Opticks

牛顿的《光学》是一部关于光的三卷研究著作，1704年以英文出版（拉丁文版于1706年问世）。它通过棱镜和透镜的折射、薄玻璃片的衍射，以及光谱光或颜料粉末的混合方式，探讨了光的基本性质。这是牛顿在物理科学领域的第二部重要著作，与开普勒的《光学天文学》和惠更斯的《光论》并列为科学革命的关键文献。

这本书主要是实验记录及其结论，涵盖了后来被称为物理光学的领域。它不关注几何光学——即镜面反射或介质间的折射——而是研究光的本质、颜色和衍射（牛顿称之为“inflexion”）。牛顿详细描述了他1672年关于色散的实验，展示了颜色如何源于光成分的选择性吸收、反射或透射。他的重大突破推翻了古代观点，即纯光是白色，通过与黑暗混合而变成彩色。他证明了相反的情况：光由不同的光谱色调（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）组成，所有颜色（包括白色）都来自这些色调的混合。他认为，颜色是一种物理属性——每种色调以特定角度折射——但它也是一种心理感觉，并非物体或光本身的固有属性。例如，从两个光谱中重叠红色和紫色会产生品红色，这是一种光谱中不存在的颜色。通过连接光谱的两端，他形成了一个色环，可以预测混合结果并描述色调之间的感知相似性。牛顿还开创了多棱镜阵列，这后来成为可调谐激光器的关键。

《光学》与《原理》截然不同。它以英文而非拉丁文出版，促进了本土科学写作的发展。其风格平易近人，即使对现代读者也是如此，包含口语和比喻，不像晦涩的《原理》。它没有从公理出发进行几何证明，而是定义术语并通过详细实验展示命题。牛顿的开篇陈述表明，他的目标不是用假说解释光，而是通过推理和实验证明其性质。一个关键实验表明，颜色的“折射度”（折射角）是固定的，无法通过进一步的反射、折射或滤光片改变。这部作品是一本实验者手册，展示了如何从观察中概括并排除竞争解释。与《原理》的“我不制造假说”不同，《光学》提出了超越证据的推测——例如，光表现为微粒，或颜色与音调和谐对应。

牛顿最初计划写四卷，但放弃了最后一卷关于超距作用的内容。相反，他以一组疑问——未解答的问题和断言——结束了《光学》。早期的疑问简短；后来的疑问变成了长篇论文。