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Domininis）提出一种虹霓的理论。他说山水滴内层表面反射161 出来的光，
因经过厚薄不同的水层，而显出色彩。笛卡尔提出一个更好的解释。他认为
色彩和折射率有关，并且成功地算出虹霓弯折的角度。马尔西（Marci）使白
光透过棱镜，并发现有色彩的光线不再为第二棱镜所散射。牛顿把这些实验
加以扩大，并且把有色光线综合成白光，从而澄清了这个问题。他还认为望
远镜里妨碍视线的各种色彩也是由于类似原因而产生的，并且错误地断定，
要阻止白光分散成各种色彩就必然要在同时阻止放大率所必需的折射；因而
他认为要改进当时的折射望远镜是不可能的，于是他发明了反射望远镜。
其次，他还考察了胡克描写过的肥皂泡和其他薄膜上都有的薄膜的色
彩。他把一个玻璃三棱镜压在一个已知曲率的透镜上，颜色就形成圆圈，后
来被人叫做“牛顿环”。牛顿仔细地测量了这些坏圈，并把它们一点一点地
和空气层厚度的估计数比较。他又用单色光重复了这个试验，这时只有光环
与暗环交错出现。牛顿断定每一确定颜色的光都是痉挛似地时而容易透射，
时而容易反射。如果在反射光下去看白色光所成的坏，某一在一定厚度下恰
好透射过去的颜色便不会反射到眼里，于是眼所看见的便是白色光减去这一
颜色的光，换言之即看见一种复色光。牛顿于是推断：自然物的颜色至少有
③
看Optics ， or a Treaflse of the Refliections ， Refractions，Inflectlons andColours of Light， bY Sir lsaac
Newton， Knt， London， 1704， 1717， 1 721， 1730，再看“Newton’S Work in Optics”， by E。T。
Whittaker，in lsaac Newton ed w。J． Grecnstreet，London， 1927；and in A History of Theorles of theActhcr
and Elcctrlci，E。T。Whittaker， 1910。
一部分是由于它们的微细结构的缘故，他并且算出产生这种效果所必需的大
小。
格里马耳迪（Grimaldi）的实验，证明极窄狭的光束平常虽走直线，但
遇到障碍时就沿障碍物的边角而弯曲，所以物影比其应有的形式为大，因而
形成了有颜色的边沿。牛顿重复并扩大了格里马耳迪的实验。牛顿证明让光
线通过两个刀口之间的狭缝，弯曲度就更大了。他对狭缝的宽窄和偏转的角
度都进行了仔细的观察与测量。
牛顿还考察了惠更斯所发现的光线通过冰渊石所生的异乎寻常的折射现
象。在这种矿石里，一条入射光产生了两条折射光；在把这两条光线的一条
分离出来，使它再通过另一冰洲石时，如果第二个冰洲石的结晶轴与第一个
的轴平行，这条光线仍能通过，如果152 两个冰渊石的轴恰成正交，这条光
线便不能通过。牛顿看出这些事实说明不管一条光线怎样，它不能是对称的，
而必然在不同的方面有一些不同。这就是偏振理论的要点。
除了这些现象之外，在考虑光的性质时，还有一个事实也需要估计在内。
1676 年，勒麦（Roemer）观察到当地球行到太阳与木星之间时，木星的卫星
的掩食比平常约早七、八分钟，反之，若地球在太阳另一面时，木卫的掩食，
则常迟七、八分钟。在后一情形下，木卫的光线须行过地球的轨道，即比前
一情形的距离长些。观测所得的差异说明光的传播需要时间，而不是一发即
到。
牛顿说他本来还打算进行一些光学实验，但由于办不到，所以他对于光
的性质也就没有得出明确结论，只提出一些问题让别人去探讨与解答。他的
最后意见，似乎总结在第29 问题中①：。。
光线是不是发光体射出的极小物体？因为这样的小物体可以直线地经过
均匀的介质，而不弯曲到阴影中去②。这正是光线的本性。。。如果折射是由
于光线的吸引力形成的，则入射角的正弦必定与折射角的正弦成一定的比
例。
根据光的微粒说，很容易说明这个“一定的比例”必定可以量度光线在
密的介质中的速度和在稀的介质中的速度的比例。牛顿继续说：
要使光线时而容易反射，时而容易透射，只需要它们是一些小物体。这
些小物体靠了它们的吸引力或某种别的力量，在它们作用的物体中激起颤
动，这些颤动比原来的光线更要迅速，于是次第赶上它们，并且搅动它们，
仿佛轮·流地增加或减少它们的速度，因而使它们具有那种特性。最后，关
于冰洲石的反常折射，看来那很象是隐藏在光和冰洲石晶体质点的某几边的
某种吸引力造成的。
把光线看做是射入眼中的微粒的观念，可以追溯到毕达哥拉斯派。思培
多克勒与柏拉图则认为眼里也射出一些东西。这种触须式的理论也为伊壁鸠
鲁和卢克莱修所持有。他们有一种混乱的观念，以为眼看物与手以棍触物有
些相同。亚里斯多德反对这看法，主张光是介质中的一种作用（。。 ）。所有这
些都不过是163 猜度，无比对与不对，同样是无价值的。不过，在十一世纪，
阿耳哈曾（Alhazen）却举出一些明确的证据，说明视象的原因在于对象，而
不是来自眼中，可是在他的时代以后很久，还时常有触须式的见解出现。
① 上引书，P。 347。
② 这是不计算由衍射而来的微小偏折。
笛卡尔认为光是一种压力，在充满物质的空间内传播。胡克说光是介质
中的迅速颤动。这个波动说经惠更斯加以相当详细的发挥。他用几何学的作
图法（图4），描绘了折射的过程。当光的一个波阵面（AC）由空气投到水
面（AB）之时，水而上每一点就都成为一个反射到空气中去的小圆波，和散
布到水里去的另一个小圆波的中心。如果把水面每一点的小圆波依次绘出，
它们将相交而成新的波阵面，一在空气中，一在水里面（DB）。在这些波阵
面，而且只有在这里，这些小波会彼此增强，而产生可感觉到的效果。这样
形成的波阵面与我们所知的反射和折射定律都很相合。如果光的速度在水中
比在空气中小（这假设与微粒说所需要的恰好相反），则在某一瞬间，水中
小波的半径将比空气中小波的半径小，所以折射的光线将更接近于法线，这
正是自然界里所发生的现象。
波动说的主要困难，在于说明清晰阴影的存在，即在解释光的直线传播。
平常的波能绕过障碍物，不表现这种性质。一百年后弗雷内尔（Fresnel）解
决了这个困难。他证明光的波长比所遇的障碍物的体积小得异常之多，所以
光波和平常的波不同。但在牛顿看来，光的直线路径似需要微粒说才能解释。
在上面所引的一节中，牛顿觉得要解释光的周期性，须得想象164 有一
种比光更速的颤动。在以前的问题中，他明白地想象有一种以太担任别的类
似的次要任务。例如，他在问题第18 里①说：
如果在两个大而高的倒置玻璃圆筒里，悬上两个小温度计，不要让它们和圆筒相
接触，然后把一个圆筒里的空气抽去，再把这两个圆筒由冷的地方搬到热的地方；在真
空中的温度计将与在非真空中的一样变热，而且差不多一样的快。再把这些圆筒搬回冷
的地方时，真空中的温度计与其他一个差不多一样快的变冷。暖室里的热是不是借一种
比空气还要微妙的介质的颤动，在真空中传达呢？这种微妙的介质，是空气抽出后仍然
存在在真空中的。这种介质是不是就是光折射和反射所凭借的媒介呢？光是不是就靠了
这种介质的颤动传其热于物体，并且变得时而容易反射和时而容易透射呢？是不是热体
中这种介质的颤动，帮助热体维持其热的强度与期间呢？热体传其热于附近的冷体时，
是不是靠了从热体中传播到冷体中去的这种介质的颤动呢？这种介质是不是比空气还
要稀薄与微妙万分，还要有弹性和活泼万分呢？它是不足很容易渗透到一切物体中去
呢？它是不是（由于富有弹性）弥漫于一切欠体中呢？
牛顿接着表示：光的折射是由于这种介质在不同物体中有不同的密度的
缘故；它在重物体中比较稀薄，在太阳和行星体内比在自由空间格外稀薄，
而在自由空间中，离物质愈远这介质就愈浓密。他想这样去解释万有引力，
去解�