牛顿光学思想与实验研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 樊小龙
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| 答辩日期 | 2015-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 袁江洋 |
| 关键词 | 牛顿光学 微粒论 波动论 光学实验 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 科学史 |
| 其他题名 | A Study on Newton's Optical Thoughts and Experiments |
| 英文摘要 | 半个多世纪以来，科学史学者与牛顿研究者在牛顿光学这一主题上投入了大量努力，澄清了许多误解，并获得了一些新认识，尤其是，研究者们不再将“光的微粒论”与“光的波动论”这样的形而上学术语与光学理论等量齐观，尽管仍然肯定形而上学思考对科学理论的构造具有重要作用。然而，仍有许多问题有待提出和给予解答。在本文看来，其中的两类重要问题是，1）牛顿的光学形而上学思考，无论是本体论还是方法论意义上的，无论是关于微粒的还是关于波动的，在他的具体的光学探索进程中如何发挥作用？2）实验是否在牛顿光学理论的构作与证明的进程中起到了关键性作用？这两类问题又分别与一些重要而具体的史学问题相关联。如，长期以来令牛顿研究者感到费解的一个问题是，胡克与牛顿都注意到薄膜颜色现象当中的周期性规律，牛顿更以巧妙的实验和精确的测量明确和证实了这一规律，为什么两人都给出了错误的解释？此问题可归入第一类问题。又如，既然胡克与牛顿均遵循皇家学会实验哲学的方法论原则和论辩规则，那么，在胡克眼中，牛顿所说的“判决性实验”是否具有真正的判决效力？这一令科学史家不休的问题可归入第二类问题。带着上述两类问题，本文将致力通过对牛顿的形而上学思考和他的实验研究之间的互动细节的考察，对牛顿光学探索的整体进程给出一种新的理解。从方法论角度看，本文将通过以下三方面的考察来达成上述目标：1）解析牛顿光学研究背后的完整的智力构架；这不仅涉及对牛顿的物质理论、光的微粒论和粒子以太等观念的一个系统理解和重构，还涉及对牛顿在不同情境下使用上述思维的不同方式的考察。2）解析牛顿及其同时人的不同光学实验系统及相关的实验进程；主要包括三类实验：三棱镜实验、牛顿环与透明薄膜颜色的实验、以及其他类型的实验。3）考察牛顿光学思考与实验之间的历史互动进程；这里将涉及牛顿光学发现的具体案例分析以及牛顿与其他光学家的对比研究。本文使用了几乎所有牛顿光学的原始文献，与此同时对相关的科学史研究工作进行了系统的梳理与解读。各章节的主要内容及具体结论如下：在第一章中交代了牛顿光学的背景、主要内容、前人研究综述及本文所要解决的主要问题与思路。在第二章中，首先通过对牛顿的三棱镜判决性实验及牛顿与胡克的光学争论的分析，指出了这一实验在光的均一不变理论与修正理论之间作出了有效判决；其次，通过深入分析牛顿判决性实验的观察陈述以及“异质性”这一概念，揭示了牛顿之所以选择光的可折射性而非颜色来作为其异质性命题的判决的原因。在第三章中，本文对比研究了牛顿与胡克关于薄膜颜色的观察、实验与理论解释，指出了实验现象在此过程中所给出的确定性，说明了胡克对薄膜颜色的观察与解释中的错误以及光的波动论假说的影响，揭示了牛顿的振发理论的提出机制及其特点。在第四章中，本文首先系统梳理了牛顿的颜色理论及其据以解释自然界的各种颜色的进路，并以之和胡克的进路进行了对比；然后介绍了牛顿的物质孔隙理论同光学的关系，以及光和以太假说对各种光现象的解释。接下来介绍了薄膜与一般自然物的光学现象的类似原理，澄清了牛顿的“物体的透明部分”与“物体的组成微粒”的概念，指出透明的相对性原理对于牛顿光学的意义。最后介绍了牛顿对于反射和透射现象的理论和假说解释，分析了牛顿在以太压力、物体组成微粒的超距作用以及硫要素的活力等几种不同解释进路之间的选择和取舍过程。在第五章中，补充介绍了厚透明抛光片的反射、光的拐折、双折射、光的活性及其与物体的相互转化研究等其他牛顿光学研究项目，基于牛顿的光的微粒论假说及其光与微粒的相互作用思路给出了一种牛顿光学的整体思想框架。在第六章中，首先分析了牛顿光学的数学化理想，随后，指出了发现和构建“性质”的重要性及其在现实中的困难，最后探讨了数学表述的可理解性不足问题以及科学假说对于解决这一问题的作用。在结论部分，基于此前关于牛顿光学的所有研究，文章指出，牛顿的光学发现同时导源于他的光学形而上学思考与光学实验，尤其是两者之间的相互作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 103 |
| 源URL | [http://ir.ihns.ac.cn/handle/311051/9323]  |
| 专题 | 研究生_学位论文_博士论文 |
| 作者单位 | 中国科学院自然科学史研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 樊小龙. 牛顿光学思想与实验研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2015. |
入库方式： OAI收割
来源：自然科学史研究所
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