Opticks

ニュートンの『光学』は、光に関する3巻からなる研究書で、1704年に英語で出版され（ラテン語版は1706年に続刊）、プリズムやレンズによる屈折、薄いガラス板を用いた回折、分光光や顔料粉末からの色の混合を通じて、光の基本的性質を探求している。これはニュートンにとって2番目の主要な物理学研究であり、ケプラーの『天文光学の一部』やホイヘンスの『光についての論考』と並んで、科学革命の重要文献と位置づけられる。

本書は主に実験とその結論の記録であり、後に物理光学と呼ばれる分野を網羅している。幾何光学（鏡による反射や媒質間の屈折）には焦点を当てず、光の性質、色、回折（ニュートンは「屈曲」と呼んだ）を研究する。ニュートンは1672年の分散実験を詳述し、色が光の成分の選択的吸収、反射、または透過によって生じることを示した。彼の主要な突破口は、純粋な光は白色であり、暗闇との混合によって色づくという古代の考えを覆したことにある。彼はその逆を証明した。すなわち、光は異なるスペクトル色相（赤、橙、黄、緑、青、藍、紫）から構成され、白色を含むすべての色はこれらの色相の混合から生じる。色は物理的性質であり、各色相は特定の角度で屈折するが、同時に心的感覚でもあり、物体や光自体に内在する性質ではないと論じた。例えば、2つのスペクトルからの赤と紫を重ねると、スペクトルに存在しないマゼンタ色が生じる。スペクトルの両端を結ぶことで、混合を予測し、色相間の知覚的類似性を記述する色環を形成した。ニュートンはまた、後に波長可変レーザーに不可欠となる複数プリズム配列を先駆的に考案した。

『光学』は『プリンキピア』とは大きく異なる。ラテン語ではなく英語で出版され、土着の科学文献の発展に貢献した。その文体は、難解な『プリンキピア』とは異なり、口語表現や比喩を用いて、現代の読者にも理解しやすい。『光学』は公理からの幾何学的証明ではなく、用語を定義し、詳細な実験を通じて命題を実証する。ニュートンは冒頭で、仮説によって光を説明するのではなく、理性と実験によって性質を証明することを目的とすると述べている。重要な実験では、色の「屈折度」（屈折角）は固定されており、さらなる反射、屈折、またはフィルターによって変更できないことを示した。本書は実験者の手引書として機能し、観察から一般化する方法や、検証によって競合する説明を排除する方法を示している。『プリンキピア』の「私は仮説を立てない」とは異なり、『光学』は証拠を超えた推測を試みている。例えば、光が微粒子のように振る舞うことや、色が音楽の音程と調和的に対応することなどである。

ニュートンは当初4巻を計画していたが、遠隔作用に関する最後の巻は断念した。代わりに、『光学』を一連の疑問（未解決の質問と主張）で締めくくった。初期の疑問は簡潔だったが、後期のものは長大なエッセイとなった。