欢迎来到靠实验“摆平”争论——牛顿色散实验与光粒子展区！

展览的第二个模块是靠实验“摆平”争论。这一部分着重体现在科学争论中，科学家如何通过实验质疑旧的理论、建立新的学说。在物理光学领域的历史上有一场关于光的本性的争论，本区选取了这场争论中起到重要节点作用的三个科学发现，展示了在近300年的时间里，不同时期的科学家们如何通过实验来验证并支持自己的观点，光的波动学说与微粒学说又是如何在不断的争论中逐步建立并完善的。

第一个科学发现是牛顿色散实验与光粒子。

光是自然界中十分常见的元素，那么人类是如何认识光的呢？回顾人类对光学研究的历史，最早开始对光学产生研究兴趣的并不是科学家，而是哲学家，最著名的有亚里士多德、欧几里得、柏拉图和苏格拉底，他们都对光有一定的研究。他们通过哲学思辨与现象观察对光有了基本的认识。

人类历史上第一次对光做出定义可以追溯到公元前350年，亚里士多德提出：“光的精华是白光，颜色是由明和暗组成的。” 他的这一观点影响了物理学界两千年。在亚里士多德之后的许多科学家对光的认识尽管不尽相同，但都以这一观点作为基础。17世纪初，随着几何光学的发展，物理光学的研究开始起步。在人们对物理光学的研究过程中，光的本性问题成为了焦点。意大利的数学教授格里马第是光的波动学说的最早倡导者，随后胡克和惠更斯继承了格里马第的观点并提出了许多波动理论。惠更斯认为光是一种机械波；光波是一种靠物质载体来传播的纵波。在光的波动学说占据主导地位的时期，牛顿却对波动学说提出了质疑并建立了另一种观点，即光的微粒学说。

展览中展示的是牛顿在进行阳光的色散实验的场景。牛顿的光学研究始于他对望远镜结构和性能的兴趣，出于降低和消除色差的需要，1666年初他购买了一块玻璃棱镜来试验光的颜色现象。他将房间布置成暗室，让一束太阳光经小洞口进入室内，通过三棱镜后直接投射到对面的墙上，光分解成几种颜色的光谱带。牛顿根据这个实验提出了白光是由各种不同颜色的光组成的，不同颜色的光具有不同折射性的观点。

牛顿的科学论断和当时已流传上千年的观念是格格不入的。他预料会遭到科学界的反对，于是又做了一系列很有说服力的实验。关于色散的实验互动展项，其中包含了两个实验。通过操作展项，切换光源和移动凸透镜、三棱镜，分别完成白光的色散实验和色散光束还原成白光的实验。

当然，牛顿的一系列实验远不止于此。在牛顿的著作《光学》中详细记载了他的十几个色散实验，以此为依据，他建立了“光色理论”。牛顿在早期论文《关于光和颜色的理论》中用微粒学说阐述了光的颜色理论，他认为：光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。牛顿的理论很快就遭到了波动学派的质疑与批判，关于光的本性的争论的序幕由此拉开，这也是光的波动学说与微粒学说的第一次交锋。

我们在谈到牛顿的成就时更多谈论他的力学贡献，其实在光学的领域，他的光谱分析以及对光之本性的探讨，对于后来光学的发展、甚至对于20世纪量子理论的酝酿和建立，都有一定的奠基作用。回到我们的日常生活中，我们在一开始提到牛顿的光学研究始于他对降低和消除望远镜色差的需要，那么这个需求得到满足了吗？如今，在许多光学仪器当中，有一样设备是不可或缺的，那就是大气色散校正器。它能够产生和大气层色散顺序相反的色散，抵消大气的色散，从而让我们得到清晰的图像。这在相机、显微镜、望远镜，甚至大口径的天文望远镜中都有着广泛的应用。