Opticks -Opticks

Denne artikkelen handler om boken til Newton. For faget generelt, se Optikk . For dataprogrammet, se Opticks (programvare) .

Opticks.jpg
Den første, 1704, utgave av Opticks: eller en avhandling om reflekser, refraksjoner, inflexions og lysfarger.
Forfatter Isaac Newton
Land Storbritannia
Språk Engelsk
Emne Optikk
Sjanger Sakprosa
Publiseringsdato
 1704
Media type Skrive ut

Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colors of Light er en bok av engelsk naturfilosof Isaac Newton som ble utgitt på engelsk i 1704 (en vitenskapelig latinsk oversettelse dukket opp i 1706). Boken analyserer lysets grunnleggende natur ved hjelp av lysbrekning med prismer og linser, diffraksjon av lys fra tett plasserte glassplater og oppførselen til fargeblandinger med spektrallys eller pigmentpulver . Opticks var Newtons andre store bok om naturvitenskap , og det regnes som en av de tre store verk på optikk i den vitenskapelige revolusjonen (sammen Kepler 's Astronomiae Pars Optica og Huygens ' Traité de la Lumière ). Newtons navn dukket ikke opp på tittelsiden til den første utgaven av Opticks .

Oversikt

Publiseringen av Opticks representerte et stort bidrag til vitenskapen, forskjellig fra men på noen måter konkurrerende med Principia . Opticks er i stor grad en oversikt over eksperimenter og trekk fra dem, og dekker et bredt spekter av emner i det som senere ble kjent som fysisk optikk . Det vil si at dette arbeidet ikke er en geometrisk diskusjon av catoptrics eller dioptrics , de tradisjonelle fagene refleksjon av lys ved speil i ulike former og utforskningen av hvordan lyset er "bøyd" når den passerer fra ett medium , for eksempel luft, inn i en annen , for eksempel vann eller glass. Snarere er Opticks en studie av lysets og fargenes natur og de forskjellige diffraksjonsfenomenene , som Newton kalte "inflexion" av lys.

I denne boken presenterer Newton i sin helhet sine eksperimenter, først rapportert til Royal Society of London i 1672, om spredning , eller separering av lys i et spektrum av dets komponentfarger. Han demonstrerer hvordan utseendet på farger oppstår ved selektiv absorpsjon , refleksjon eller overføring av de forskjellige komponentdelene i det innfallende lyset.

Den viktigste betydningen av Newtons arbeid er at den veltet dogmen, tilskrevet Aristoteles eller Theophrastus og akseptert av forskere på Newtons tid, at "rent" lys (som lyset som tilskrives Solen) er grunnleggende hvitt eller fargeløst, og endres i farge ved blanding med mørke forårsaket av interaksjoner med materie. Newton viste at det motsatte var sant: lys består av forskjellige spektrale fargetoner (han beskriver syv - rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett), og alle farger, inkludert hvitt, er dannet av forskjellige blandinger av disse fargene. . Han demonstrerer at farge oppstår fra en fysisk egenskap av lys - hver fargetone brytes i en karakteristisk vinkel av et prisme eller linse - men han sier klart at farge er en følelse i sinnet og ikke en iboende egenskap til materielle gjenstander eller selve lyset . For eksempel demonstrerer han at en rød fiolett (magenta) farge kan blandes ved å overlappe de røde og fiolette endene av to spektre, selv om denne fargen ikke vises i spekteret og derfor ikke er en "farge på lyset". Ved å koble de røde og fiolette endene av spekteret, organiserte han alle farger som en fargesirkel som både kvantitativt forutsier fargeblandinger og kvalitativt beskriver den opplevde likheten mellom fargetoner.

Newtons bidrag til prismatisk spredning var den første som skisserte flerprismearrayer. Flere prismekonfigurasjoner, som stråleutvidere, ble sentrale i utformingen av den avstembare laseren mer enn 275 år senere, og satte scenen for utvikling av teori om spredning av flere prismer .

Opticks og Principia

Opticks skiller seg på mange måter fra Principia . Den ble først publisert på engelsk i stedet for på latin som ble brukt av europeiske filosofer, og bidro til utviklingen av en folkespråklig vitenskapslitteratur. Boken er en modell for populærvitenskapelig utstilling: selv om Newtons engelsk er noe datert - han viser en forkjærlighet for lange setninger med mye innebygde kvalifikasjoner - kan boken fremdeles lett forstås av en moderne leser. Derimot fant få lesere av Newtons tid Principia tilgjengelig eller til og med forståelig. Hans formelle, men fleksible stil viser kollokvialiteter og metaforisk ordvalg.

I motsetning til Principia , Opticks er ikke utviklet ved hjelp av den geometriske konvensjonen av påstander påvist ved fradrag fra enten foregående påstander, lemma utvider eller første prinsipper (eller gullkorn ). I stedet definerer aksiomer betydningen av tekniske termer eller grunnleggende egenskaper for materie og lys, og de angitte proposisjonene demonstreres ved hjelp av spesifikke, nøye beskrevne eksperimenter. Første setning i boken erklærer Mit design i denne boken er ikke å forklare lysets egenskaper ved hypoteser, men å foreslå og bevise dem ved fornuft og eksperimenter. I et Experimentum crucis eller "kritisk eksperiment" (bok I, del II, teorem ii) viste Newton at lysfargen tilsvarte dens "grad av refrangibilitet" (brytningsvinkel), og at denne vinkelen ikke kan endres med ytterligere refleksjon eller refraksjon eller ved å føre lyset gjennom et farget filter.

Verket er et vademekum av eksperimentatorens kunst, og viser i mange eksempler hvordan man kan bruke observasjon til å foreslå faktiske generaliseringer om den fysiske verden og deretter ekskludere konkurrerende forklaringer ved spesifikke eksperimentelle tester. Imidlertid, i motsetning til Principia , som lovet Non fingo-hypoteser eller "Jeg lager ingen hypoteser" utenfor den deduktive metoden, utvikler Opticks antagelser om lys som går utover eksperimentelle bevis: for eksempel at lysets fysiske oppførsel skyldtes dets "korpuskulære" "naturen som små partikler , eller at oppfattede farger var harmonisk proporsjonert som tonene i en diatonisk musikalsk skala.

Spørringene

Se hovedmenyen: Spørringene

Opticks avsluttes med et sett med "Spørringer". I den første utgaven var dette seksten slike spørsmål; antallet ble økt i den latinske utgaven, utgitt i 1706, og deretter i den reviderte engelske utgaven, utgitt i 1717/18. Det første settet med spørsmål var korte, men de senere ble korte essays og fylte mange sider. I den fjerde utgaven av 1730 var det 31 spørringer, og det var den berømte "31. spørring" som i løpet av de neste to hundre årene stimulerte mye spekulasjon og utvikling på teorier om kjemisk tilhørighet .

Disse spørsmålene, spesielt de senere, behandler et bredt spekter av fysiske fenomener, som langt overgår enhver smal tolkning av emnet "optikk". De vedrører varmenes art og overføring; den mulige årsaken til tyngdekraften; elektriske fenomener; arten av kjemisk handling ; måten Gud skapte materie i "begynnelsen". riktig måte å gjøre vitenskap på; og til og med den etiske oppførselen til mennesker. Disse spørsmålene er egentlig ikke spørsmål i vanlig forstand. De er nesten alle stilt negativt som retoriske spørsmål . Det vil si at Newton ikke spør om lys "er" eller "kan være" en "kropp." Snarere erklærer han: "Er ikke lys et legeme?" Ikke bare indikerer dette skjemaet at Newton hadde et svar, men at det kan fortsette i mange sider. Som Stephen Hales (en fast Newtonian fra det tidlige attende århundre) erklærte, var det tydeligvis Newtons måte å forklare "ved spørsmål" på.

Resepsjon

De Opticks ble mye lest og debattert i England og på kontinentet. Den tidlige presentasjonen av arbeidet til Royal Society stimulerte en bitter tvist mellom Newton og Robert Hooke om den "korpuskulære" eller partikkelteorien om lys , som fikk Newton til å utsette publiseringen av verket til etter Hookes død i 1703. På kontinentet, og i Frankrike spesielt ble både Principia og Opticks opprinnelig avvist av mange naturfilosofer, som fortsatte å forsvare den kartesiske naturfilosofien og den aristoteliske versjonen av farge, og hevdet å finne Newtons prismeeksperimenter vanskelig å replikere. Faktisk ble den aristoteliske teorien om det hvite lysets grunnleggende natur forsvart inn på 1800-tallet, for eksempel av den tyske forfatteren Johann Wolfgang von Goethe i sin Farbenlehre .

Newtons vitenskap ble et sentralt spørsmål i angrepet som ble utført av filosofene i opplysningstiden mot en naturfilosofi basert på myndighet fra gamle greske eller romerske naturforskere eller på deduktiv resonnement fra de første prinsippene (metoden som ble fremmet av den franske filosofen René Descartes ), snarere enn på anvendelse av matematisk resonnement for å oppleve eller eksperimentere. Voltaire populariserte Newtons vitenskap, inkludert innholdet i både Principia og Opticks , i Elements de la philosophie de Newton (1738), og etter ca 1750 ble kombinasjonen av eksperimentelle metoder eksemplifisert av Opticks og de matematiske metodene eksemplifisert av Principia ble etablert som en samlet og omfattende modell for Newtonian vitenskap. Noen av de viktigste begrepene i denne nye filosofien var slike fremtredende personer som Benjamin Franklin , Antoine-Laurent Lavoisier og James Black .

Etter Newton er mye blitt endret. Thomas Young og Augustin-Jean Fresnel viste at bølgeteorien Christiaan Huygens beskrevet i sin avhandling om lys (1690) kunne bevise at farge er den synlige manifestasjonen av lysets bølgelengde. Vitenskapen sakte også å innse forskjellen mellom oppfatning av farge og matematisk optikk. Den tyske dikteren Goethe, med sin episke diatribe Theory of Colors , kunne ikke riste det newtonske fundamentet - men "ett hull som Goethe fant i Newtons rustning .. Newton hadde forpliktet seg til læren om at brytning uten farge var umulig. Han mente derfor at objektbrillene til teleskoper må for alltid forbli ufullkomne, akromatisme og bryting er uforenlig. Denne konklusjonen ble bevist av Dollond for å være feil. " ( John Tyndall , 1880)

Se også

Referanser

  • Burnley, David The History of the English Language: A Source Book 2nd Edition, 2000, Pearson Education Limited.

Eksterne linker

Komplette og gratis online-utgaver av Newtons Opticks