것은 중요한 단계이며, 이전 토론에서 언급되지 않았다. 그러나 이야기는 여기서 끝나지 않았다. 대기는 푸른 빛과 붉은 빛을 어떻게 구별합니까? 보의엘과 후크의 깃털에 대한 관찰을 돌이켜보다. 깃털 자체는 무색이지만 눈부신 공작난초가 반짝이고 있다. 어쩌면 작은 깃털이 하늘 색깔 문제의 관건일지도 모른다.