1801年,一间封闭的乌漆墨黑的屋子里,一个人趴在屏幕前仔细地观察着微弱的光斑。当他终于看清了屏幕上那些奇怪的条纹以后,终于长出了一口气:“牛顿牛老爵爷,你错了!”
牛顿在英国已经是大名鼎鼎的科学家,无数年轻的后辈都是看着他的那本《自然哲学之数学原理》踏上科学征程的,这个年轻人也不例外,他的名字叫托马斯·杨。1773 年6 月13 日,托马斯·杨出生于英国萨默塞特郡米尔弗顿一个富裕的贵格会教徒家庭,家里共有十个兄弟姐妹,他是最大的孩子。托马斯·杨从小受到良好教育,自幼天资聪颖,是个不折不扣的神童。
两岁的时候,已经开始阅读书籍。四岁能背诵大量古诗词,无论是英文的还是拉丁文的。九岁开始自己动手搞小制作,后来学会了搞望远镜、显微镜,动手能力开始显现出来。十四岁就已经熟练地使用多种外语,希腊语、意大利语、法语那是不在话下,读书做笔记,随便用。西方国家的语言不够他学的,又开始学习东方语言,希伯来语、波斯语、阿拉伯语人家也全拿下来了。那时候欧洲人眼里的东方,也就到中东附近,再远就是印度了。
十九岁的时候,托马斯·杨来到伦敦学习医学。他先是对眼科特别感兴趣,后来又喜欢上了光学。牛顿的书,他烂熟于胸,牛顿的《光学》,那是非常熟悉的。托马斯·杨对当时科学界流行的两种光学学说都很了解,首先是微粒说,牛顿是微粒说的支持者,他们认为光是发射出来的粒子流,一个个小炮弹被光源打出来。微粒说很容易解释一些现象,比如光沿直线传播,比如反射,但是另外一派就不是这么认为的,他们明确地认为光应该是一种波。他们发现,两束光交叉后,彼此之间毫无影响,按照牛顿支持的微粒说,这是不可能的。两挺机枪对着打,总会有些子弹在空中相撞,然后掉下来,可是这种现象在光这里没人看到过。两束光对着照射,过不久,地下积累起一小堆光子,这不是天方夜谭吗?波动学说这一派的代表人物是惠更斯,惠更斯发现,两个水波纹会彼此穿过,穿过以后互相不影响,那么假如光是一种波,这事儿就好解释啊!但是波动说也有麻烦:光的波长是多少呢?没人知道光的波长是多少,波长公式是λ= vt,λ是波长,v 是波速,t 是周期。可是这几个值你一个都不知道,根本没法测量。在此后的200 年里,光学停滞不前,后辈们一直也没能超越牛顿的《光学》。牛顿在力学方面的巨大成功使得人们都愿意相信,牛顿的光学也是正确的,一直到拿破仑时代也还是这么认为,毕竟微粒说算是比较主流的一种说法。
托马斯·杨到了医学院就读,现在可以称他为“杨大夫”了。他叔叔也是一位医生,可以说正是因为这位叔叔的影响,杨大夫才最终确定学习医学。不久后他的叔叔去世,给杨大夫留下了丰厚的遗产,不但有房子,还有大量的藏书,还有不少艺术品,还有一万英镑的现款,从此,杨大夫过上了衣食无忧的幸福生活。1794 年,杨大夫二十一岁,由于研究了眼睛的调节机理,他成为皇家学会会员。1795 年,他到德国哥廷根大学学习医学,一年后拿到了博士学位。后来他回了英国继续学习,在剑桥,同学们都叫他“奇人杨”,因为他哪国语言都懂,马骑得非常好,而且还会杂技走钢丝,算是科学家里走钢丝最棒的一位。各种乐器,他抬手就来,演奏水平相当高,这也为他后来研究波动学说打下基础。乐器嘛,本来就是各种振动各种波嘛!尽管杨大夫是个医生,但他还是非常喜欢物理学,自己闲暇时间也非常多,毕竟衣食无忧,不用朝九晚五地出门上下班。他一直在思考如何去验证光到底是波还是粒子,到了1801 年,他总算想出个办法来:先要有个光源,这好办,然后要弄个板子扎个小眼儿,再找来另一个板子离得非常近的距离扎两个小眼儿。这样的话,一束光就被劈成了两束,这两束光来自同一个光源。因为来自同一光源,所以按照光的波动理论,这两束光应该会发生干涉现象,他期待能看到光产生的干涉条纹。最终,他如愿以偿地看到了条纹,终于可以对着苍天高喊一声“牛爵爷,你错了!”光不是微粒,而是一种波,跟我们说话产生的声音是一样的波。
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