part1第一章 科学的滥觞 1.懵懂 2.怀疑 3.理性 4.起步 5.开路 第二章 常识兵器榜 1.我们应该怎样认识世界 2.怎样知道地球是球形 3.怎样知道地球不是宇宙中心 4.第三章 物理牛人排行榜 5.开普勒为天空立法 6.苹果传奇 7.爱的抛物线 8.谁的万有引力定律 第四章 所谓科学理论 |
part2第五章 牛顿的宇宙 1.运动VS力 2.空间的困惑 3.晕死人的时间 第六章 智慧之光 （上） 路线与战争 1.光程迷踪 2.波粒大战 第七章 智慧之光（下）速度与激情 1.极速追踪 2.百川归海 |
part3第八章 相对论前传（上） 暗夜传说 1.一个临时工 2.一个失败的实验 3.一例显而易见的观测 4.一个艰难的决定 5.两片乌云 6.牛顿的时空观 7.马赫的批判 第九章 相对论前传（下） 天际微白 1.伽利略相变换 2.种豆得瓜 3.群雄逐鹿 4.鹿死谁手 |
part4第十章 狭义相对论（上）曙光 1.追光 2.论动体的电动力学 第十一章 狭义相对论（下） 新世界 1.时间膨胀 2.质能关系 3.四维时空 4.光障VS中微子 |
描述宇宙，离开了运动和力，就好比描述美女，却无视“美”和“女”这两个基本特质一样。
运动、力，同为宇宙的根本性质之一。二者的关系密不可分。如果上帝说，让你和你的恋人关系好得像运动和力一样，那么恭喜你，你们生生世世、时时刻刻都甭想甩开对方了。
根据自己居住地球多年的经验，亚里士多德认为，物体的自然状态是静止的，只在受到力或冲击作用时才运动。这很直观也很好理解，茶杯放在桌子上，没有外力作用，它不会跑到地上摔碎自己。
聪明的亚里士多德还认为，人们不用观测呀、检验呀那么麻烦，只用脑袋想，就可以找出制约宇宙的定律。就比如刚才这条。所以他根据自己的理论得出一个预测：重的物体比轻的物体下落得更快，因为它受到更大的力将其拉向地球。
听起来很有道理，大家都信了。除了一个人。
伽利略这个死心眼的家伙，他非要亲眼看看才相信，物体重量不同，是不是真的下落速度就不同。
大家熟悉的版本是，伽利略在比萨斜塔上同时扔了两个球，一大一小两球同时落地，一阵惊叹和一阵掌声之后，大家都高高兴兴地回家吃饭去了。多数60后、70后、80后是通过这件事知道比萨斜塔的，还记得课本上那幅插图吧。但，让我们伤心的是，这又是个美丽的传说。
别忘了，伽利略是个聪明得让人羡慕嫉妒恨都解不了心中块垒、仰慕崇拜爱也止不住牙根痒痒的家伙，连爱因斯坦都对他佩服得不得了。
面对老亚的这个预测，略哥哪都没去，只是饭后坐在家里，翘着二郎腿闭目养神顺便剔剔牙时做了个思想实验：如果真的像老亚同志说的那样，重的下落比轻的快，那我把重的和轻的绑在一起，会怎么样呢？奇妙的事情发生了，从逻辑上讲会出现两种截然不同的结论——
结论一：重的轻的合二为一，当然更重，它们的结合体下降得一定比那个重的更快。
结论二：重的还想那样快，却被轻的拖了后腿，两个力一中和，它俩加起来应该比轻的快点，比重的慢点。
如果它俩不是绑在一起而是融为一体，这个这个……和绑在一起有何区别呢？
矛盾呀矛盾……
这个思想实验以老亚的预测为前提，逻辑推理过程毫无问题，却同时产生了两种不同的结论，所以，一定是前提错误——也就是老亚的预测错误！略哥遗憾地一拍大腿，怎么我又对了？
但思想实验终究是看不见摸不着的，逻辑再正确，也得拿出大家都看得见摸得着的证据来，广大人民群众才会信服，毕竟大家都是正常人，哪有几个像你伽利略那样，聪明得令人发指的？
略哥懒得去爬比萨斜塔。同时也为安全考虑，要是砸到小盆友怎么办？但重物落地速度太快，如果高度不够，很难分清落地先后。
你要是把乡亲们都叫来，自己拿一大一小俩砖头举过头顶，双手一松，台词是：“各位观众，现在你们请看，是不是两砖同时落地呢，那位拿葱的大婶一向视力超凡入圣眼尖嘴快要不你来说说看？”如果这俩砖没砸在你脚上，那一定会有鸡蛋西红柿飞到你头上，今天午饭晚饭都不用做汤了。
咋办呢？
要是我，就算了，谁先落地关我屁事？不砸到我就万事OK了。
但伽利略不，他非要分出个子午寅卯！
这家伙有办法，他把不同重量的球从光滑的斜面上滚下。掉下来和滚下来（听起来像骂人）性质类似，都是重力加速度，但是滚下来速度慢，更容易观察，大家围观起来比较舒服，球缓缓而行，逐渐加快，清晰易辨，回去描述起来也方便，这样乡亲们就不会拿鸡蛋西红柿招呼咱了。聪明吧？
实验表明，不同重量的物体，其速度增加的速率是一样的。
在一个沿水平方向每走10米即下降1米的斜面上，你释放一个球，则1秒钟后球的速度约为每秒1米，2秒钟后为每秒2米……不管球多重都一样。
是不是很神奇？10米、1米、1秒、1米/秒、2秒，2米/秒……人类主观意识衡定的计量单位，和自然力配合得如此美妙，就好像几百亿年以来，大自然一直在等待我们获取这个答案一样。如果你说这只是巧合，只是大约，那么，还记得勾3股4弦5吗，为什么会这样？
370年后，阿波罗16号登月时，宇航员通过电视直播，当众做了一个验证自由落体定律的实验：一手拿锤子，一手拿羽毛，从同一高度同时松手，锤子和羽毛同时落地。
牛顿把伽利略的测量作为运动定律的基础。他考虑到，当物体从斜坡上滚下时，它一直受到不变的外力（它的重量），产生的效应是，它被恒定地加速。这表明，力的作用是，改变物体的速度和方向，而不仅仅是“使之运动”。只要一个物体没有受到外力，它就会以同样的速度保持直线运动。
这个思想这样表述：任何物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这是牛顿第一定律，也叫惯性定律。
还记得笛卡尔提出的物体运动三条法则吗？何其相似！但接下来我们会发现，两者认识的高度不同。那么谁的认识更高呢？当然是站在肩膀上的那位！
好的，接下来又出现一个问题，是不是无论物体质量多少，随便加一个力，都产生同样的效果呢？力、质量、运动之间是个什么关系？
实验表明，它们是有比例关系的：
力加倍，则加速度也将加倍。
实验：让林黛玉玩命地推你一下，然后让姚明玩命地推你一下，比较一下自己被他俩推出去的速度，就明白了。
物体的质量越大，则加速度越小。
实验：如果刚才你没被姚明推吐血，以及林黛玉推你的时她自己没吐血，那么那现在你可以报仇了。你先玩命地推林黛玉一下，然后再玩命地推姚明一下，比较一下你把他俩推出去的速度，就明白了。
结论：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。这是牛顿第二定律。
质量定义的标准答案是：物体的一种性质，通常指该物体所含物质的量，是度量物体惯性大小的物理量。后面这句跟牛顿第二定律息息相关。根据这一定律，我们可以这样理解：质量就是改变物体运动状态的难度，质量越大，这个难度就越大。
现在我们知道，要改变一个物体的运动状态，必须有其它物体和它相互作用（包括非接触性的引力等）。那么，物体之间的相互作用时，他们之间的作用力会有何表现呢？牛顿说，力的作用是相互的，有作用力必有反作用力。
表述：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。这是牛顿第三定律。
说到作用力和反作用力相当，我想起不论哪一代莘莘学子，在学到这一定律时，都经历过这样的事：一个同学推了或打了一个同学，狡辩“力的作用是相互的”，一般情况下被动受力的同学大都一时想不起如何反驳。这个游戏代代相传生生不息。
虽然大家都很忙，我们也不妨来研究一下：作用力、反作用力，它们大小相等、方向相反，那么，受力者受的伤害是否对等，责任是否也对等。
其实，不论是拳打、脚踢、掌扇，还是推搡所产生的作用力，主动的一方都是用身体中比较坚硬、耐受的部位，去作用在对方身体中比较柔弱、不耐受的部位，这就在物理上产生了一个耐受的不对等。
如果主动方是用脸磕碰被动方的脚后跟，或者用舌头攻击对方脚趾，被动方一般是不会申诉受屈的。
即使在物理上对等，你用自己的头去撞对方头部相同的部位，双方都头破血流，这也会产生精神上的不对等——因为你实现了两头相撞的愿望，而对方没有陪你一起受伤的愿望，所以，在精神上一定比你痛苦。
因此，这种攻击的作用力、反作用力虽然相当，但双方受到的伤害绝不对等。跳出物理，从道德上和法律上讲，即使主动方受的伤害更大，责任也在主动方，比如你主动用一指禅点对方无影脚，对方脚破皮，你手指骨折，那你也得出钱给人家消毒包扎。
哈哈，好像跑题了~
牛顿还搞定了描述引力的定律：任何两个物体都相互吸引，其引力大小与每个物体的质量成正比。我们根据这个定律来推导一下：
两个物体，A和B。A的质量加倍，则两个物体之间的引力加倍。这很好理解，因为增肥到原先两倍的A，可以看成两个原先的A，每一个A都用原先的力来吸引B，所以A和B之间的总力加倍。如果A增肥到原先的2倍，B增肥到3倍，则引力就增大到6倍。当然，我经过研究发现，引力定律也有例外，比方说，你GF的体重增加到原先的2倍，她对你的引力就减半；增加到3倍，引力为零；再增加下去，就产生斥力（为了防止不谙世事的小盆友看了这段产生误会，特此声明关于GF的引力理论是个玩笑）。
现在我们终于明白了，为什么重量不一样的落体总以同样的速率落下来：
按照牛顿引力定律，引力大小与每个物体的质量成正比。
按照牛顿第二定律，加速度跟物体质量成反比。
这两个效应刚好互相抵消。所以在相同的引力环境下，无论物体多重，加速度是同样的。
牛顿引力定律还告诉我们，物体之间的距离越远，则引力越小。
牛爷不仅知道是这么回事，还能算出来究竟是多少，数学关系出来了，这就是高度，回望历史，无人能及的高度！
===========我是排长=========
说到这想起一个私人问题，《时间简史》在讲到引力时，有句话我看了N遍也没看懂，不知道是不是翻译的事，原文如下：
牛顿引力定律讲，一个恒星的引力只是一个类似恒星在距离小一半时的引力的4分之1。
为了印证是否印刷校对错误，我看了三个版本（完整版、简明版、完整版的网络版），这句话是一样的。我估计应该是这个意思：与一颗恒星的距离增加一倍，则其引力减少到原来的4分之1。
再举例翻译一下，一颗小行星，你离他1公里，如果它对你的引力是4千克，那么你离它两公里，它对你的引力就是1千克。
不知道对不对，谁有正确答案请通知我。谢谢。
==========我还是排长=============
这个定律极其精确地预言了地球、月亮和其他行星的轨道。如果把这个定律改变一下，距离增加时，引力下降的比例比实际上稍多点或少点，那么，行星轨道就不会是椭圆，而是螺旋线，要么旋进，撞上太阳；要么旋出，飞离太阳。这样看来，星球、星系间的平衡，是不是脆弱得让人胆战心惊？
行星公转的离心力，刚好对抗恒星的引力——自从牛顿告诉我这事后，我有好长时间都在担心，有一天这个平衡会突然被打破。先不要笑我，等我鼓足勇气，把小时候的另一件糗事坚持讲完，你再笑我杞人忧天不迟。
相信很多人小时候都曾很认真地玩过磁铁，我也是。有一个玩法，不知道你试没试过：把磁铁固定，拿一块合适的铁，在磁铁下方调整距离，试图找到让铁悬在空中的平衡点。为什么要强调一下“合适的铁”呢？因为太重吸不起，太小看不见，所以合适的标准就是，看得见、吸得起。一看这个标准，就知道是个极其粗糙的实验。但是，铁块大小真的不是关键，关键是一个信念——既然铁在某个距离一定会被吸上去，再远一点就会掉下来，那么，理论上，一定存在这样一个理想距离：铁悬在空中，既不能被吸上去，也不会掉下来，就像直升机的“悬停”。
这个无聊的游戏玩了多少天，我不记得了，但是整个过程印象深刻。一开始，雄心勃勃，想尽各种办法要悬停，但是你知道，铁块不是啪的一声被吸上去，就是咚的一声掉下来。那些日子，我稚嫩的心就在这啪啪咚咚声中渐渐变老……然后我学会了妥协，不要悬停了，我要看到，在接近理想距离时，它由于近似平衡，在啪或咚之前，是由慢到快的过程，哪怕这个过程再短暂，只要能看到它是由慢到快的，也是对这场实验的莫大安慰。这个一定有！我躲在屋里鼓励自己。可是，这个过程太快，我始终感受不到。那块该死的铁不是以极快的速度啪，就是以极快的速度咚……
终于有一天，我深情地凝望着那块铁，思前想后，良久，拿起它走到院里，看看蓝蓝的天，手臂一挥，它向那朵长得很像神马的浮云飞去。
不想房后传来啊的一声：是悟空吧，你又乱扔垃圾……
对不起，那时我不知道抛物线……
人生中第一次伟大的物理学实验彻底宣告破产，我幼小的心灵受到现实铁蹄的无情践踏。
这不要紧，我们有自愈功能。要紧的是，后来得知，地球和太阳的距离之所以保持不变，是由于引力和离心力恰好相等导致的。这让我想起那个失败的实验，引力相当于磁铁的磁力，而离心力相当于铁块的重力，这个平衡是有多脆弱啊？！
后来我再也没有做过这个实验，因为我推测，即使当时侥幸找到了磁、铁的平衡，它也会立即被空气中的细微扰动打破，所以成功的几率为零。
同理，只要不远处一颗行星经过，地球和太阳的平衡就会被打破。这个平衡一旦被打破，地球就应该很快地旋近、或者旋离太阳。
可是，45亿年以来，地球围着太阳转啊转，不知有多少行星经过，有的甚至直接砸在地球上，八大行星也在不断地相互扰动，地球却依然在此。为什么？
虽然眼看着地球稳稳当当地载着我们在宇宙中飞奔，但我对引力平衡的担心一直隐隐存在，直到爱因斯坦给出另一个答案，这才稍稍放下心来。
如果“天宫二号”征集太空实验方案，小民建议试试这个：
行星公转轨道平衡模拟实验。
主要器材：
一个透明真空容器（减少扰动），你知道，没道理把它做成三角形的或扁平波浪形的，最好是圆的，它说，我是你的小宇宙！
一个固定的电磁铁的单极，放在真空容器的正中心，它说，我是你的太阳！
一个铁球，它说，那我只好是你的地球了！
一只可以精确控制速度，以电磁铁为中心转动的机械手。它说，我是上帝之手！马纳多纳闻言泪奔而去。
数据：
电磁铁，也就是你的太阳的引力，是已知数。如果懒得算，别忘了它是电的，你可以过把上帝瘾，随心所欲地调，喜欢让它多大就调到多大。
铁球的质量是已知的。因为大小是你定的。但最好小点，不然电磁铁也要跟着大，不符合节能环保要求。
铁球离中心点的距离，也就是它的轨道半径，由我们说了算。
你看看你看看，一切都是我们内定的，算出铁球维持轨道不变所需要的“公转速度”，还不是易如反掌的事？
操作：
用机械手精确控制铁球在指定轨道上运行，绕磁铁公转，所谓“扶上马送一程”嘛，等铁球达到并稳定在刚才算出来的公转速度时，松开机械手。
我们唯一需要掌握的关键就是公转速度的精确性，即使情况比预计的要复杂，我们还有那么多科学家，考虑各种因素，精确算出这个公转速度，应该不算事儿。
观察：
铁球能否维持恒定公转。
如果平衡被打破，看看它离开轨道的速度有多快。
如果地球仅仅靠万有引力就能维持轨道平衡，那么铁球也能。
结论：
实验完才知道。
呵呵，我孤陋寡闻，不知道这样的实验有没有人做过，也不知道最终会不会有人去做这个实验。不过，即使是痴人说梦，说出来也痛快些。
空间
我的地盘我做主，说起来和听起都来很High，不过，哪儿才是我们的地盘？
现在，自己呆在屋里的你，认为这间屋子所囊括的区域，是属于你的空间。真的是这样吗？
别忘了，我们是在地球表面生活——地球以465米／秒的速度自转，以30公里/秒的速度绕太阳公转（不是绕太阳公公转），并跟随太阳一起以220公里/秒的速度绕银河转，又在银河系的领导下以600公里/秒的速度向仙女座星系方向狂奔……
现在，假如，除了你，所有物质都透明，有个相对“静止”的宇航员站在银河系外（不跟着银河系走）观察你，他会发现你沿着一条非常复杂的、奇怪的、类螺旋形的轨迹瞎折腾，以大约900公里/秒的速度飘忽而去。
如果你看完这段话用了1分钟，那么，刚才你认为属于自己的那个“空间”已经离你5万4千公里了（不要跟我说“直线”距离，你没有参照物）。所以，即使我们躺着“一动不动”，每天都至少“被旅行”7776万公里（赚钱这么快就爽毙了）。为什么要说“至少”呢？因为我们还没算银河系所在的星系群共同飞行的距离！“坐地日行八万里，巡天遥看一天河”毛主席他老人家指的仅是地球自转速度，算得还蛮准（地球自转赤道速度为每24小时40176公里，也就是80352华里）。
我们每时每刻都在以这样的速度旅行，并且永远不能回头——也没法知道怎样才算回头。在宇宙里，所有事物都是真正的流浪者。我们都没有故乡。
幸亏，地球有固体区块存在，这些区块在地球表面相对“固定”，我们可以在其中活动，辨别“位置”和“方向”，这才有了归属感。
现在我们知道，敏感的诗人和刚上岸的水手为啥喜欢拥抱大地了吧？
亚里士多德是幸福的，因为他相信静止状态，特别是相信地球静止。
根据牛顿定律，不存在一个静止的唯一标准。
妙玉：是风动，还是幡动？
宝玉：不是风动，不是幡动，是心动。
那得看参照物是谁……牛顿飘过，悠悠说道。
用和尚的句子泡尼姑，你真行……慧能飘过，幽幽说道。
寒蝉凄切，对长亭晚，骤雨初歇……你我正执手相看泪眼，还没等凝噎呢，我一狠心放开你的手，走开10步——这是假定你不动、以你为参照物的说法。如果以我为参照物，那就是你相对我移动了10步，两种说法是等价的，也就是说都对。你还别不服气。
别扭是吧？和我们习惯的看法不一样是吧，有点不爽是吧？那就研究一下：
我们暂时忘掉地球小亲亲的自转、公转。
真的忘了？那好，现在跟我坐高铁，去马尔代夫。What？你怕怕？搞实验有时是需要勇气的。马尔代夫哦，拿出点点勇气来。你都用光了？那改普快好了。
火车以100公里的时速向北前进，或火车是静止的，而地球以100公里的时速向南运动，随便你怎么说好了。咱俩在火车上搞搞健康向上的、群众喜闻乐见的文化娱乐活动——打乒乓球，这时我们发现，无论是在火车上，还是在铁轨旁边的地面上放一张球桌打乓乒球，球都不会改变运动方式，该怎么飞就怎么飞，该怎么跳就怎么跳，一样服从牛顿定律。那么，相对于跳来跳去的乒乓球来说，是火车在动还是地球在动？
现在，我用手把乒乓球拿到球桌上方，松手。会发生什么事呢？
乒乓球从手里落到桌面上，跳起来，落下去，又跳起来，又落下去……好像很无聊哦……
球第一次落在桌面上，是一次事件，第二次落在桌面上，是另一次事件。我们来看看，这两个事件发生的时间和空间。
咱俩在火车上，会看见乓乒球直上直下地弹跳，在一秒钟前后，两次撞到桌面上的同一处。也就是说，在相隔约1秒钟的时间里，这两次事件是在同一位置，也就是同一空间发生的。还是很无聊啊……当然会这样了。
现在麻烦你下车，我再做一次，你看看会发生什么。乖，别撅嘴。马尔代夫哦。
你会发现，球落在一个点上，弹起来时，随着火车前进的方向，划出一道抛物线，落在30米外的另一个点上。因为火车在这1秒钟走了这么远。也就是说，同样在相隔一秒钟的时间里，两次事件发生的空间不同（相隔30米）！
完全相同的一个实验，两个不同的观测结果。只因为，观测者的两次观测位置不同。从观测结论的准确度来看，我们没法说哪个更准，车上车下都是对的！
这还是在假定地球不公转也不自转的情况下得出的结论。不然，就不是30米的事了。你真忘了？
可见，我们的世界没有什么绝对静止。所以，我们不能确定某件事发生在某个空间，也不能判断在不同时间发生的两个事件，是否发生在同一空间。你看上句话和看这句话时，所处的空间已经相距至少2000公里了。
好，现在我们从马尔代夫返回，what? 你光顾看乒乓球了没见碧海银沙？太遗憾了。没见也不要紧，因为咱俩都知道了：没有绝对的空间位置。现在我给你出一脑筋急转弯，哪儿是马尔代夫？
牛顿发现这一点后，感到很郁闷。因为他遇到一个严重的问题：上帝在哪？
他拒绝接受这一事实。
于是许多人都批评他的这种非理性信仰，其中最有名的是哲学家贝克莱主教，他认为所有的物质、空间和时间都是虚妄的（与我佛所见略同：一切皆为虚幻）。好事者把贝克莱的看法转告同样著名的约翰逊博士，他激动地找到一块石头，一脚踢上去，并大声地说：“我要这样驳斥它！”——我估计他是痛大于怒才那么大声。看看，那时的专家学者多可爱，萌死了。
分析来分析去，终于找到亚里士多德和牛顿的共同语言：他们都相信绝对时间。
所谓绝对时间，就是在爱因斯坦之前，所有人类相信的那种时间：恒定、一维、一去不返。这种时间观念认为：
——你在我这借了1万块钱，过几天还我2万，这两件事，只要用质量上乘的钟表，不管谁去测量，这个时间的间隔都是一样的。
——时间和空间是完全分开并独立的。就是嘛，时间和空间有啥子关系，饿着肚子，住在天安门广场和住在扁壶胡同一样度日如年。
这就是绝对时间，它不仅与牛顿定律相协调，而且，与我们的日常认知相协调，大家把它作为常识。
前面说过，我们对事物的判断，多数源于日常生活的直观感知。比如，我们看见一块蓝布，会把这个颜色和它的本质联系在一起，我们没注意的是，它实际上是吸收除了蓝色光以外的其他可见光波，唯独把蓝色光波反射出来，才让我们看到它是蓝色——也就是这块布唯一抛弃不要的颜色。如果我们的眼睛也按照这块布的选择，将光的蓝色部分反射出去，而让其余部分落在视网膜上，那么，我们“看到”的就是那块布吸收的颜色混合体，由于去掉了蓝光而发红，也许这种颜色，才是蓝布“颜色”的本质。而这时，别人发现我们的眼睛泛着蓝光。
对时间的感知也是这个道理，在没有搞清时间的本性之前，所有人都同意绝对时间——它均恒地流逝，一去不返，对万物一视同仁，这种观念从人类有意识开始，一直持续到20世纪。那时，科学家们才逐渐意识到，和我们以前对空间的看法一样，我们对时间的看法也是不对的。
是不是快崩溃了？发现自己一直在犯错误，是一件令人极其不爽的事。我们往往会因此产生抵触情绪，从潜意识开始，由内而外地保护自己的一贯看法，在做选择时不由自主地倾向于自己希望的观点。
这完全可以理解。因为，我们之所以是我们，关键在于自己的精神，或者说灵魂，是由记忆和对世界的各种认识、看法组成的，它们结合肉体，共同构成了独一无二的你和我，自己的看法全错误，岂不等于自己原本就是个错误？！这大概就是人们总是为了捍卫自己的思想而争执不休、乃至于大动干戈的原因。
为了世界和平，这个思想政治工作我来做。
我们前面说过，根据达尔文的进化论，物种在基因传递时会发生变异，其中一些更适合环境、对世界认识更趋近正确的个体，能够更好地存活和繁殖。这个过程，从另一个角度看，不正是基因对自身的不断修正吗？让自己以更“正确”的形式存在，不然就被淘汰。因此，不断修正自己，是生命的根本性质之一，是生存进步的必由之路。也就是说，生命不仅在于运动，更在于修正——其实从本质上看，运动也是让自己变得更健康更强壮的一种修正手段。
或许，生命的全部意义，就在于不断接近宇宙的本质。
我们从稚嫩的小盆友长成迷人的美少女、强壮的纯爷们；我们从天真无知的少年成长为久经考验、技术精湛、老奸巨猾的商人、打工仔、官员，适应社会，练就了一身谋生的本领。从内在到外在，我们都跟很久以前的那个自己截然不同了，但是，谁也没感到有何不妥，因为这是必须的。所以——
修正，让生活更美好。让我们一起来修正吧！
罗嗦这么多，原因是，修正时间观念实在是一件困难的事，我们需要足够的心理准备。虽然我们现在看的科教片、科幻片多了，上学时物理老师、课本也告诉我们关于时间的本质，但敢拍着胸脯说“我真正理解了时空是怎么回事”的人又有多少？不会是多数人吧？
所以，在此，我谨代表至尊宝同志，向多年来始终坚持拍胸脯的同志致以亲切的问候和崇高的敬意，对你们、并通过你们对广大天才说三~~个字：我俩爱你们！如果非要在这份爱上加一个期限，我希望是：一万年。
一万年有多久？
不一定。
为什么？
亲爱的，这正是我们接下来要讨论的问题。
要讨论时间问题，光是无法回避的。它俩关系相当瓷实。
所以我特膜拜咱祖先的先见之明，老早就给咱们预备了一个将二者紧密关联的词：时光。
另外，光不仅与时间的关系掰不开，它和我们今后要探讨的几乎所有问题都分不开。因此，在我们修正时间问题之前，现在首先要做的是，认识一下光，它的家庭出身、本人成分、社会关系、政治面目……总之，它究竟是一种什么东西？它是不是东西？
说起来，光的确是一种很奇怪的东西。它能从那遥远的地方瞬间到达我们的眼睛，速度如此之快，撞到身上却一点感觉也没有。坚硬的陨石进入我们的大气层，由于速度太快，会被空气摩擦燃烧，多数被消失。而速度比陨石快N的N次方倍的光，却能够轻易穿越大气层，实现“软着陆”。我们刚要感叹光的霸气，却在不经意间，轻轻一抬手，不费吹灰之力就挡住了它无与伦比的脚步。还没来得及得意，又惊奇地发现，从手指缝漏出去的那束光，毫不费力地穿透了比我们的手硬N倍的玻璃……
天天见，天天纳闷，是一件超级纠结的事。于是，从人类成为人类开始，就一直在研究光，直到今天。回首望去，这是一条曲折坎坷、甚至硝烟弥漫的探索之路。
古希腊流行“四元素说”的时期，认为光是火的一种传递形式，而火是四元素之一，是一种又轻又小的微粒。也就是说，光，是一种无比细微的粒子流。但他们也就是一说，既没有理论依据也没有观测依据。
可圈可点的是，他们把对光的观测，还有猜测，都尽量用数学来处理。欧几里德总结了这些成果，比如：光线是直线；光线的入射角和反射角相等。但是，即使是这些今天看起来十分小儿科的讨论，也只是停留在经验上，没有上升到理论高度。
公元二世纪，托勒密请陈家村的王木匠做了一个工具：在一个圆盘上钉两把尺，就像钟盘和指针。他没把这玩意挂在墙上，而是把它一半泡进水里，一半露在外面，让一束光线顺着盘面，由空气射入水中。托勒密让那两把尺子分别与入射光线（空气里那束）和折射光线（入水后被偏折那束）重合……各种测，得到了一系列精确的数据，并从中发现，入射角和折射角之间有一定的规律，但是很遗憾，这个规律就像梦中那朵花，感觉很清晰，但走近它，却什么也看不见。
公元十六世纪，莫洛利克（意大利物理学家、天文学家、数学教师以及牧师）兴致勃勃地加入了“观光”队伍，他先是摆弄各种镜子，平面的、球面的，柱面的，锥面的……鉴定了它们对光反射的不同表现。他还指出，凸透镜能把光聚在一起，而凹透镜却能把光散开。可惜他没试试，让光一次通过这两个透镜会怎么样，不然，望远镜就提前诞生了。但是透镜原理也没白研究，他意识到，光在眼睛的晶状体（我们天生的两个凸透镜）中产生折射，聚在视网膜上，这就产生了视觉。他由此断定，近视或远视的原因，是我们的凸透镜出了问题，曲率过大或太小，造成聚光不能精确地投射到视网膜上。
莫洛利克还喜欢看彩虹，他最早指出，彩虹有7种颜色。这好像没什么了不起，现在小盆友们都知道嘛。但事实是，此前，人们普遍认为，彩虹只有3种颜色。为什么同样是看彩虹，却看出两个结果呢？因为彩虹有两种看法。
路人甲：“看，彩虹耶！”路人乙：“哇，果然彩虹耶！”然后继续打酱油。这是第一种看法，也是普遍看法。彩虹乍看上去，还真就是三种颜色：红黄绿，这三种颜色占的色带很宽，其他颜色占的色带很窄，彩虹本来就是透明的，它又总是在云雾缭绕、视线朦胧的时候才会出现，那时天空色彩交错，青蓝紫与天空颜色接近，分辨那些窄窄淡淡的色带就更不容易了。所以只有用第二种看法——长期地、较真地去观察，不怕耽误打酱油，才能分辨出七种颜色。
1567年，莫洛利克写了一本书：《论光》。但这本书直到他去世后30年，也就是1611年才出版。
1611年，开普勒也出版了一本书：《折射光学》。那时望远镜已经诞生3年了，小开在书中剖析了望远镜原理，还更准确地解释了视觉的原理，搞清了晶状体和视网膜的合作关系，并进一步指出，视力是大脑对视网膜受光刺激的一种感觉。大家歪歪脑袋眨眨眼睛一想，是这么回事，都欣然接受了。
只是，还有一件事，大家一直感到奇怪：太阳光穿过各种形状的小孔，投射到屏幕上的图像总是圆的！
没道理啊！是不是？
大家都表示是。
但是没道理的事经常结结实实地摆在我们面前，怎么办？
小开有个好办法：动手，不动口。他做了个实验。
他拿了本书代替发光体，用黑板代替屏幕，书和黑板间放了一个带角孔的屏，在书的一角系上一根线，代表光线，线的另一端系一根粉笔，穿过角孔，拉到黑板上，拉直这根线，让线擦着角孔的边绕行，猜猜粉笔在黑板上画出啥形状？
当然是角孔的形状了！沿着角孔的边绕行嘛。这说明，书角这个点发出的光，穿过角孔投射到屏幕上，应该是角孔的形状。
然后，小开解开系在书角上的线，在书的另一个位置系上，再重复上面这套规定动作，这回，黑板上又出现了一个角孔的形状，只不过位置不一样了。
有人开始打哈欠了。
要说小开也够无聊，他把线在书的每个位置都系了一遍！那套规定动作当然也重复了N遍（有人开始打呼噜了）。你猜怎么着？
当然是粉笔在黑板上画出了密密麻麻的角孔形状。
受不鸟，有人睡醒了拿起砖在手里掂量。
大家正在为围观这种无聊的事情后悔，突然发现，这些角孔形状重叠成了一个总的形状——就是那本书的形状！
咦？哦~~！众皆恍然大悟：那么，太阳光穿过小孔，投射的当然是太阳的形状了！
这个小开还是蛮可爱的嘛，我就知道他会鼓捣出些好东西来，这……这块砖谁掉的？
开普勒还继承了托勒密未竟的事业，想要找出光的折射定律，功夫不负有心人，他还真找到了一些规律：光从一种媒质射入另一种媒质，当入射角小于30度时，与折射角成近似固定的比，注意是“近似固定”哦。比方说，光从空气射入玻璃或水晶，这个比大约就是3：2。小开还总结出，如果入射角很大，比方说接近直角，这个比就不成立了。这种好像既有规律，又没规律的规律，让小开欲罢不能，他做了很多实验，想找到精确的折射定律，虽然实验方法正确，但没得到正确的结果。
上帝说，小开啊，给星星们立法已经很拽了，小光的事，就放放手吧！
1621年，事情终于有了转机，威里布里德•斯涅耳加入到测光的队伍，他是荷兰著名数学家、物理学家。是什么家不重要，重要的是，他的特长正是实验和测量。1615年（一说1617年），他用第谷提出的三角测量法，测量出纬度相差1度的两个荷兰小镇之间的距离是107公里，这个值乘以360，得出地球圆周为38520公里，换算成半径是6134公里，只比地球平均半径6371公里偏差3.7%。比前人测得的数据精确多了。
斯涅耳测完地球跑去玩水，发现了一个所有人都发现过的有趣现象：水里的东西看上去比它的实际位置要高一点。于是兴致勃勃地开始研究光折射现象。实验的常用媒质，当然是价格便宜量又足的空气和水。他顺着托勒密、开普勒等前辈的目光看过去，没有更多的收获，就转移视线，终于发现了前辈们没有看到的东西。
光线从空气到达水面，在交界处发生偏折，在这个转折点上，斯涅耳划一条垂直于水面的线，叫“法线”。因为法线与入射光线都是直线，并且经过同一个点，所以这两条线决定了一个平面。斯涅耳发现，无论光线以什么角度入射，它的折射光、反射光都在这个平面上。这是第一个发现。
第二个发现是两条线长度的比例，一条线是光从那个转折点走到垂直的容器壁上的实际路程，另一条线是如果光不发生偏折、保持原始方向走到容器壁的虚拟路程，这两个路程的长度成一定的比例。顺着“两条线的比例”这根藤，斯涅耳一路摸去，终于摸到一个藏了千百年的瓜：对每一对媒质来说，入射、折射这两个角的正弦之比，是一个常数。他总结出了光的折射定律，也叫斯涅耳定律。注意，这个定律是通过实验和精确测量“总结”出来的，虽然结果正确，但没有任何理论推导，所以斯涅耳把它写在手稿里，没有公布。后来惠更斯看了他的手稿，这才揭了秘。
到这里，光线传播的三条基本定律已经出台：直线传播定律；独立传播定律（两束光相遇时，互不干扰，仍按各自的路径行走）；反射定律和折射定律。其中，折射定律的难度最大，技术含量最高，所以出现最晚。斯涅耳的发现，为几何光学的发展奠定了理论基础，有力推进了光学的发展。
后来，一个强人的加入，使几何光学变得完美起来。
费马。国家干部中超牛的数学家，数学家中鲜有的国家干部。为什么要用“超牛”和“鲜有”，而不用“最牛”呢？因为这个位置被牛顿占了。
1657年，费马发现，光在任何均匀的介质中，从一个点传播到另一点时，只走耗时最短的路径。并且，如果光反方向传播，不管折射反射的路径有多复杂，它一定还走这条路。
用一句话概括：光走最短的路径。
这就是著名的费马原理，它规定了光线传播的唯一的路径。从费马原理还可以推导出几何光学的三个基本定律。
人类对光程十几个世纪的探索，被费马一句话给概括了。从此几何光学走上了成熟和谐的康庄大道。
这不是费马最牛的一件事。
这个天才一生做了很多牛事，不说出来，实在对不起自己的良心。所以，在这里顺便八卦一下，权当是茶余饭后的消遣。
费马作为国家干部，虽然政绩不突出，但在业余爱好中，却玩出了国际水平。和咱的干部不同的是，人家马干部玩的是尖端学术。在微积分上，他的贡献仅次于牛顿和莱布尼兹；他还是解析几何、概率论的创立人之一；在数论上，他更是硕果累累。
马领导、马律师的业余爱好，成了多数职业数学家心中永久的痛。原因并不仅仅在于他玩出的巨大成就难以超越，更在于他玩出的花样让人牙根痒痒却又无计可施。他得出很多如雷贯耳的结论，却不肯发表，即使发表了，也恶作剧般的不肯拿出证明，至于你们能不能证明，我反正是证明出来了！然后，他就像一个残忍的制谜帝，只负责出谜面，不负责给谜底，得意洋洋地俯视着焦头烂额的解谜者。
十分渴望知道，却又肝肠寸断也算不出来，这次第，怎一个愁字了得！于是，一些资质一般般的数学家就说费马撒谎。这时，费马的国家干部做派就表露无遗：你爱说什么说什么，我就是不搭理你。不同的是，人家马干部真没撒谎。
每道谜题最终的结果，总是让那些说费马撒谎的数学家感到脸红，他提出的结论后来都被优秀数学家证明是正确的。于是，一道亮丽风景呈现在我们眼前：解开这个业余数学家的谜题，成了职业数学界的一种荣耀。
其中最著名的是费马猜想。1637年，马干部在研究《算术》时，突然想到一个命题，就顺手写在这本书的页边空白处：一个高于2次幂的数，不可能是同样次幂的两个数的和。翻译成公式就是说，在n大于2的情况下，zn不可能等于xn+yn。乍一看，这个结论好像相当的不靠谱，数字是无限的，就找不出几个数，让这个简单的等式成立一次？令人气急败坏的是，还真找不出来！最气人的不是这个结论本身，而是费马同志在命题后面接着写的一句话：
对这个命题，我已经有了一个非常美妙的证明，可惜这里空白的地方太小，写不下。
每个数学家看到这句话时，都跳了起来。
然而，跳是不解决问题的。对于科学问题，最好的办法是安静地坐下来一步步研究。于是，有很多不同的n被证明出来了，这个命题成立。但就是没人找得到普遍的证明——所有n，这个命题都成立。
270多年过去了。费马猜想，仍然是猜想。更是一个挑战。
如果有一种爱，是用恨来表达的，那么，几百年来，费马就沐浴在数学家们这种连绵不绝的爱里。
1908年，德国的实业家佛尔夫斯克终于忍无可忍，他决定跟费马拼了，拿出10万马克家产悬赏：在他逝世后100年内，谁第一个证明费马猜想，奖金就归谁。一时间应者云集，却都毫无悬念地都折戟而归。一战后，马克大幅贬值，悬赏的魅力也跟着贬值了。
但是，对于真正的数学家来说，费马猜想的魅力没有贬值，它成了数学家心中的一个梦。通往谜底的崎岖小路上，挤满了前赴后继的数学家。他们的努力没有白费，虽然没有得到费马猜想的证明，却得到了很多稀奇古怪的数学结果、甚至数学分支，比如代数数论等。这些副产品也是我们的宝贵财富。
80多年又过去了。1994年9月，英国数学家怀尔斯在N多前人工作的基础上，终于证明了费马猜想，从此这个猜想有了一个鼎鼎大名：费马大定理。整个数学界长舒了一口气，阳光顿时灿烂起来。
怀尔斯为此获奖无数，当然包括佛尔夫斯克奖金。
但是，怀尔斯的证明论文长达130多页（为了防止看出人命，我就不把原文贴在这了。给个地址：http://www.mat.puc-rio.br/~nicolau/olimp/Wiles.pdf）。这跟费马当初说的“页边空白太小写不下”的那个证明显然不是一回事，并且，怀尔斯证明所用到的数学工具，比如代数几何中的椭圆曲线和模形式，以及伽罗瓦理论、赫克代数等，在费马时代还没有诞生。所以，很多人还在怀疑，费马说的那个证明存不存在。如果真的存在那个简洁美丽到极致的证明，为什么全世界这么多聪明的脑袋瓜都找不到？
天呐，从费马在书页上写下那几行字时算起，一直到今天，370多年过去了，这依然是一个谜！这位“业余数学家之王”在天堂的浅笑，仍是无数职业数学家的梦靥。
让我们先把目光从马干部那胖乎乎、牛哄哄的笑脸上收回来，接着探讨光的问题。
光学几何完善后，我们可以对光的行踪了如指掌，但最根本的问题还没解决：它是什么？
一直以来，人们都在沿用古希腊人的说法，光是一种微粒流，就像无数个小得看不见、轻得没质量的刚性球。光的反射、透射、折射，都可以用粒子流来解释，看过中国足球吧？别不好意思承认，敢看的人才是真的猛士。球踢到我方身上，反弹到对方脚下——反射；我方组成人墙，对方把球从墙缝里踢进球门——透射；球从我方守门员200米外的第一媒质空气中飞进球门，打到第二媒质网上改变了运动方向——折射。
但粒子流解释不了光学几何的第二定律：独立传播定律。两束光相遇时，互不干扰。
如果光是粒子流，那么，它们交叉和对射时，那些粒子为什么不相互撞得四处飞散？
想想几万粒足球集中对射会怎么样？当然相互撞得乱七八糟！
不过凡事都有例外，假设这对射的几万粒球都是咱国队员踢出来的，而球上都画着别国球门，那就一个都碰不上。
但是，咱国足球不是用科学能解释得了的，所以此例不算。
1637年，笛卡尔在他的《折光学》中，用数学推导出了光的折射定律，这是折射定律最早的理论推导。他还试图从力学上证明光的反射、折射定律。提出，光可能是一种微粒，也可能是一种压力，就像声音那样，以波的形式传播。不同的是，声音是通过固体、液体、气体来传播，而光是通过一种叫“以太”的物质来传播。
说到以太，我们以后会详细了解，它在物理史中的地位，就像蒋干在曹操的赤壁之战中的地位。无论你怎么看他，也无法回避他造成的巨大影响。
波？粒？两个问号在笛卡尔飘洒的秀发上空盘旋，他骑在墙头，看看两边风景都不错，就是下不了决心选一边跳下去。
有一种痛苦，叫别无选择；还有一种痛苦，叫选择。
这两个问号，为后来的那场大战埋下了伏笔。
17世纪的某一天，意大利。格里马尔迪，波仑亚大学的数学教授。这一天，阿迪没有研究数学问题，而是看着眼前那道光，把手里的细棍探进光束。阿迪眼前一亮，一向只会走直线的光束，并没有像预料的那样，被细棍齐刷刷地分隔成两半，屏幕上的光照处，只隐隐约约出现小棍的淡淡倩影，让他几乎以为，小棍本来就是那样朦胧。这说明，部分光线绕过了细棍，到达屏幕上本该被细棍遮住的影子区域。
水波、声波遇到障碍物或者小孔，可以通过扩散的办法，绕过障碍物继续传播，这种功夫叫做衍射，也叫绕射，是波族的独门绝技——幸亏子弹没这本事。
莫非…..光也是波？！阿迪为自己的推测激动起来。
为了稳妥起见，他做了一个实验：让一束光穿过一个小孔，照到暗室里的屏幕上。我们都知道，屏幕上的光影比小孔大。它扩散了。
为了更加稳妥，他又做了一个实验：让一束光穿过一个小孔，接着再穿过一个小孔，照到暗室里的屏幕上。这时，屏幕上的光照边缘出现了明暗条纹。这是衍射无疑。
阿迪从实验得出结论：光是一种波动的流体，光波的不同频率，产生不同的颜色。他提出了“光的衍射”概念。
光是波的说法，完美解释了两束光相遇时，可顺畅穿过而不被撞散的现象。也可以解释透射折射反射现象。
阿迪还发现，金属板上的划痕所反射的光，投射到屏幕上，会产生斑斓的色带，他想到，鸟的羽毛和昆虫翅膀被光照时，也闪烁彩光，它们应该是一个道理。这个发现，是后来发明反射光栅的引子。
阿迪把他对光的研究写成了一本书：《关于光、色和虹的物理数学研究》，这本书于1665年出版。这时，阿迪已经去世两年了。
光的波动说虽然只是点燃了星星之火，但它的光芒却笼罩了微粒说的半壁江山。
这是两支实力相当的游击队。虽然粒军建队比较早，资格比较老，但根据地比较薄弱，没什么新发展。而波军凭着一个衍射实验，便异军突起，雄踞一方，虎视微粒说的古老领地。但为了维护“和平与发展”的世界格局，两支游击队各安一方，参军退伍，任君选择。
1663年，英国皇家学会的元老波义耳说了一句话：颜色与物体的自身属性无关，它只是光照在物体上产生的视觉效果。他还首次记载了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹。这是一个新结论，也是一个很正常的结论，但波军和粒军都试图占领这块新阵地，由此引发了争论：
颜色是什么？换句话说，光是什么？
粒军：光的直射反射折射自古以来就是我军的固有领地，早在古希腊时期，我们就开始在那里进行大量的测量和计算活动，断断续续传承至今。波军不请自来，我军表示坚决生气和强烈郁闷。关于颜色的问题，我军认为，我们看到的颜色，就是光微粒本身的颜色，什么颜色的微粒射入我们的眼帘，我们就感觉到什么颜色。
波军：用波动说统一光的直射反射折射还有衍射，是大势所趋，人心所向，是广大人民群众的共同愿望。对于颜色的问题，我方认为这根本不是问题，光波的不同频率，产生不同的颜色。阿迪玩的光衍射实验就是证明，波义耳玩的肥皂泡、玻璃球中的彩色条纹也是证明。历史将证明，我们的理论是伟大光荣正确和不可战胜的。
粒军：那么，水波靠水传播，声波靠空气等传播，贵军的光波靠神马传播呢？
波军：揭短是吧，好啊！那两光相遇不被撞散，还有光的衍射，贵军能否给个解释先？
同时被对方击中软肋，双方都很尴尬。
阿粒进三步，小波便退三步，都站着；小波进三步，阿粒便退三步，又都站着。两支孱弱部队的战争，并不比阿Q和小D的战斗更高明。正僵持间，一个强人加入了波军。
胡克。
这个天才重复了阿迪的光衍射实验。还用自己制造的显微镜，观察了各种透明薄膜的色彩，包括肥皂泡、云母、玻璃片间的空气层及水层等，发现颜色变化是有规律的，随着薄膜厚度的变化，光谱出现周期性重复。根据这些观察，他得出结论：“光是以太的一种纵向波”，光波的频率决定了颜色。光波在薄膜的两个内表面之间反射，由于薄膜厚度不均，光波反射的距离不断发生变化，各种频率的光波交错重叠、相互作用，在某些部位相互抵消，在某些部位相互增强，就产生了缤纷的色彩。这个解释很美妙。胡克把它写进他的得意之作《显微术》，于1665年发表。《显微术》把一个全新的微观世界展现在人们面前，包含了“细胞”等许多令人惊奇科学发现，为胡克带来了巨大的声誉。光的波动说也随之得到广泛传播和认可。
胡克的加入，使波军由游击队升级为正规军，要理论有理论基础，要试验有实验支持，要组织有组织保证，一路攻城略地，锐不可当，历史悠久的粒军一下子变成了弱势群体。
战争，实力才是王道。
1672年，一个年轻的小角色卷进了这场战争。他提交了一篇名为《关于光和色的新理论》的论文，里面谈到一个实验：
让阳光从小孔中进入暗室，透过一个三棱镜，投射到屏幕上，我们会看到一个七色彩带。
年轻人解释道：光是一种微粒，三棱镜能把不同颜色的光微粒分开，就得到了那个七彩色带；我们用凸透镜把这个七彩色带聚焦，它又会变回白色，这就是说，各色光微粒合在一起，就是白光。
当时如日中天的胡克一看，这个结论与自己的波动学说完全不同，这还了得？！于是，在皇家学会评议委员会上，胡克拉上波义耳，很干脆地否定了这篇论文，还给予了尖锐的批评。
年轻人的脸被批得七彩交集。
按说，粒军有了胡克和波义耳这两员大将领衔，波军这支游击队应该被打成小股流寇了吧？
错了。
因为这个被批的年轻人不一样，His name is 牛顿。你知道，那个实验当然就是著名的色散实验了。
本来，牛顿同学对波动说没什么反感，他只是由棱镜实验提出一个可能：白光是各色微粒混合而成。没想到啊没想到，胡克你不同意也就罢了，还批评得那样尖锐，好吧，尖锐我也忍了，谁让你是领导+前辈呢？可是，可是你居然说我论文中“色彩的复合”是窃取了你的思想！好过分哦！子是怎么曰来着？是可忍，孰不可忍？！你以为只有你胡克小心眼吗？我牛顿也……好吧咱们走着瞧！
从此，牛顿视胡克与波动说如仇敌，义无反顾地担任了粒军的主帅。他开始在几乎每一篇涉及光的论文里，都毫不留情地打击波动说。
虽然大家都感到火药味很浓，但谁也没见过牛胡二将拆招。他俩学者风度十足，从不在公开场合当面唇枪舌剑，除了在相关论文中，有理有据地否定对方理论外，其余的交锋只通过信件私下进行，从不牵涉第三者。并且，双方的措辞都相当绅士，语气和缓，相敬如宾。从这时起，直到胡克去世，二人鸿雁传书，不亦乐乎，恨海情天，名句迭出。这里摘录牛写给胡的一段，与君共飨：
笛卡尔迈出了漂亮的一步，而您，则推进了N多方面的发展，特别是，把薄膜的色彩也引入了哲学范畴。如果说我看得比较远，那是因为我站在你们这些巨人的肩膀上。
谦谦君子，莫过于此啊！
体貌直逼时迁的胡克读到后面这句，鼻子当时就歪了。
可是，这句巧妙尖刻的挖苦之言，却被作为科学巨人的自谦之语，为后人津津乐道，流芳至今。历史啊，教我如何说信你？
牛顿固然强悍无比，但这时还没成气候，而胡克正处于巅峰时刻，加上双方关于光的理论体系都不完善，所旗鼓相当，战争进入胶着状态。关键时刻，又一个强人加入了战斗。
克里斯蒂安•惠更斯。
前面说过，他是史上最著名的物理学家之一，同时还是天文学家、数学家。他在力学、光学、数学、天文学等领域均有杰出贡献，是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱、近代自然科学的重要开拓者之一。向心力定律、动量守恒原理等都是他的手笔。
这位荷兰天才年纪轻轻便受人尊敬。1663年，小惠被英国皇家学会聘为第一个外籍会员。1666年，法国皇家科学院刚刚成立，便迫不及待地邀请小惠出任院士。
其实，小惠并非不宣而战，他早就表明了立场，只不过，他花了更多的时间在磨刀。虽说艺高人胆大，但，真正的高手，从不草率行事。
1662年，惠更斯去英国访问时，结识了牛顿和胡克。那时，小惠已经是大名人，他很赏识名人小胡同志，以及小名人小牛同学。天才们难免惺惺相惜，他们相谈甚欢。不过，话题进入到光的本性时，三个人产生了分歧。小牛同学与小胡同志的意见相反。小惠那时虽然没有对光做深入研究，但他一分析，觉得小胡同志的意见比较靠谱。
可是，科学这个事，就得科学对待，不能搞少数服从多数，也不能搞民主集中制，没有足够的证据，便谁也奈何不了谁。这是合理的。否则，科学就会办成科室。
互相搞不掂，就只好各自回营，另做主张，以图后计。
1666年，小惠来到法国皇家科学院后，开始把更多的精力投入光的研究。
他把格里马尔迪等人的光学实验又做了N遍，发现很多现象如果用微粒说来解释，就好比很多人祸非要用天灾来解释一样，无法自圆其说。但是用波动说解释起来，就靠谱多了。
然后，小惠在胡克理论的基础上，完善和发展了波动说，提出了更完整的理论：
首先，光是一种波。是一种什么波呢？机械波，就是机械振动在介质中的传播。
其次，光以什么介质为载体来传播呢？以太。
再次，光是一种纵向波。所谓纵向波，就是振动方向与传播方向相同的波，比方说空气里的声音，是空气分子沿传播方向往复振动产生的波。那么，横向波，当然就是振动方向与传播方向垂直的波了。比方说水波，它沿水平面传播，但振动方向是垂直于水平面的，上下往复，这就有了波峰和波谷。
最后，波面上的每个点，都可作为引起介质振动的波源。这就是著名的惠更斯原理。
根据这套理论，小惠证明了光的反射定律和折射定律，还解释了光的衍射、双折射等现象。
小惠不出手则已，出手就惊人，这套动作稳扎稳打，步步为营，看似不疾不徐，但劲道雄浑，绵绵不绝，如巨轮启航，势不可当！
但，一座冰山挡住了去路。
牛顿。
1675年，小牛同学拿起一块曲率半径很大的平凸透镜，把它的大肚子顶在玻璃板上，让白光透过凸透镜和玻璃板，猜猜看发生了什么？这是一道选择题：
1.光被聚焦，出现一个亮点。
2.光被重整，出现靶状彩色同心圆。
3.光被扩散，出现一个放大变暗的圆。
4.光被分散，出现一条七彩色带。
哈哈，您还真划了？I服了U，划对了，答案是2。
没错，牛顿看到一个个彩色的同心圆，环环相套，组成一个美丽的靶，靶心就在凸透镜与玻璃的接触点上。
那么用单色光入射，又会怎么样呢？当然靶还是那个靶，只不过，没那么多色彩了，是那种单色光明暗相间形成的同心圆。
这就是著名的牛顿环。（奇怪，我怎么想起太上老君的金刚琢了？）
这种奇怪的东西为什么会降临人间呢？牛顿解释道：
每当光线通过折射面时，它就会瞬间改变自己的状态（我们简称之变态）；通过折射面后，又开始复原，而复原是为了顺利通过下一个折射面。就像恋爱、受伤、复原、再恋爱。
但是，当反射折射透射的频率非常高、速度非常快时，就会出现这种情况：光还没等完全复原呢，就遇到下一个折射面，这时，光更容易被反射。这就好比你失恋了，身心俱疲失魂落魄，不等恢复当日风采，就开始追求下一个，当然更容易被拒绝了。牛顿把两次复原的距离称为“阵发间距”。
凸透镜面与玻璃板面之间，距离均匀变化，光穿越它俩时，一阵容易反射，一阵容易透射，经过它俩复杂而又有规律的反射透射折射，光微粒在不同半径分布不同，就形成了美丽的牛顿环。
这个理论解释了牛顿环，就意味着它也能解释云母、肥皂泡等薄片的彩光现象。
也就是说，波军赖以生存的根据地要失守！
居然能用微粒说解释波干涉现象，这种牛事，也只有牛顿这种牛人，才做得出来。
该理论虽然体积庞大，结构复杂，但使用效果还是蛮不错的。
杯具了。波军一班伟大棋手的脸一阵痉挛，又做不出什么别的表情，只好习惯地挤出淫贱的笑：要不，咱共同开发？
管他波波粒粒的，大家和和气气、有得棋下才是真。走什么子不要紧，要紧的是姿态！要是一般人，这样也就过去了。观棋不语真君子嘛。
可恨的是，偏偏小惠不一般，而且很不一般。
小牛同学放出的这座冰山固然威武雄壮，但小惠启动的那艘巨轮，不仅体大能容、威猛能行，它还有个兼职：破冰。所以它的芳名既不是巨轮，也不是破冰船，而是破冰巨轮！
破冰巨轮很快找到冰山的软肋——一条大大的裂痕。
小牛同学的理论虽然解除了人们对牛顿环的疑惑，但作为科学理论，它太麻烦。就好比设计一套复杂的连锁机关打鸡蛋，看起来眼花缭乱，技术精湛，其实效果还不如拿起鸡蛋磕一下。简洁，是自然真理的重要特征。这个，地球科学家都知道。
光透过折射面时，为什么要改变状态？
光透过折射面后，又凭什么恢复状态？
小牛同学含糊地应付道：“至于这是什么作用或倾向，它是光线的圆圈运动或振动，还是介质或别的什么东西的圆圈运动或振动，我在此就不去探讨了。”
小惠一看，这样也行？不给力啊！别看牛顿环 made in 你们粒军统帅，可不幸的是，它不是你们粒军的武器，反而是我们波军的有力证据！
无间，从这里开始。
牛顿环现象，与格里马尔迪同志解释的薄膜色彩是一个道理，小牛同学所说的那个复杂的“阵发间隔”，其实很简单，就是光的波长。与肥皂泡、云母等薄片的区别是，凸透镜与玻璃板之间，两个反射面的距离变化更有规律，所以光的分布也更有型，变成了帅帅的牛顿环！
1678年，惠更斯完成了《光论》，将其提交给法国科学院，还公开演说，反对微粒说。顺便提出了那个著名的问题：如果光是微粒，那么，光相遇时，微粒们为何不相互撞得四处飞散——难道它们都懂得右侧通行，而且有临时协警维护秩序？！
《光论》于1690年出版。
波军就这样保住了岌岌可危的根据地。
但，这是一片有争议的领地。
强大的惠更斯没想到，他的破冰巨轮设计有缺陷。而且，按照惯例，是祸，就不好意思单行的。
两大缺陷。后来随着粒军的穷追猛打，以及波军的自检自查，逐渐浮出水面。
惠更斯发表论文和演讲时，英吉利海峡对岸，小牛同学似乎什么也没听到。因为另一个声音吸引着他。
刀和磨刀石缠绵悱恻的幽幽之声。
懂得磨刀的高手，不只是小惠。
惠更斯轰轰烈烈破冰前行、大搞波军复兴运动时，牛顿也没闲着，他在闭关修炼，悄悄地建造他的超级航母，身稳甲厚，你亮倚天剑，我置屠龙刀，一一化解波军的杀招。但抵御和化解不是目的，目的是消灭。所以，这不算完。牛顿给这艘超级航母配备了一颗超级核弹。这才满意地端详起他的大作来。
可以开到波方大陆架上去了吧？
不。
坐拥大规模杀伤性武器的牛顿不动声色。他在等待。
等待那个最佳时期，一击制胜。他不想打持久战、拉锯战、地雷地道麻雀战。
1687年，人类科学史上划时代的伟大著作——《自然哲学的数学原理》横空出世，地球人都知道，作者是牛顿。物理帝，不，科学帝！世界为之倾倒。
那航母，可以开到波方大陆架上去了吧？
不。
已经坐定“史上影响力最大的科学家”位置的牛顿，依旧按兵不动。
1695年，惠更斯逝世。
1703年，胡克逝世。这一年，牛顿被推选为英国皇家学会会长。
用不着航母了吧？
不，启航！
(波面上的每个点，都可作为引起介质振动的波源。就好比多米诺骨牌，每张牌既是受力者，也是发力者。
惠更斯从弹性碰撞理论出发，认为，每个发光体的微粒把脉冲传给介质微粒，然后依次下传，我们想象一下一群相互紧贴的台球，振动其中一个会怎样，类比一下就理解了。这样，微粒本身不前进（声音也是，空气分子传递振动，但不前进，你听到我说话，并不是在我嗓子里振动的那些个空气分子进到你耳朵里去了），但能同时传播向四面八方行进的脉冲，于是光束彼此交叉而不相互影响。
惠更斯根据这一原理，经过复杂的数学推导，证明了光的反射、折射等定律。具体怎么推导的。。这个嘛，俺是数学盲+物理盲哦 嘿嘿。
)
1704年，牛顿拿出珍藏N久、修改N遍的一部手稿，正式出版发行，它的名字简洁而有威仪：《光学》。
这就是那艘超级航母。
它配备了各种新式理论武器，攻击力达99！并且基础厚实，理论各部都有实验支持，所以防御力也是99！！观其形，可知牛顿行事之谨慎；赏其技，可叹牛顿用心之良苦；品其能，可见牛顿决心之坚定！
航母直接开到波方军港，当头就是两炮。
第一炮：纵波类比。您说光是一种纵波？好吧。它的纵波姐姐——声波可以绕过障碍物。您在墙的一面说话，我在墙的另一面的任何位置，都听得到（当然这面墙不要太长，如果是长城，您在山海关喊破嗓子，我在嘉峪关的同一面，也听不到）。既然大家都是纵波，那么，就让你们的光波也学学人家声波，绕过障碍物，从此以后不要产生影子了。不然，就把光开除波籍，归我粒族。
第二炮：双折射。您只分析了过程和结果，它产生的根本原因，您解释不了吧？
说起这个双折射，话就长了。我们知道，有些东西，它在不同方向上，某些性质也不同。比方说您突然爱心泛滥，抚摸您家小刺猬，顺刺摸，很滑很顺利，您和刺猬都舒服；逆刺摸，那完了，又扎又别扭，刺猬不舒服，您更不舒服。这种不同方向有不同特性的现象，叫做“各向异性”。一些晶体就是这样，沿晶格的不同方向，原子排列的周期、疏密都不太一样，见过骰子吧？把一个玻璃骰子看成晶格，把点数看成原子，就明白了。这就导致它不同方向上的物理、化学性质不同。
冰洲石，也就是无色透明的方解石，就属于这样一种晶体。光透过它，会被折射成两股——我们透过它看到的东西重影！这就叫“双折射”现象。
惠更斯在《光论》中，是这样解释双折射现象的：
根据惠更斯原理，光入射到晶体时，晶体微粒就成为传递光脉冲的“次波源”。
各项同性的次波源，只发出一种球面次波，朝一个方向传播。
各向异性的次波源，发出球面、椭球面两种次波，只好沿两个方向传播。
据此，小惠还做出了精妙的几何图解，精确计算了光被分裂成两束后的折射方向，可谓功德圆满。
真的很圆满吗？牛顿问，作为一种纵波，光凭什么让它的次波源发出球面、椭球面两种次波。您能解释吗？
波军对着高山喊：惠经理！山谷回音：他刚离去……
惠更斯躺着不说话。
这两颗重磅炮弹把波军轰懵了。早知今日，不如共同开发……瑟瑟秋雨中，有人含泪道。
牛帅，收兵？
No！把那颗炸弹也扔过去！
质点力学。
牛顿说，物质都是由微粒组成，光也是。这些微粒的运动规律，用质点力学可以搞定，而质点力学遵循的是牛顿定律！
牛顿定律是什么？是经天纬地的金科玉律！
开了这么大一个挂，你无敌了！不带这么玩的。
这就是那颗核弹。
波军彻底崩溃了，他们无助的眼神瞄向胡克和惠更斯。
胡克和惠更斯情绪暴稳定，异常正常，纷纷表示关我P事，俺现在专职睡觉，酱油都懒得打。
这就是为什么牛顿要耐着性子等到这个时候发动总攻。无人招架啊！
什么样的进攻最有制胜把握？
不是最凶猛的进攻，而是无人抵挡的进攻。
一个理论，或者别的什么主张，有人及时提反对意见，这是好事，因为反对意见实际上是一种最好的检查和维护工作，最有利于事物的修正和完善。
在科学界，这类例子更是一抓一大把。很多如雷贯耳的科学理论，都是经过“批评→修正→争论→完善”这些千锤百炼的过程而走向辉煌的。这方面最负盛名的就是量子论，爱因斯坦和波尔的世纪论战，就像赤道炽烈的阳光和丰沛的雨水，催生了量子力学的热带雨林。这是后话，以后再提。
如果胡克和惠更斯在世时，牛顿指出波军的软肋，说不定这两位天才会妥善解决问题，修正完善波动说，使之屹立不倒。
但牛顿居然忍住没说，直到他们再也无力解决任何问题时，才把问题提出来。
于是波军全面溃败，被扔进历史的角落，粒军一统天下。
这一统，就是一个世纪。
作为战略战术，牛顿的做法堪称完美，技术含量高，应用效果好。得了便宜还顺便卖个乖：避免与胡克冲突。大度啊！遗憾的是，那时诺贝尔还没出生，不然这和平奖……
完胜。
作为科研工作，这种做法不地道，也不厚道，不值得提倡。它不利于科学理论的健康协调可持续发展。
如果说，这个过错与牛帅的功绩比起来，实在不值一提的话，那么，接下来发生的事，就无论如何也说不过去了。
牛顿剥夺了胡克在光学上那一席之地的使用权。这还不算完，身为皇家学会的主要领导干部，他把胡克的相关信息列为敏感词，拼命屏蔽，可怜的小胡逐渐淡出人们的视野，声望降至冰点。
为了防止胡克死灰复燃，牛会长抓住皇家学会拆迁的有利契机，利用职权，使胡克的收藏啊、仪器啊、文件啊等珍贵文物被丢失，连胡克仅有的画像也未能幸免！这事在前面提到过。
2003年，一位历史学家宣称找到了胡克画像，但经辨认，那是比利时化学家海尔蒙特的画像。在一份幸存的文件中，有胡克的封印，封印上有个头像，但没法认定它就是胡克的头像。
于是，到目前为止，胡克在后人心目中，一直是一个矮小模糊的影子，也许将来，或者永远也无法清晰起来。
唉，要不要这样凶狠这样残忍啊？牛爷，让俺说您什么好！
不过，牛顿固然狭隘，胡克也不是没有责任。
胡克用他的彻骨之痛告诫我们：压制后辈实在是一桩不划算的买卖，而压制才华横溢的后辈，更是取百害而拒万利的蠢事。
首先，这耽误工作。不过对压制者来说，这倒不十分要紧。既然压制了，就没把工作当回事。何况，工作早晚有人去做。
其次，压制人家，招来仇恨的概率是100%。而人，总是要老的。子是怎么曰来着？以德报怨，何以报德？！你老了，人家正当年，所以，招来报复的概率低也低不过50%。这就很要紧了，这是多大的风险啊，简直是在自掘坟墓！
这样看来，遇到略有瑕疵的后辈人才，能点拨抬举一下，相当于给自己买了潜力不错的原始股；实在看不顺眼，就别招他，大路朝天各走一边，戒恶也算积德了；你非要堵人家的路，那就先掂量掂量自己的后路，别看宽度，看长度。
扯远了是吧？其实不远。无论是政治还是科学，怀一颗开明之心，广纳异见，是利己利人的双赢之道，是利国利民的万用之方。
牛爷《原理》一出，人类科学史乃至整个文明史就翻开了新的一页，其影响所及，遍布自然科学的所有领域。人们对牛爷的倾慕之情连绵不绝、泛滥成灾。无以言表之际，只有顶礼膜拜。
常言说得好，拜屋及乌。大家顺便也把《光学》也给膜拜了，重复牛爷的实验，验证牛爷的理论，成为一种时尚，大家纷纷表示坚持牛爷的标准答案一百年不变，并郑重指出：凡是牛爷提出的观点，我们都坚决维护，凡是牛爷的理论，我们都始终不渝地遵循。
眼看快到100年了，同志们欢欣鼓舞，开始筹备“迎接伟大光荣正确的牛家微粒光辉思想稳定100周年大型焰火歌舞升平团拜会”，领导致辞写好了，焰火招商的事都内定了，搬运焰火的临时工也雇齐了，甚至晚会上准备颁发的“科学脊梁奖”的金脊梁奖杯都定制了，纯银包金……万事俱备，只欠报销。
但是，偏偏在这个节骨眼上，有人不开眼，不长眼，跳出来搅了一通浑水，破坏了在微粒思想的光辉指引下，伟大光学事业团结统一的大好形势。
是谁这么大胆，竟敢冒天下之大不韪？！
托马.杨。
一般介绍说他是英国医生、物理学家。其实这样介绍也不太准确，因为他不仅在医学界是权威，在物理界是英才，而且在工程、语言、考古、艺术等方面也都玩出了水平，超一流的水平。
这其实是一个天才玩主。或者说是超级玩家。花朵时期的成长经历：
2岁会阅读，从此狂爱读书，很遗憾那时没有欣闻连播、良民曰报和参考的消息。
4岁能熟练背诵大量英国诗歌和拉丁文诗歌。
6岁前已将圣经看过两遍，还会用拉丁文造句。
9岁掌握了一门手艺——车工，自己DIY一些物理仪器。注意，不是厨卫用具，而是物理仪器，它跟两个字密切相关：精密。
14岁前，掌握10多门语言。奇异之处不止于此，他不仅对这些外语当前时代的听、说、读、写样样精通，还对它们的古文颇有研究！
15岁左右学会微积分和制作显微镜与望远镜；
中学时期，读完了牛顿的《原理》、拉瓦锡的《化学纲要》等科学著作。
19岁，到伦敦学医，并涉猎音乐、绘画等艺术。
21岁，由于研究了眼睛的调节机理，成为皇家学会会员。
22岁，到德国格丁根大学学医。
23岁，取得医学博士学位。
……
人送绰号“奇人杨”。
小杨兴趣广泛，涉猎力学、数学、光学、医学、声学、语言学、动物学、埃及学等风马牛不相及的多种学科，在光波、声波、流体动力、造船工程、潮汐理论、毛细作用、测量引力、虹的理论、生理光学等方面做出贡献。
除了纯粹的科学，他居然还是保险经济问题、航海天文学方面的专家，可以作为一个不错的职业来养家。
更让人羡慕嫉妒恨的是，把这么多门学术搞得出类拔萃的同时，他还有精力研究艺术，他画画得好，几乎会演奏当时的所有乐器，擅长骑马，并且会玩杂技走钢丝！
他的主要贡献：
杨氏双缝实验，被评为“物理最美实验”之一。
杨氏模量，用来测量物体的弹性。
视觉和颜色，生理光学创始，提出人眼会自动调节以适应所见物体的远近。提出三原色原理 。
医学，在血流动力学方面贡献突出。
语言，对400种语言做了比较，提出“印欧语系”。
考古，最先尝试翻译埃及象形文的欧洲人之一。由于他的成果，诞生了一门研究古埃及文明的新学科。
说了这么多，是因为我偶尔看到网上有人专门说这个天才的一个实验造假，而这个实验正是我们下面要介绍的。这种奇才，在一个人人都能拿过来试试真假的简单实验中造假，那就不是脑子进水能解释得了的了。
双缝实验。
那是在1801年。
托马斯•杨在实验室里玩，玩具是三块板子。像我们小时候一样，他很淘气，让三块板子面对面立起来排好队，还把其中两块板子弄破：第一块钻出一个细孔，中间那块搞出两道平行的细缝，饶了第三块不破。
然后，他拉上厚重的窗帘。海内外著名青年诗人罗玉凤（笔名凤姐）的两句诗就变成了现实：
天还没有黑。
天已经黑了。
黑暗中，托马斯•杨拿起刀，不，他点燃了一盏灯。将它放到钻孔的板子前，灯光透过小孔，射到中间的板子上，透过两条细缝，投射到完整的板子上。
猜猜，我们会看到什么？这又是一道单项选择题，请在下面的答案中选一条你认为正确的划“√”。
1． 两道细细的、平行的光条，它俩亮度相同。
2． 很多光条，明暗不一。
3． 一个亮度均匀的光块。
4． 一个光块，两道光交叉的地方比较亮。
5． 一个光块，两道光交叉的地方比较暗。
您划的真是越来越顺手了！划在哪个答案上了？
对了，答案还是：2。
是的，托马斯•杨看到了很多光条，他数了数，不止五道杠，而是N道杠。
你说这是为什么呢？
小杨解释道，这是纵波相互扰动的结果。
要了解纵波扰动，咱还真得先大概认识一下纵波。我们从声音开始，因为有相当熟悉的空气做媒，理解起来很方便。
我们知道，声音也是一种纵波，空气分子有规律的振动，就产生了有规律的挤压，让空气产生有规律的疏密变化，并向四周传播，这就是我们听到的声音。我们管它叫声波。
声波的职业是简单重复劳动，“密→疏→密”，或者“疏→密→疏”，就完成了一次振动任务，术语叫一个振动周期。一个振动周期所传播的长度，就是声波的“波长”。
在1秒钟内，完成振动周期的次数，叫频率。不管声音的波长是多少，它在相同介质内，传播的速度都一样（1个标准大气压，15℃，音速是340米／秒）。
所以，波长越短，频率越高。这很好理解，姚明和潘长江一齐跑步，姚明一步3米，潘长江一步1米，要在相同的时间内，跑完相同的距离，谁的频率更高？换句话说，谁需要更多步跑完？当然是潘长江！波长（步子）越短，频率（步数）越高。他的两条小短腿要紧着倒腾才行。
波长决定了声音的“音高”。所谓音高，顾名思义，就是声音的高度，它不是声音的大小，而是我们平常说的声音的“粗细”。波长越短，频率越高，其音高也就越高，也就是声音越“尖”，反之，声音越粗。女人声音的波长，比男人声音的波长要短一些，所以听起来“尖”一些。吵架，男人通常不是女人的对手，除了女人天生的语言能力，以及神奇的跳跃式思维以外，我想，或许音高也是一个重要因素？
声音的大小是振动幅度，也就是疏密对比的程度决定的。疏密对比越强，声音越大；对比越弱，声音越小。
那么，两波相遇，是不是大~~者胜？
不一定。因为声波是可以相互穿越的。
我们人耳在听到一大一小两个声音时，往往忽略掉小的，这并不表明小的声音消失了。它不仅没消失，而且极有可能没有减弱，甚至在某些地方，借助大的声音加强了！因为声音是空气有规律的“疏”、“密”变化。所以，当两道声波的“密”遇到“密”，就会更密，相当于正数相加；当然，当“密”遇到“疏”，就是正负相抵，相互减弱。
如果让同一道声波穿过并列的两道狭缝，发生衍射后相遇，由于它俩波长相同，疏密重叠的部位就会很有规律，于是，产生有规律的加强和减弱。
光作为一种纵波，也会这样。小杨说，穿过两条狭缝的光在相遇时，有规律地加强和减弱，投射到屏幕上，就成了明暗相间的条纹。这种互相骚扰对方内政的行为，俺给他取了个名字：干涉。光的干涉。
所以呢，光是一种波。一种纵波。不是微粒。
所以呢，牛顿……错了。
“你你你说谁错了？”无数双错愕的眼睛盯着小杨，全都怀疑自己听错了。搞得小杨一时以为自己说错了。
“你火星来的吧？” “知道牛顿是谁不？”人们期待着小杨给出另一个答案，心砰砰地跳着，这是小杨的一个机会，也是大家的一个机会。
“牛~顿……错了。”小杨弱弱地说。被无数双异彩纷呈、内涵丰富的眼睛盯着，任谁也要心里发虚。但小杨还是说了心里话。
“胡说！胡说！”有人害怕了，害怕得愤怒了。要是让领导听见，此处如此不稳定，岂是尿一裤子就能过关的？！
“胡说胡说胡说！！”他们企图用异口同声的重复掩盖这不和谐的一幕。
“胡克已经不在了。”有人提醒道。
“那……你造谣！”“永远伟大光荣正确的牛爷怎么会错？！”大家七嘴八舌，义愤填膺，恨不能把那一挂忠心义胆，捣碎了涂在脸上，招摇成一面引领导瞩目的旗帜。
“可是，你们看看这美丽的干涉条纹，如果光不是波，它怎么会这样？如果光是微粒，它又怎么会这样？”小杨苦口婆心地解释，“难道，微粒们参加过朝鲜高清人肉LED训练，走路不列队踢正步，都不好意思跟人家打招呼了？”
大家闻言愕然。
“马上快对100年了，怎么会突然错了？上面出什么事了？有内幕消息没？小道的也行。”有人动摇起来。
“闭嘴！闭嘴闭嘴全都闭嘴！！即使上帝错了，牛爷也不会错！！！他也不能错！！！他错了，我们怎么办？！人类怎么办？！！地球怎么办……银河系、麦哲伦星系和仙女座几亿亿亿受苦受难的阶级兄弟怎么办？！！怎么办怎么办怎么~~~办？！！！！”此人涕泪滂沱，一式咆哮问天，更是深得马教主真传，惊得小杨险些放弃观点。
“但是，他的确错了。”小杨无奈地叹了口气说：“尽管我万分仰慕牛顿，但是我并不因此而认为他是万无一失的。我遗憾地看到，他也会弄错，而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。”这句话，他写入名为《关于声、光的实验问题》的论文，提交给英国皇家学会。他还在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文，解释了“牛顿环”和自己的实验，提出了光的干涉的概念和定律。注意，定律哟！
这是战书。也是战鼓。
波军的灵魂从历史的角落聚拢、复活。
粒军从百年前就守着牛爷的超级航母，以为靠这个就可以仙福永享、寿与天齐、千秋万代、一统江湖。所以这些年干的事，不是招贤纳言，发展高新科技，武装航母，与时俱进，而是给它镀金披花，涂脂抹粉，树碑立传，挂牌授勋。因了个此，超级航母除了体重增加了一些些之外，其余没什么变化，也就是说，没长什么本事，还是那两炮一核。
按说，这两炮一核威力也够大，足以对付大部队了。何况，波军还算不上什么大部队，顶多算个连队。
但是，人家连长这次是开着灰机来的，有高度，这两炮一核够不着人家。
更要紧的是，人家正居高临下，投弹仓正对着航母的弹药库——只要人家投中了，粒军的弹药就要为波军盛开了！
粒军一时竟不知如何应对，情急之下，纷纷使用原始武器：否定、嘲笑、挖苦、毁谤。还有，愤怒。
不仅粒军愤怒，粒粉、牛粉也愤怒起来。英国政治家布鲁厄姆忍不住跑到物理界插了一杠子，给小杨的理论连戴三顶帽子：“不合逻辑的”、“荒谬的”、“毫无价值的”。
1803年，小杨在空中玩了个特技，他在论文《物理光学的实验和计算》中，用独门利器
“干涉定律”，对衍射现象作了分析，得出结论：光之所以衍射，是由于直射光束与反射光束相互干涉。
但是，这个特技一玩不要紧，露出了一个破绽：如果光是一种纵波，得到上面这个结论就要遇到很多麻烦，证明起来很牵强。就好比从家门口走到卧室，本来几步就到，但你非把上海世博会的排队栏安在家里，那张床近在咫尺，可你居然在蜗居里走出长征的距离来！
你说谁错了？无数双错愕的眼睛盯着小杨，好像在看火星人。
可是，我们怎么解释这干涉条纹？如果光是微粒，它怎么可能这样？难道，微粒们参加过朝鲜高清人肉LED训练，走路不列队，都不好意思跟人家打招呼了？
都对100年了，怎么突然错了？上面出什么事了？有内幕消息没？小道的也行。
牛爷怎么会错？他错了，我们怎么办？人类怎么办？地球怎么办……银河系几亿亿受苦受难的阶级兄弟怎么办？！
……
“尽管我万分仰慕牛顿，但我不能因此认定他万无一失。我遗憾地看到，他也会弄错，而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。” 小杨无奈地叹道。这句话，他写入名为《关于声、光的实验问题》的论文，提交给英国皇家学会。他还在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文，解释了“牛顿环”和自己的实验，提出了光的干涉的概念和定律。注意，定律哟！
这是战书。也是战鼓。
波军的灵魂从历史的角落聚拢、复活。
粒军从百年前就守着牛爷的超级航母，以为靠这个就可以仙福永享、寿与天齐、千秋万代、一统江湖。所以这些年没想到给航母改改装，让它与时俱进，只知道给它镀金披花，树碑立传，挂牌授勋。因了个此，超级航母只长了体重，没长本事，还是那两炮一核。
按说，这两炮一核威力也够大，足以对付大部队了。何况，波军还算不上什么大部队，顶多算个连队。
但是，人家连长这次是开着灰机来的，有高度，这两炮一核够不着人家。
更要紧的是，人家正居高临下，投弹仓正对着航母的弹药库——只要人家投中了，粒军的弹药就要为波军盛开了！
粒军一时竟不知如何应对，情急之下，纷纷使用原始武器：否定、嘲笑、挖苦、毁谤。还有，愤怒。
不仅粒军愤怒，粒粉、牛粉也愤怒起来。英国政治家布鲁厄姆按捺不住，扎到物理学家堆里插了一杠子，给小杨的理论连戴三顶帽子：“不合逻辑的”、“荒谬的”、“毫无价值的”。
1803年，小杨在空中玩了个特技，他在论文《物理光学的实验和计算》中，用独门利器
“干涉定律”，剖析了衍射现象，得出结论：光路过物体边缘会发生衍射，是直射光与物体边缘的反射光相互干涉导致的。
但是，这个特技一玩不要紧，露出了一个破绽：如果光是纵波，得到上面这个结论就要遇到很多麻烦，证明起来很牵强。就好比从家门口走到卧室，本来几步就到，但你非把上海世博会的排队栏安在家里，那张床近在咫尺，可你居然能在蜗居里走出长征的距离来！
越绕越不靠谱——这是科学理论定律。
粒军长舒一口气，嗤之以鼻：基本功有问题，弹道不稳，投弹不准。
这口气是舒了，但依然只能眼巴巴地看着小杨的灰机灰来灰去——对干涉条纹，没人能用微粒说做出令人满意的解释。
一时间，这以一敌无数的战局居然进入了相持状态！
万人敌算什么？小杨差点就成了全民公敌！
粒军鸭梨坡大，小杨鸭梨山大。因为这个鸭梨只有他一个人扛。
虽然表面上看起来，凭借光的干涉条纹这一新式武器，粒军奈何不了小杨，但三人成虎啊，何况是成千上万人！这舆论受不了。
小杨顶着巨大的压力，花了好几年时间写了一本书，名为《自然哲学与机械工艺课程》，于1807年发表，来宣传波动观点，却创造了销量最低的纪录，只卖出去1本。是的，你没看错，1本。名人出书也难啊！
无人喝彩，不要紧。但懂的、不懂的全都反对，甚至被人讥讽为疯子。这事不好玩，我还不如玩点别的。1816年前后，小杨保留了意见，把光学放在一边，考古去了。
小杨虽然离开了战场，但，他留下的那架灰机，仍在超级航母上空盘旋，成为粒军梦中的阴影。
英国这边战事频仍，法国那边也没闲着。
1808年，微粒说的死党、法国数学家、天文学家拉普拉斯用微粒说分析了光的双折射现象，用以批驳小杨的波动说。但他的理论不尽人意。为此，他设立了“光的双折射理论研究”奖，征集新成果。
双折射研究的事还没搞掂，光学的又一块新大陆被发现：偏振光。发现者是法国物理学家、军事工程师马吕斯。
马吕斯准备拿下那个奖，于是，他一头钻进实验室。1809年，小马哥在搞折射试验时，发现一部分光是偏振的。这意味着，不管光是什么，它绝对不会是一种纵波！
这么厉害，居然能一票否决！
那么，光的偏振又是怎么回事呢？
其实，偏振光离我们很近，现在影院的高清立体电影，用的就是偏振光原理。
我们的双眼有一定距离，看东西的角度有点小差别，这叫“视角差”。大脑把两张有“视角差”的图像综合处理一下，就能识别远近——也就是感觉“立体”了。
为了实现立体效果，电影在拍摄、放映时，都模拟眼睛的视角差，用左右双机同时拍、同时放。为我们提供了有视角差的两个图像。这是第一步。
这两个图像，同时出现在一张屏幕上，一定重影。所以，让每只眼睛只看到属于自己的图像，是关键的第二步。
这时，“偏振片”闪亮登场了。这个名字听起来很高深，但实际上，它就是一个过滤光的薄片。我们看看它的制造过程，就知道，经它过滤的光是什么“形状”了。
材料都很常见：一块高透明的薄膜，它的分子排列为网状结构，用碘浸染之，然后用硼酸水还原稳定，再单向拉伸4-5倍。这样，碘分子就很整齐地排列在这块膜上，像细密的梳子。
我们知道，梳子齿缝可以通过两类东西，一类是直径小于齿缝的物体，比如头发、细小颗粒等；一类是宽度和长度虽然大于齿缝，但厚度小于齿缝的物体，比如纸条、卡片等薄片。薄片通过梳子，有一个条件，就是让薄边顺着齿缝，否则会被挡住。
放电影时，两台放映机前各装一块偏振片，“梳子齿”方向一横一竖，把光过滤成一横一竖两道偏振光，我们戴的眼镜，镜片也是两块偏振片，横竖与放映机的相对应。横的只能透过横光，竖的只能透过竖光，于是，我们的两眼分别看到有视角差的影像，大脑就误以为图像是立体的了。
花了这么长时间来了解偏振片的工作原理，还是值得的，因为我们得到一个重要的信息：光的形状居然是“扁”的！
通常光源发出的光，它的“薄边”在与传播方向线垂直的各个方向上均匀分布，这叫自然光。经偏振片过滤，只剩下与偏振片“梳子齿”方向相同的光，这种“薄边”方向相同的光，就是偏振光。
我们做个试验就清楚了。拿两把齿缝一样大的梳子，面对面排列，齿方向一横一竖。
先用铁丝和颗粒试着穿过梳子，我们发现，铁丝和颗粒只要能穿过第一把梳子，就能穿过第二把梳子。
现在用薄片来做实验，长和宽大于齿缝，厚度小于齿缝。让薄片的薄边顺着第一把梳子的齿缝穿过，到达第二把梳子时，就过不去了。想过去只有一个办法：让两把梳子的齿方向相同。
这和偏振片只能透过相同方向偏振片所过滤的光，是一个道理。
所以，偏振光的原理告诉我们，光不是微粒，不是均匀光滑的线。
也不是纵波。因为光纵波理论认为，光是介质微粒沿传播方向振动，传递光脉冲形成的，也可以看成一根均匀光滑的线。即使不是均匀光滑的线，沿传播方向振动也不可能形成“扁”的形状。
马吕斯当时发现的偏振光，不是用偏振片得到的，而是在做双折射试验时发现的。
那是一个黄昏，小马哥透过冰洲石看玻璃窗上反射的落日。
当然，他看到了两个落日，双折射嘛，很正常。
他开始转动手中这块神奇的石头，转着转着，神奇的事情发生了，始终坚持双折射的冰洲石或许被转晕了，它突然放弃了一个折射——其中一个落日消失了！
敏感的小马哥立即用其他光源做实验，用水面啊、玻璃啊来反射各种光，透过冰洲石，各种观察。
他发现，转动冰洲石，双折射的两个图像，亮度会交替变化，转到某个角度，会消失一个。
小马哥得出结论：经过折射、透射后，光的强度会随方向而变化。他给这种现象起了个名，叫光的“偏振化”，这种光，当然就是偏振光了。
通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法，都可以获得平面偏振光。
那时，小马哥虽然还没有意识到光的“形状”问题，但他天才地意识到，纵波理论是无法解释偏振现象的。
于是，发现光的偏振现象后，小马哥的第一个反应就是，用它一票否决了光是纵波的理论；第二个反应是，顺手搞定了偏振光强度变化的规律，也就是“马吕斯定律”；第三个反应是，用微粒说对偏振现象作出了令人信服的解释。这就是粒军梦寐以求的高新武器啊！
1810年，马吕斯获得了拉普拉斯设立的“光的双折射理论研究”奖。但是，大家心里都清楚，对双折射现象，波粒双方虽然都作出了解释，但都不完美，底气都不足。
小马哥对偏振现象的完美解释，给了波军沉重一击。
当时战场上形式很尴尬，波军解释不了偏振，而粒军虽然人多势众，也解释不了干涉。
但僵持，一般是不会持久的，总有一方hold不住。
1814年，史上最强的土木工程师加入了波军。
菲涅耳。
法国人。土木工程师是他谋生的专业。在这个专业里，小菲算不上最强。但他所做的事，在土木工程师中，绝对称得上史上最强。因为他反对的两个人，都称得上史上最强。
牛顿、拿破仑。
他俩分列人类史上最有影响力的一百位伟人第2位和第34位。
这份勇气，不是每个土木工程师都有的。何况，小菲还曾因反对拿破仑被关起来过。后来他全身而退，没在里面患各种怪病，以各种理由离开人世，说明早在那个年代，人家已经很开明了，难怪人家发展那么快。
我们这里要介绍的是，他反牛顿的光辉事迹。
在粒军对波军的围剿时期，小菲悄悄加入了势单力薄的波军。
1809年，小菲同学从巴黎路桥学院毕业后，走上了土木工程师岗位，他始终爱岗敬业，拼搏进取，为建筑工程科学发展和谐发展做出了贡献。
从1814年起，神奇的光学吸引了小菲同志清澈的眼睛，他干一行爱一行，爱一行精一行，终于崭露头角，在光学领域取得了突出业绩，受到领导和群众们的好评。小菲同志于1823年被选为法国科学院院士，1825年被选为英国皇家学会会员。
好，现在开始好好说话。
一切是从两根线开始的。
小菲让光从一个小孔中射入暗室，一条细细的光线笔直地投向屏幕。
小菲拿起另一根细线，拉直，把它交叉在光线中。他居然在屏幕上看到了彩色条纹！
眼熟吧？这是格里马尔迪和托马斯•杨两个实验的结合体，是衍射和干涉的共同结果。没办法，那时信息太不发达。
看着旖旎的彩色条纹，敏感的小菲一下子想起了旖旎的惠更斯。
他应用小惠的理论，成功地推导出光的衍射规律——波动说的证据，还写了报告，然后兴奋地提交到法国科学院。
为新发现激动的小菲同学忽略了一件事，那就是他的数学成绩不太好。
话说法国的科学成果鉴定渠道也真够畅通，一个名不见经的年轻人写的报告，居然落到拉普拉斯、泊松等物理名家手中。物理家的数学成绩都很好，尤其是拉普拉斯、泊松，他们首先是数学家，然后才是物理学家。看了小菲的报告，泊松等人很快就发现其中的数学缺陷。于是报告被退回，里面的物理思想没引起注意。
被名震四海的高手否决，对一个刚出道的新手而言，无异于灭顶之灾。
然而，小菲不一样。他有个最大的优点。
勇敢。
刚出道的第一件事，就是挑战人类顶尖高手牛顿的微粒说，被其他高手否决一下，又算得了什么呢？
聪明执著的小菲清醒地认识到了自己的瓶颈——数学。于是，他埋下头，缺啥补啥。
我们先给点时间，让小菲补习数学。现在，去看看开小差的杨连长干嘛去了。
考古。这对职业考古学家来说，是一项工作，但对托马斯•杨来说，这就是散心。小杨在考古界玩得很开心，还取得了让一般考古学家羡慕嫉妒恨的成绩。
既然是出去散心，那就注定，这是一个短暂的离开。
小杨心中始终没放下波军，他考虑来考虑去，脑海里出现了一个大胆的提问：是不是我军的指导思想出了问题？紧接着，出现一个同样大胆的答案：从根子上动手。
1817年，小杨重返战场，他放弃了波军先烈们“纵波”的理论，提出“横波”的假设。以此为根基，进行试验、论证、推导、计算……这个天才大笔如椽，波军理论体系焕然一新。衍射、干涉现象有了新的解释，粒军用来打击波军的王牌——偏振现象也迎刃而解。
横波理论的提出，解决了惠更斯理论的一大缺陷。
光是一种横波，振动方向与传播方向垂直。那么，光每一次振动，其矢量线与传播方向线（虚拟的）就形成一个平面，我们管它叫“振动面”。如果我们把这个振动面画出来，就像一张无比袖珍的弓，光振动的矢量线是个弧，像弓背，光传播的方向线，就相当于弓弦了。这就是为什么光的“形状”是“扁”的。
自然光的振动面方向不是固定的，也就是说，弓背并不总朝着同一个方向，而是各向均匀分布的。一道光线，就像无数个弓背，共用一根长长的、直直的弦，弓背随机朝向各种方向。
经过反射、多次折射、双折射、选择性吸收、或者偏振片梳子的梳理等手段，可以使弓背偏向某个方向，甚至都处于同一个平面，这样的光，就是偏振光。
所以，经过折射、透射后，光的强度会随方向而变化。这就是小马哥发现的光的“偏振化”。
这个解释，比粒军解释偏振的理论简洁多了。
粒军用来打击波军的高新武器，一下子变成了波军最有力的证据！
现在，光从纵波一下子变成了横波，那么，关于衍射和干涉的纵波解释该咋办呢？
其实很简单。改呗。
关于衍射，解释起来挺费劲，就让惠更斯来吧。
小惠认为，在同一时间内，从波源发出的波，所到达的各点，可以连成一个面，叫做波面。
波面上的这些点呢，又可以看做是新的波源，我们管它叫子波源，子波源们继续发力传递，形成新的子波面……以此类推，子子孙孙无穷匮焉。
如果没有阻碍，波就打算这样不厌其烦地连续传下去，力道均匀，形态圆润，直到筋疲力尽。
但是，障碍物无处不在。好在障碍物上还有缝可钻，这是波继续玩下去的希望。于是波撞在缝上，缝上的各点，就成了新的子波源，由于受到缝边缘的限制和干扰，这些子波源发出的波面发生了弯曲，传播方向向外扩散，这就是衍射。
惠更斯的这个理论适用于“纵波”，也适用于横波。
关于光的干涉，就好解释了。所以让小惠先歇会，我来解释：
光既然是横波，就有波峰和波谷。
我们知道，波的振动幅度，也就是振幅，决定了波的强度。
波峰、波谷有叠加效应。这里，我们把波峰看成正数，把波谷看成负数。
现在我们看看，波长相同、振幅相同的两波相遇会怎么样。
如果波峰和波峰重合、波谷与波谷重合，这叫“同相”，正数相加，波峰更高，负数相加，波谷更低，也就是波的振幅加强。结果是他们合二为一，成为波的增强版。
如果正好错开，波峰与波谷重合、波谷与波峰重合，这叫“反相”，正负相抵。结果是它俩扯平了，消失了。
那么，波长不一样的两波相遇会怎么样呢？我们可以类比一下波浪，找一张各种波重叠的波浪照片，仔细观察，我们会发现，在大波上，小波该怎么传播还怎么传播。而小波也不会对大波造成减弱或增强，也就是说，波长相差越大，它们之间发生干涉的可能性越小。
双缝实验实际上就是光的衍射和干涉的一场综合操练。
光通过两条狭缝，发生衍射，尔后相互重叠，发生干涉。由于它们来自同一束光，所以振幅、波长都一样，相遇时，在一些区域反相，在一些区域同相，明暗交替，投到屏幕上，就成了排布规则的条纹。
虽然横波理论还只是一个框架，但已经显示出高新武器的优越性。现在，波军既能搞定干涉，又能搞定偏振。粒军表示不淡定了。他们加紧演练，准备发动一场决战。
演练期间，我们去看看小菲补习得怎么样了。
小菲除了补习数学，还干了很多事。
他和阿拉果合作研究光学，阿果那时已经是法国著名的物理学家了，还是个冒险家。他此前是微粒说的粉丝。1816年前后，他俩发现，偏振光相互干涉与否，与偏振面的方向密切相关。偏振面相互垂直时，不能发生干涉；偏振面平行时，可以发生干涉。这是纵波无法解释的。也是微粒说无法解释的。
1817年，托马斯•杨写信，把崭新的“横波”理论告诉了阿果，阿果自然与小菲共享了这一信息。
经过各种实验，各种观察，他们认为，如果光是一种横波，那么解释偏振、折射、双折射、衍射、干涉等现象更完美，更有说服力。
这一年，法国科学院举办了一场科学大赛，悬赏征集论文，题目是用精确的实验和严谨的数学推导来验证光的效应。各级领导都非常重视，大赛很隆重，影响很大，各路高手纷纷应战。
可以说，这是一场粒军安排的大决战。
大赛评委有比奥（与小马哥是反对拿破仑的战友、狱友，兼粒军盟友）、拉普拉斯、泊松等名家，都是粒军将领，主席就是当年退回小菲波动论文的泊松。
乍一看，组织这场比赛，就是想发展微粒说，牢牢占领光的衍射啊、干涉啊、双折射、偏振啊这些领地，顺便泼一盆凉水，浇灭波军已经不太嚣张的气焰。
但评委会这样安排，并不是摆明了要搞一言堂和暗箱操作，而是从威望上来讲，人少势孤的波军里，除了杨连长，实在是没有什么拿得出手的人物，可以与这些评委坐在一起，但杨连长是英国人，他不是法国科学院院士，何况，就算邀请小杨去当评委，这个爱好广泛、业余文化生活无比丰富的天才还不一定有时间去呢。
于是，兵强马壮、人多势众的粒军运动员、裁判员熙熙攘攘地入场了，与中国乒乓球队的区别是，人家连裁判都是自己人。
回头看看，波军怎么没人上场呢？飞机晚点？倒时差？
一场似乎毫无悬念的比赛拉开了帷幕。
1818年，小菲和阿果把他俩共同研究偏振光线的成果，合作写成了一篇论文：《关于偏振光线的相互作用》，提交到大赛组委会。
论文阐述了光是一种横波的概念，论证了只有当光是横波时，才能完美解释光的各种表现。
小菲还发现了惠更斯破冰巨轮的第二个缺陷：用惠更斯原理，虽然能定性地解释衍射现象，但不能对衍射现象作出定量的分析！科学嘛，不能定量，就没底气。你说火箭利用热气流的反作用力能上天，定性了。那好，多少燃料能推动多少重量上天？能发射多远距离？这个量定不了，我们只能用这个原理玩钻天猴鞭炮。
小菲顺手给这个理论打了个补丁：任一时刻的波面，并不是简单地由子波的包迹形成的，而是它们互相干涉的结果。所谓包迹，就是这样一个弧面，它与同时刻的子波面都相切，把它们包在弧面内。这个补充，诞生了惠更斯原理的增强版：惠更斯-菲涅耳原理。
最重要的是，经过一段时间的恶补，小菲的数学成绩突飞猛进、今非昔比，他用严谨的数学推导证明了这个的理论。
人数虽少，但看起来准备很充分。
然而，就连小菲和阿果之间，也存在分歧。
阿果始终对波动说持怀疑态度，所以，在论文提交前，冒险家阿果鼓足勇气对小菲承认，他没有勇气发表这个观点。拒绝在论文上签名。
现在，比冒险家更有勇气的小菲，代表波军站在赛场上，孤独地面对兵强马壮的粒军。
你是第十届奥运会上的刘长春，还是长坂坡上的赵子龙？
论文依然落到了泊松的手里。
泊松大师拿着这份试卷一检查，没有错别字，逻辑清晰，推理严谨，数学缜密，体系完整，完美地解释了衍射、偏振等现象，但答案和自己的标准答案不一样！这是怎么回事？！
究竟是谁错了？
不能从论文推导本身找出问题，那么，就用这个原理和推导办法，试试推导其他情况下的衍射，看看这套理论是不是仍然好用。只要有一处，理论推导与观测结果不符，这套精致的理论就将被扔进废纸篓。
泊松选中的推导对象是一只小小的、圆圆的盘子，光迎面射向圆盘，经过它的边缘时，会发生衍射，那么，根据小菲的理论，圆盘的影子会是什么样的呢？
真不愧是数学大师啊！结果很快就出来了。按照小菲的理论，这个圆盘的影子正中，应该会出现一个“亮斑”！
哈，怎么可能？这太荒唐了！影子中间怎么会出现一个亮斑呢？它从哪来？盘子中间又没洞。果然不出所料，这个看上去很美的理论，中看不中用，不具有普遍性，一个小小的圆盘就把它证伪了！
泊松公布了他的计算结果，大家一看，不愧是数学大师，计算干净利落，结果完美无误，影子中间出现了不该出现的亮斑，于是纷纷表示小菲理论太荒谬了。
组委会正准备宣判这个新理论的死刑，关键时刻，阿果挺身而出。虽然他怀疑波动说，但作为一个严谨的科学家，他认为即使要判死刑，也要亲眼看看证据才行，不能从重从快，草菅新论，坚持要做个实验。
取证。
虽然评委会成员觉得，对这种荒唐的结论做实验实在没什么必要，但大家都是搞科研的，十分清楚这个要求再合理不过了。实验是检验理论的唯一标准嘛。
实验就实验，反正影子中间是不会出现亮斑的，这回让你死个心服口服！
然而，我们已经不意外了，大自然和人类开的玩笑太多了：影子中间居然真的出现了一个亮斑！围观的大师们眼睛和嘴顿时圆了起来。
亮斑像一只无辜的眼睛，莫名其妙地看着目瞪口呆的大师们，难道我走错了吗？我本来就应该在这儿，你们瞪什么眼？
光，是横波。
泊松是一个胸怀宽大、治学严谨的科学家，但这次，他郁闷了一把。
让泊松同志郁闷的，不是谁对谁错的问题，而是人们给这个亮斑起了个名，叫“泊松亮斑”。
这大概是史上最尴尬的一个科学命名了。就好比把滑铁卢战役命名为“拿破仑战役”。
这场比赛的结果比戏剧还戏剧：在粒军的精心组织、广泛参与、奋力拼搏和大力帮助下，波军胜利了。小菲单枪匹马，勇夺金牌，摘取了这次论文大赛的最高奖。
战斗一点也不激烈，围观者纷纷表示这仗打的不过瘾。就好像下凡为怪的青牛精，不论哪路神仙，什么法宝，他就一招：取出一个亮灼灼白森森的圈子来，望空抛起，叫声：“着！”什么金箍棒啊、风火轮啊、金丹砂啊、水呀火呀的，一律套走，动作简单，台词单调，Pose难看，两个字：没劲。
但是，科学不是表演，理论预测与实验观测普遍相符，这才是王道。
想反对吗？拿出与观测符合得更精细、更普遍的理论来！否则，说什么都是笑谈。
小菲一战成名，他以一套完整、严密的横波理论击溃了微粒说，从一个名不见经传的小人物，一跃成为在光学领域可以和牛顿、惠更斯这些顶尖高手平起平坐的大人物。
只是可惜了阿果，他与小菲合作，相互启发，在光的横波理论建立中，做出了重要贡献，但关键时刻，他对波动说的怀疑，让他失去了与小菲共享荣誉的机会。
到此，波粒大战暂时降下帷幕。但光学的发展，只是从此走上了更新的一条道路，前面，依然荆棘密布。
最大的一个障碍，来自一个古老的问题：横波是吧？好吧，你是以什么为介质传播的？
如果没有介质，你能想象一个物体——就比如铅球，嫌重那就棉花团——会在空中像袋鼠一样跳跃前进吗？凭什么？
这个问题先按下不提。因为刚刚打下江山的波军，还有很多细节需要完善。
科技。其实这是两个词的概括。就好比马列、英美、锋芝……
为什么我们总是把科学和技术绑在一起？因为科学和技术是互促互进的关系，谁也离不开谁。下面出场的，正是这样一个集工艺技术、科学理论于一身的强人。
夫琅和费。
德国物理学家。自学成才。他是一家光学工厂的技术合伙人。后来成为慕尼黑大学教授，慕尼黑科学院院士。
1814年，小费用他制造的玻璃棱镜，发现太阳光谱中有许多暗线。
同样是棱镜，为什么观察力超强的牛顿当时没发现呢？因为棱镜中那怕有一点细小的缺陷，也会使这些暗线模糊不清，这就是棱镜制造的技术问题了。
其实，早在12年前，英国化学家、物理学家沃拉斯顿就曾观察到7条这种暗线，但当时没引起人们注意。他自己也没当回事，放在一边不了了之了。
沃拉斯顿可以潇洒地走开，因为他发明了加工铂的秘技，可以赚很多钱来养活自己。
但小费不能不研究，除了兴趣以外，他还得解决光学元件的技术问题。
为了精细分解太阳光谱，精确测量各种光学玻璃的折射率，提高光学元件的精密度，小费制造了精密元件：光栅。
光栅的构造与我们前面提到的偏振片大致差不多，不同的是，它的梳子齿不是由分子线构成的，比偏振片的梳子齿和齿缝都粗一些，不足以造成光的偏振。
1821年，小费把细金属丝绕在两根平行的细螺丝上，第一个光栅问世。它的工作原理和双缝实验的原理差不多，不同的是，光栅的缝更多，光透过这些金属丝之间的缝产生衍射，N多衍射相互交叠、干涉，就能产生比三棱镜还精密的色散，形成精密的太阳光谱。
因为衍射和干涉都与光的波长密切相关，所以，通过光谱中各色条纹的尺寸，还可以精确计算各色光的波长。
光栅的齿缝越细、越密集，产生的光谱越精密、越明锐清晰，拿现在的话说，“像素”和“分辨率”就越高。因此增大缝数，是光栅技术的关键。
小费最初制造的光栅有260条平行线。1823年，他用金刚石在玻璃上刻成了精密光栅，精密度达1300条/厘米（现在光栅线每毫米几十到几千条都有）。他精确计算了光的波长，给出了至今通用的光栅方程，还观察到576条暗线（现在人们已经发现了1万多条），并编制成表。光谱学从此奠基。这些成就有3个直接意义：
1．利用这些谱线，使光学玻璃折射率的测量达到从未有过的精度，解决了大块高质量光学玻璃制造的难题。
2．光学玻璃精密度的提高，直接推动了科学观测的发展，当然也就推动了科学发展。
3．进一步完善了波军理论，让横波坐定了光学领域的王位。
小费注意到，不管是阳光、月光还是其他行星的反射光，其光谱线总是出现在光谱的同一部位上；其他恒星与太阳相比，它们光谱中的暗线，样式有些不太一样。一个伟大的发现近在咫尺，可惜与他擦肩而过，也与那时所有地球人擦肩而过。当时，他公布了这个发现，但是，大家只是看了一眼，就都忙着打酱油还房贷去了。谁也没细想，这个现象意味着什么。
直到1859年，基尔霍夫（德国物理学家。著名的基尔霍夫电流、电压定律的缔造者）和罗伯特•本生（德国化学家。铯和铷的发现者，本生灯以他命名）利用这个原理，制造了光谱分析仪，发现不同的物质，分别对应光谱上不同的条纹，就像人的指纹一样！1860年，他俩用这种方法发现了铯，1861年，又发现了铷。
这么好用的工具，当然不用白不用。1861年，英国化学家克鲁克斯用它发现了铊；1863年，德国化学家赖希和李希特用它发现了铟，然后镓、钪、锗……相继被发现，工具也是它，大家用了都说好。是不是很牛？
更牛的是，我们还可以用光谱分析法，研究遥远的太阳，以及更遥远的其他恒星的化学成分！只要能看见你，离得再远，我也能知道你是啥组成的！
巨大的贡献受到了巴伐利亚国王的赏识，夫琅和费被封为贵族。这个苦孩子从一出生，命就不好，穷。小时候当然靠父母，可父母双亡；打工糊口，作坊倒塌，捡回一条命。幸亏一位好心的贵族帮他解决了生存问题，他靠着天分与不懈努力，终于获得成功。可惜的是，1826年，39岁的他因肺病逝世。
菲涅耳比夫琅和费晚生一年，晚亡一年，都是肺病。天妒英才啊！
小费强有力的技术支撑，使波军的统治地位固若金汤。粒军偃旗息鼓，纷纷倒戈。拉普拉斯学派的诸多科学家由粒方转向波方。
大家现在目标一致：寻找光波的介质。
以太说活跃起来。
以太，光的介质，它布满虚空，但看不见、摸不着。职业：当光波的介质。
菲涅耳发现一个大问题：能产生如此快速横波的介质，应该是一种十分坚硬的类固体，但如果以太果然是这样，布满空间的它，是怎么做到让物质自由穿行的呢？
泊松发现一个更大的问题：如果以太是一种类固体，在光的横向振动中，必然伴有纵向振动，这与整个横波理论体系相矛盾！
为了让以太合法存在，1839年，法国数学家柯西提出，以太是一种“消极的”可压缩性的介质；1845年，英国力学家、数学家斯托克斯又进一步指出，以太是类似石蜡、沥青或某些胶质一样的东西。它既硬得可以传播横向振动，又可以消除纵向振动，还可以让别的东西穿行。
……
你信吗？好像他们自己都不信。
打江山难，守江山更难。在寻找介质的高山丛林中穿行，似乎比在波粒大战的战场上前进更加困难。此后的过程，因为与相对论、量子论密切相关，所以在这里简短列举一下。以后再详说。
1887年，德国物理学家赫兹发现光电效应。光的粒子性又一次浮出水面，露出诡异的微笑。
1900年年底，德国物理学家普朗克推导辐射公式时，发现必须假定辐射能量不是连续的，而是一份一份的，才能得到正确的公式。
1905年3月，爱因斯坦发表了一篇论文：《关于光的产生和转化的一个试探性观点》。完美解释了光电效应。他认为对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。也就是“波粒二象性”。
Stop！等等，人仰马翻地打了将近三百年，你一出来，说了句“光是波，也是粒”，就完了？和稀泥呢吧？还有没有点原则性了？
这个问句论据充分，简短有力，结构严谨，一气呵成，很有道理。但是，波粒二象性后来被无数实验证实了无数次，直至现在，还没被证伪。
跌宕起伏的波粒大战，居然以“波粒二象性”签约言和，原来是大水冲了龙王庙，孙悟空PK六耳猕猴！
老天爷真会开玩笑啊！此正是：
百载拼争，敌居然即我，一朝弃戈硝烟尽；
双身合并，俺究竟是谁，片刻无暇歌舞平！
路，还长得很呢！
回到我们将要修正的常识：时间是恒定的、持续的；空间是空间，时间是时间，时间和空间是独立的两个概念。这种显而易见、深受我们广大人民群众理解和欢迎的常识，用来对付苹果砸头落地（强调一下是苹果落地）、咱俩玩乒乓球、行星运转等问题，还是没有问题的。但速度一快，就会发现，事情突然变得完全不同。用它们来处理以光速或接近光速运动的物体时，完全无效。
我们晚自习加班应酬摸黑打开家门，按下开关的同时，灯光满屋，温馨如故。
雨停了，清风吹散乌云，太阳露出笑脸的同时，阳光洒满大地。
光进入我们的眼睛，似乎从来没有什么过程，直接就是结果。
高速摄影技术让我们可以清晰地看子弹像蜗牛一样在空中漫步，但至今为止，谁也没见过光从光源射向目的地的过程。它向目的地扑去时，是怎样一种景象？最前端是圆的？尖的？平的？高低起伏的？谁见过麻烦你告诉我。
是哪位牛人那么拽，他怎样发现了光速是有限的？
这位牛人的名字不太好记，他叫欧尔·克里斯琴森·罗默，丹麦天文学家。1676年，罗默观察木星的卫星。卫星每转一圈，都有一段是转到木星背后，看不见了，我们管这叫月食。我们知道，同一颗卫星绕行星运转的周期是一定的，不会这一圈跑快点，下一圈再跑慢点。所以，每次月食离下一次月食的时间应该是一样的。但罗默注意到（谁看都一样，区别在于是否注意到），同一颗卫星出现月食的时间不是每次都一样，他没有不相信自己的眼睛，而是考虑到，地球和木星之间的距离总是在变化，地球和木星都围着太阳转，但他俩步调不一致（周期不同步），所以两者距离时远时近。他注意到，地球离木星越远，则木星的月食出现得越晚。他解释道，这是因为，当我们离木星更远时，光需要花更长时间才能从木星卫星到达咱们这里。因此，光速是有限的。
牛人啊！
那么，光速是多少？
当时，罗默利用两次月食的时间差和那时地球、木星的距离，算出了光速是每秒14万英里，而现在的准确值是18.6万英里，误差不算小。问题出在哪呢？这是因为当时地球与木星的距离测量不精确。虽然不太准，但罗默的成就依然是卓越的，他不仅证明了光速有限，而且算出了大致的速度。而这些，都是在牛顿发表《原理》前11年做的。
准确的光速是谁、怎样测出来的呢？这个历程很长很曲折，不过处处闪耀着智慧的光芒：
（我把人名与方法、结果分开，以便拣阅。看着眼花就挑几条过过目算了）
17世纪前，人们以为光速为无限大，伽利略曾对此提出怀疑，并试图通过实验来检验，但因工具过于粗糙而未获成功。
1676年，罗默。利用木星卫星的月食时间进行了测量。如上所述。
1727年，英国天文学家布拉得雷。他居然利用恒星的光行差现象，估算出光速值为c=303000千米/秒。
1849年，法国物理学家斐佐。首次用机械设备（旋转齿轮法）成功地测量光速，最早的结果为c=315000千米/秒。机械设备哦~。
1862年，法国实验物理学家傅科。改进了斐佐的装置，8 角棱镜代替了齿轮，用旋转镜法测得光速为c=2997960±4千米/秒。后来有人用光开关代替齿轮，改进了斐佐实验，精度比旋转镜法又提高了两个数量级。之后，傅科在装置里充入水，测出了水中光速是空气中光速的3／4 ，恰好等于水对空气的折射率。证明了惠更斯关于光的波动说。
19世纪中叶，麦克斯韦。他根据自己著名的方程指出，电磁波在真空中的传播速度，等于静电单位电量与电磁单位电量的比值，只要测出两个电量的值，就可算出电磁波的波速。神人啊！这样也行？！
1856年，R.科尔劳施，W.韦伯。他俩还真把上面说的电量值给测出来了，麦克斯韦根据他们的数据，铅笔一挥，草纸上出现：电磁波在真空中的波速值为3.1074×105千米/秒。这跟斐佐用机械设备测的结果差不多。
1926年，美国物理学家迈克尔逊。改进了傅科的实验，测得c=(299796±4)千米/秒，1929年，他在真空中又重做了这个实验，测得c=299774千米/秒。迈克尔逊，光速测量帝，以后会经常提到他的一个著名测量实验。
1952年，英国实验物理学家费罗姆。用微波干涉仪法，测得c=(299792.50±0.10)千米/秒。误差比迈克尔逊在1926年测的值还要小，于是，1957年，这个值被作为“国际推荐值”，世界通用。
1972年，美国的K.M.埃文森等人。直接测量激光频率ν和真空中的波长λ，按公式c=νλ，算得c=(299792458±1.2)米/秒。1975年，经第15届国际计量大会确认，这个值作为“国际推荐值”使用。
1983年，第17届国际计量大会胜利召开，重新定义了国际通用长度单位“米”。把299792458米/秒定义为光速的规定值。也就是说，人类规定：所谓1米，就是光在真空中1秒钟行程的1/299792458。真空中的光速成了定义值，以后就用不着再对它进行测量了。
我们耗费同样的体力，走在溜光的马路上，走在柔软的沙滩上，或者走在水里，速度肯定不一样。光在不同的介质中，走的速度也各不相同。
水中：2.25×10^8m/s
玻璃中：2.0×10^8m/s
冰中：2.30×10^8m/s
空气：3.0×10^8m/s
酒精中：2.2×10^8m/s
……
在没了解以上这些牛人测光速的方法之前，我们能想象用一些简单的工具，居然可以测出魔幻一样的光速吗？至于你们能不能，我反正是不能。想象不出，那就只有学习。
为了膜拜一下先人的智慧，我们从上面随便选一个牛人，围观一下他是怎样用机械工具测光速的。
1849年，斐佐。
他利用透镜聚焦和镜面反射，让光线经过齿轮的齿缝再原路返回，实验者观察返回的光。
转动齿轮，就可以有规律地遮断、通过光线，当齿轮达到一定转速，反射光完全被挡住时，利用齿轮转速、齿数、光走过的距离，就可以算出光速。
有兴趣的可以看看下图和详解。
透镜在这里只起“双规”的作用，让光束乖乖地按照“规定粗细、规定路径”行走，属辅助作用。所以，在图解中，我们省掉透镜，只取最简单的路径，使工作原理更清晰些。
光的路径：从光源发出的光，通过齿缝射到镜片，由此反射回去，再通过齿缝传到观察者眼睛。特别注意的是，那个镜片与齿轮的距离要很大，具体多大，稍后便知。
齿轮的作用：如使齿轮转动，那么光束遇到齿缝就通过，遇到轮齿就隔断。齿轮的齿数是已知数，排列规整，根据转速可以计算光被阻隔的时间差。
测量过程：在光通过轮齿缝到镜片，再反射回来这段时间内，齿轮将转过一个角度，如果反射光被轮齿阻隔，观察者看不到光，再接着转，挡光的齿离开光的路径，光又能通过，观察者又看到光……以此类推，观察者看到的是闪光。当齿轮转到“一定”的速度时（不是越快越好），会达到这样的效果：每一次光穿过齿缝后返回时，都恰好被转过来的轮齿挡住，保持这个速度，观察者就看不到反射光。这时，根据齿轮转速v、齿数n、齿轮和镜片的间距L，可知光速c=4nvL。
斐佐当时用的是720齿的齿轮，一秒钟内转动12.67次时，光首次被挡住而消失。这就是说，光被挡住时，空隙与轮齿交替所需时间为1/12.67秒，在这一时间内，光往返所经过的光程为2×8633米（现在知道齿轮与Z镜的距离有多远了吧）。根据上面的公式套一下：
光速c=4×720×12.67×8.633（公里/秒）≈315014（公里/秒）
虽然跟现在的标准值差一些，但这是第一个用机械测光速的实验，有误差是因为轮齿有一定宽度，它挡光、移开需要一点点时间，而这一点点时间，光已经跑很远很远很远了。
这个测光速的高招是怎样想到的，我们暂且不讨论，单说那个年代，反射镜片与齿轮相距近9公里那么远，手上只有镜片、透镜等简陋的工具，他们是用什么样的光源（那时没有激光），是用什么手段让光乖乖地沿着规定路线走，准确地穿过狭窄的齿缝再原路返回的？强就一个字，我再说一次！
说到光，我们就不得不提起另外两个家伙：电、磁。别急，咱很快就知道这是为啥。
虽然，人类知道电和磁的时间很长，但对它们之间的关系却一直很暧昧。
我们来看看磁、电学科发展的粗略时间表：
距今2600年前，古希腊思想家、科学家、哲学家泰勒斯闲来无事玩石头，玩着玩着，他惊奇地发现，有两种石头魅力四射，居然能吸引某些其他的物体，就像妲己吸引纣王那样。黑乎乎的那块石头，我们管它叫磁石；半透明的那块石头，我们管它叫琥珀。根据经验和直觉，泰勒斯推断，这说明它们内部有生命力。这个今天看起来很幼稚的结论，居然被人们相信了两千多年（或许更长），直到公元前300年，斯多葛派哲学家还以此来证明：世间万物因有生命而相互吸引。
距今2400年前，《管子》记载“上有慈石者，其下有铜金”，这是关于磁的最早记载。其后《吕氏春秋》提到 “慈石召铁，或引之也”。东汉高诱在《吕氏春秋注》中谈到：“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引也”。瞧瞧，叫“慈”石，东西方不约而同把吸引物体这个现象与爱联系起来，磁石在许多国家的语言中都含有慈爱之意。人类用善意的憧憬去理解大自然，虽失主观之偏，却从浪漫中得到了精神的慰藉。
距今2300年前（或许更早），春秋战国时期，史上最著名的汤勺问世，它就是指南针的始祖——司南。司南用纯天然磁石打造，健康安全环保，样子像一把汤勺，可放在平滑的“地盘”上并保持平衡、自由旋转，停转时，勺柄指向南方。《韩非子》中就有“先王立司南以端朝夕”的记载。指南针作为中国古代四大发明之一，供我们这些不肖子孙反复骄傲了很多年。不过，对于司南的样子，历来就有争议。争议的原因是，用天然磁铁，确实可以打磨一把汤勺，但无论这把汤勺和“地盘”打磨得多光滑，它也不能指南或指北，因为天然磁石磁距小，底部摩擦总显得过大……所以，很多人认为，指南的司南也许有，但不会是这把汤勺。我们今天看到的司南，是学者根据史书的只言片语揣摩复原的。
距今1500年前，《武经总要》上传了名为“指南鱼制作全过程[申精]”的帖子，帖子云：将薄铁片剪成鱼形，烧红，将鱼尾指向正北，稍向下倾，入水，使鱼尾淬火，取出后铁片鱼就被磁化了。把它固定在可以水上漂的物体（八成是木头）上，使之浮在水面，就成为可以为我们指示方向的指南鱼。这是首例人工磁化的记载。1500年后，广大斑竹经验证、研究认为，在当时的条件下，此方法十分科学可取，遂决定加精欣赏。古代劳动人民的智慧真是灿烂辉煌啊！
1600年，英国著名医生、物理学家吉尔伯特在伦敦出版了《论磁》，记录了磁石的吸引与推斥、磁针指向南北等性质，并断定地球本身是一个大磁体，提出了“磁轴”、“磁子午线”等概念，开创了电学和磁学的近代研究。他第一个称电吸引的原因为电力。他认为电与磁是有本质区别的两种不同现象。
1777年，牛顿之后英国最伟大的科学家之一，亨利·卡文迪许提出，电荷之间的作用力可能呈现与距离的平方成反比的关系。卡文迪许是当时富翁里最有学问的，也是学者里最有钱的，这家伙很古怪，比如他买股票矢志不渝只买一支，比如他羞于见人，听到赞扬时会落荒而逃，比如他发现或预见到了能量守恒定律、欧姆定律、电传导定律等等N多如雷贯耳的定律，但都不发表，也没有告诉别人，结果……
1785年，法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑通过实验确立了电力的平方反比定律——库仑定律（看看卡文迪许的发现，唉，谁让你做了不说）：两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距离平方成反比。这是静电荷间相互作用力的规律。此后，他又证明：同样的定律也适用于磁极之间的相互作用。这是电学发展史上的第一个定量规律，从此，电学的研究，由定性阶段跃升到定量阶段。
1786年，意大利医生和动物学家伽伐尼在实验室解剖青蛙，刀光、血迹、尸体……青蛙已死去多时。真是一个恐怖的画面。接着，更恐怖的事发生了：当刀尖碰到蛙腿神经时，蛙腿突然痉挛起来，同时出现电火花（罪过啊罪过- -!）。诈尸？！NO！伽伐尼认为，这是由于动物体上本来就存在的电引起的，他把这种电叫做“动物电”。这个偶然发现，引出伏打电池的发明，and电生理学的建立。
1800年，伏打发展了伽伐尼的实险，他让不同的金属相互接触，惊奇地发现，金属不仅可以导电，还可以生电！伏打说：在伽伐尼的实验里，金属才是电的始作俑者，蛙腿是神经受电而动。接着他又发现，金属接触某些液体时，也会产生电流。他把几对黄铜和锌做成的电极连接起来，浸在盐水里，就有电流产生。最原始的电池问世了！这是人类的神奇发明之一。想想看，世上如果没有电池，我们的生活会有什么不同？当然，这些都是后话了，伏打电池发明初期的作用也非同小可，此前，科学家进行电流研究，用的大都是静电，有了伏打电池，就有了持续电流，大大推进了电学研究。为了纪念伏打的贡献，地球人用他的姓氏命名电压的单位，“伏特”（就是伏打），简称“伏”。伏打不仅高度肯定了伽伐尼的工作，还把伏打电池叫做伽伐尼电池，电池里引出的电流称为伽伐尼电流。一是一，二是二，名利于我如浮云，令人佩服啊！
1820年4月，丹麦物理学家、化学家、重视科研和实验的优秀人民教师奥斯特在一次讲演快结束时，抱着试试看的心理，加演了一场实验。他拿起一根细细的铂金丝，放在一个小磁针上方，给铂金丝接通电源，小磁针居然为之一动！这微微的一动，让奥斯特的心狠狠地动了几下，一失足成千古跤。但是，在场的观众都只注意到小奥的这一跤，却没注意到小针的那一跳，因为它跳动得太微弱。小奥又用了三个月时间，反复实验，7月21日，写了一篇实验报告：《关于磁针的电流撞击实验》，虽然这篇报告仅4页，但结论不少：
电流的作用，只存在于导线周围。
只要在电流周围，磁针都会偏转。但该作用对铜或其他一些材料做的针无效。
在导线上方和下方，磁针偏转的方向相反。
该作用可以穿过各种不同的介质。比如：木头、玻璃等非磁性物体。隔块铁就不灵了。
该作用沿着螺纹方向垂直于导线。
作用的强弱，不仅取决于电流的强弱，还取决于介质、距离的变化。
通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极……
这篇简洁的报告发表后，在欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果发明了电磁铁，施魏格发明了电流计……物理学开疆扩土──电磁学诞生了！为了纪念小奥，从1908 年起，丹麦以“奥斯特奖章”表彰做出重大贡献的物理学家；从1934年起，地球人把磁场强度的单位定为“奥斯特”，简称“奥”；从1937年起，美国以“奥斯特奖章”表彰贡献突出的物理教师。
1821年，英国物理学家、化学家、改变了人类文明的科学巨匠法拉第隆重出场，他的见面礼是一项重大发明。法拉第根据电磁效应，成功地发明了一种简单的装置：只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转啊转。您看出来了，法拉第发明的其实是地球上第一台电动机！
按：科学发现千头万绪，又环环相扣，关系千丝万缕，只因理越真，根越深，万物于根不可分。一起说，逻辑一定乱；分开说，急得团团转；要是中间有插曲，一曲肝肠断……虽然，在浩瀚的科学天空里，我们只是要浏览璀璨的星际一隅，但置身其中，也是风光无限，目不暇接，取舍之间，柔肠百转——翻译成白话文就是两个字：纠结。在这篇文字里，我们所看到的每一位科学家，其故事都足够写上厚厚一本甚至几本书，他们的传奇不亚于任何一部精彩的小说。但是，我们在这里要了解的，主要是科学理论。真的很遗憾，出现在这里的牛人太多，我们不能一一介绍，更不能一一立传。然而，指有长短，山有高低，牛人里面有巨牛人，有的科学家不介绍一下，即使老天不发飙，俺自己也会良心难安、长夜难眠。所以，当您在奔涌浩荡的科学发现之海中畅游，正行云流水、意气风发间，面前却横亘一座牛人轶事之岛时，千万不要感到突兀，俺也是被逼的，不说不行啊，那就携手上岛旅游观光吧！法拉第正是其中不得不说的一位。
法拉第出生在一个铁匠家庭。因家境贫寒多舛，他只能读到小学二年级。9岁时，父亲去世，他只能自谋生路，到文具店打过工，当过报童，勉强活了下来。
如果用两个字来形容少年法拉第，最合适的应该是：饥渴。
虽然食不果腹，但他绝不放过任何学习的机会。对知识的饥渴，超过了对饮食的饥渴。
13岁时，小法拉第得到一份为印书作坊订书的工作，虽然活多钱少，但法拉第却如鱼得水，要知道，他装订的不是稿纸，而是梦寐以求的书啊！于是，他总是超额完成装订任务，然后便一头扎进书的海洋……
天才+勤奋=成功？不，上帝决不允许成功的等式如此简单地成立，否则，这个强人辈出的世上，将会出现很多上帝！
对自然好奇不已的法拉第，在书山丛林中，独自猎取了丰富的科学知识，《大英百科全书》中的电学文章，他如数家珍。但这一切，都只是攒了一身装备而已，战场在哪？出路在哪？
幸运的一天来到了，印书作坊的一位顾客听说法拉第热爱科学，就把一张通俗化学讲座的入场券给了他。讲演者是皇家研究所教授戴维。
汉弗莱·戴维，举世闻名的英国化学家，他的贡献很多，列举起来恐怕又是一篇长文，只说他发现的元素吧。我们知道，居里夫人因为研究、发现、分离了两种元素：镭、钋，分别获得了诺贝尔物理学奖和化学奖，而戴维发现和提取了钾、钠、镁、钙、锶、钡、硼等诸多元素，是化学史上发现新元素最多的人。可惜那时没有诺奖。
法拉第拿着入场券，不是去听讲座，而是去朝圣。他几乎记住了讲座的每个字，整理了笔记……此后，法拉第成为戴维这颗科学巨星最忠实的粉丝。
一天，戴维在疯狂的工作中病倒。前来探病的名流显贵络绎不绝，以至于医院不得不挂出公示板，每天公布戴维的病情。一个稚气未脱的装订工，此时此刻，又能做些什么呢？
如果用两个字来形容少年法拉第，最合适的应该是：饥渴。
虽然食不果腹，但他绝不放过任何学习的机会。对知识的饥渴，超过了对饮食的饥渴。
13岁时，小法拉第得到一份为印书作坊订书的工作，虽然活多钱少，但法拉第却如鱼得水，要知道，他装订的不是稿纸，而是梦寐以求的书啊！于是，他总是超额完成装订任务，然后便一头扎进书的海洋……
天才+勤奋=成功？不，上帝决不允许成功的等式如此简单地成立，否则，这个强人辈出的世上，将会出现很多上帝！
对自然好奇不已的法拉第，在书山丛林中，独自猎取了丰富的科学知识，《大英百科全书》中的电学文章，他如数家珍。但这一切，都只是攒了一身装备而已，战场在哪？出路在哪？
幸运，成功等式的又一个重要因子。这一天，印书作坊的一位顾客听说法拉第热爱科学，就把一张通俗化学讲座的入场券给了他。讲演者是皇家科普协会教授、皇家学会会员（后来的主席）戴维。
汉弗莱.戴维，举世闻名的英国化学家，他的贡献很多，列举起来恐怕又是一篇长文，只说他发现的元素吧。我们知道，居里夫人因为研究、发现、分离了两种元素：镭、钋，分别获得了诺贝尔物理学奖和化学奖，而戴维发现和提取了钾、钠、镁、钙、锶、钡、硼等诸多元素，是化学史上发现新元素最多的人。可惜那时没有诺奖。但是，在英法开战期间，敌国皇帝拿破仑举行了盛大的仪式，表彰了戴维的科学贡献。这种殊荣，在科学史上大概是绝无仅有的。
法拉第拿着入场券，不是去听讲座，而是去朝圣。他几乎记住了讲座的每个字，整理了笔记……此后，法拉第成为戴维这颗科学巨星最忠实的粉丝。
一天，戴维在疯狂的工作中病倒。前来探病的名流显贵络绎不绝，以至于医院不得不挂出公示板，每天公布戴维的病情。一个稚气未脱的装订工，此时此刻，又能做些什么呢？
---------------以下是今天的--------------
这时，成功等式的另外两个重要因子——智慧和勇气派上用场了。法拉第运用自己的谋生技术，把整理好的戴维讲演笔记装帧成一本368页、图文并茂的精装书，名曰《戴维演讲录》，送给戴维——他心中的圣者，作为祝福礼物。还附上简短的信：
我是印刷厂的订书徒工，热爱科学，有幸恭聆您的四次演讲。现将笔记呈上，以为圣诞薄礼。若蒙您栽培，将不胜感激之至。
——法拉第
戴维身世虽比不上法拉第那么惨，却也是苦孩子出身，少年丧父，坎坷凄凉。法拉第求学的恳切之情令他感慨。感动+同情+欣赏=接受。戴维把法拉第收入门下，作为助理和仆从。法拉第开始只是做些为实验室洗瓶子之类的杂务，收入还不如装订工，但他仍是喜出望外——可以接触更多与科学相关的工作，学习环境也远非往日可比。
戴维很快就发现法拉第天赋超群，让法拉第参与的实验逐渐增多，甚至放手让他独立工作。温润的土壤催开了天才的生命之花，这是一朵灿烂的报春花，它开启了人类科学的又一个春天。
法拉第的成果遍布化学的各个领域：获得了液态氯；冶炼出不锈钢；研究了银化合物与氨的反应；分离出多种有机物，最有名的是苯；发现了电解当量定律。这些成绩，对于一般科学家，得其一，便足傲一生了。但对于法拉第这个大厨而言，这只是几碟小菜。他为人类推出的重磅大餐，是在物理学中，电磁学上的伟大贡献（此处删去5万字）。法拉第对电磁学的贡献，相当于伽利略对经典力学的贡献。
当然，其中过程照例不会风调雨顺。不知哪位牛人说过，老天很会开玩笑，他在送你一个大礼物时，总会用重重困难做包装。但对法拉第的这个玩笑，有点开大了，最难解的一个包装，竟然是他的恩师戴维！
戴维老师不幸染上了害人害己的常见顽疾：嫉妒。这一病很要紧，他足足压制了法拉第10年之久（此处又删去5万字），法拉第被迫放弃了专长的电学，转向无兴趣应用科学，取得了上述那些小菜成果。
这一令人痛心的情节，一直上演到1829年5月，戴维老师去世。
1829年7月4日，法拉第致函皇家学会，要求回到自己专长的领域。1831年，电磁学领域王者归来，是时，法拉第年已不惑。那白白流淌的10年黄金岁月，天才的法拉第会在他专长的领域做出何等贡献？谁也无法估量。
成就法拉第，是戴维一生最大的亮点；压制法拉第，是戴维一生最大的污点。可见，嫉妒不仅是被嫉妒者的不幸，更是嫉妒者的不幸。但，瑕不掩瑜，谁也无法忘却戴维的伟大科学贡献。
人们说：戴维最伟大的发现，是发现了法拉第。
法拉第一生谦逊谨慎，淡泊名利，他拒绝了许多大学赠予他的各种名誉学位，多次谢绝了商人的高价聘请，就连大家提名他为皇家学会会长，以及女王授予他爵位这两件多少科学家梦寐以求的事，他也谢绝了。对名与利，想要就能唾手可得，那是牛人；唾手可得却弃之如敝履，那是神人！
【图9.3】法拉第
好，让我们走出对法拉第同志的追思，看看他发明电动机以后，电磁学领域又发生了什么大事。
1827年，德国物理学家欧姆提出一个定律，还给出了关系式：X＝a／（b+x）。X表示电流强度，a表示电动势， b是电源内部的电阻，x为外部电路的电阻。这就是著名的欧姆定律（唉，卡文迪许）。但欧姆当时默默无闻，大家用怀疑的眼光看了看这个发现，就扔到回收站里去了。4年后，一位叫波利特的科学家发表了一篇论文，同志们家一看论文的结果，突然想起回收站里扔着一篇类似的东西，翻出来一看，结论一模一样！于是科学界对欧姆刮目相看。从此，电阻单位的名称就叫“欧姆”。可见有了什么东东及时让大家知道是一件多么重要的事——当然有了情夫的孩子除外。
还是1827年，法国化学家、物理学家安培发表了他的著作《电动力学现象的数学理论》。他通过一系列实验，得出一系列结论。他发现通电的线圈与磁铁相似，于是电磁铁诞生了。他还八卦了电与磁的暧昧关系，比方说，电流方向、电磁场方向与相吸、相斥的关系。他窥见，电一运动，就有了磁。而电流是怎么运动的呢？他说，电流从分子的一端流出，通过分子周围空间，由另一端补入，这就是著名的分子电流假说。对于铁为什么会被磁化，他解释道：铁分子内存在永恒的电流环，这些电流环具有磁性，但它们方向凌乱，就像一群内斗不休的国民，每个人都拼命阻止别人发力，功力就这样内耗了，因此在一般情况下，宏观的铁块不具备磁性，但是，外部磁场能够让铁分子的电流环磁性方向一致，从而让宏观的铁块显现出较强的磁性。他还导出了两个电流元之间的相互作用力公式。分子电流后来被称为“安培”电流，电流的单位就叫“安培”了。
1831年，这是个光明的年度，人类一脚踏进了新的文明。我们长话短说，这事，说起来话就长了。奥斯特发现电流可使磁针偏转后，天才们集体闪出灵感的火花：电力能产生磁针偏转这样的机械力，那么，机械力是不是也能变回电力呢？既然大家都往一个方向跑，那么剩下的事，就看谁先撞到终点那根华丽丽的线了。
安培下手比较早，各种实验，但根本的实验思想错误，无法成功。这不要紧，因为很多人也没有成功。
不过，有个人差点就成功了。
他的手已经搭上了成功的边缘，却随即跌入失败的深渊。不过，这种事多了去了，不算什么，狗血的是，这个动作他重复了N次，而失败的原因，竟然是他跑得不够快！
科拉顿。1825年，他把一块磁铁插入绕成筒装的螺旋线圈里（这种配置，大家想必十分的熟悉了），线圈连接着一只灵敏的电流计。记住，是“灵敏”的电流计哦！
让磁铁在线圈中运动，或许能产生电流。他想。
我们都知道，他想对了。
但他想多了——为了避免磁铁移动时，对电流计产生影响（都是“灵敏”两个字害了他），他把电流计放在另一间房里。
于是，实验过程如下：
科拉顿先动一下磁铁，然后跑到另一间房里看看电流计指针。你晓得，他一定看见指针老老实实地呆在在0刻度，好像要憋着100年不变。
我们知道，磁铁动时，有电流，指针会动一下，但磁铁停下来，电流消失，指针就回到0刻度。因此，科拉顿有几个方案可以成功：
一是把电流计放在实验室里实时观察；
二是找个助手配合自己实时观察；
三是搞个滑轮拉线装置，在电流计屋里拉线，牵动实验室的电磁铁；
四是跑得比指针还原位置的速度还快。
很显然，前三种方案都是简单可行的。但科拉顿不知哪根筋错了位，偏要选第四种方案！要知道，这是兔子和猎豹也无法完成的动作啊！意料之中的，他跑不过指针。所以他看不到指针偏转。
于是他认为，没有电流产生。遂擦汗认输。
杯具啊！在人类实验失败史上，还有比这更让人喷血的事吗？
把这么大篇幅用在一个失败者身上，是因为，在通往成功的道路上，由于主观的、客观的、偶然的、必然的、正常的、失常的种种原因，倒下了太多的天才，他们勇于探索的精神，是人类前进的原动力，他们失败的教训，成功者迈过陷坑的垫脚石，他们前赴后继冲向目标的身影，是成功之路最瑰丽的背景！同成功者一样，他们，也是真正的英雄，在膜拜成功者的同时，我们也应该向这些无名英雄致敬！
6年后，重返电磁王国的法拉第设计了一个实验，实验装置与科拉顿的差不多，就是让磁铁穿越闭合线路，最大的区别是，法拉第把电流计放在自己身边。于是，磁铁一动，电流计指针也跟着动，法拉第看见了，确定了。这个效应叫电磁感应。
1831年8月29日，请记住这一天，发电机的生日。
法拉第趁热打铁，两个月后，试制了能产生稳恒电流的第一台真正的发电机。
废话少说，人类从蒸汽时代一脚踏进了电气时代。
由于这个贡献，有人认为，法拉第对人类的贡献，从实用性、直接性上说，应该名列前茅，像发明青霉素的弗莱明。直到今天，不管是风力、水力、火力发电，还是潮汐力、原子能、热能发电，发电机的基本原理仍如百年前一样：运动的闭合导体和磁铁。
法拉第去世后，有人提议停电三天向法拉第致哀，这完全可以理解，可惜实现不了。因为斯时，人类已不可一日无电。动不动就停电的行为，是落后的、可耻的、不能容忍的。
1837年，也是法拉第，提出电场和磁场的概念：电和磁的周围都有场的存在。
这些概念乍看起来不起眼，但一琢磨，其意义非同小可。从此，人类开始认识到，看不见、摸不着，但能够左右物质行为的“力”，其本身也是一种特殊的物质。
电场、磁场与普通物质不同，它们不是以分子、原子等形式构成，但它们与普通物质一起，低调地而给力地客观存在着。它们是物质相互作用的媒介：电场力对电荷作功，磁场让磁体们相互作用。而我们都清楚，电荷、磁体无处不在。
除此之外，它还意味着一个挑战：既然电场、磁场都是客观存在的物质，那么，牛顿同志的“超距作用”思想，就应该下台了。
所谓超距作用，是指相隔一定距离的任意两个物体，它们之间存在相互作用，这种作用是直接的、瞬时的，不需要任何媒质传递，也不需要任何传递时间。
法拉第通过对磁力线（据说他是用一张纸悬在磁铁上空，纸上撒细铁粉，轻轻震动纸，铁粉会顺磁力线排列，这就“看”见了磁力线）的研究，指出：
这些力线不是直线，而是曲线，超距作用只能是直接的，不可能以曲线的形式存在；
导线自身运动，不会产生电流，它必须在磁铁周围的一定范围内，才能产生电流，这说明，力不是超距的，至少磁场、电场力证明了这一点。
后来，法拉第居然相信光和电磁有某种联系，甚至，他猜测，磁力的传播速度，可能和光的速度有一拼（只要有速度限制，无论它多快也不是超距作用）。
天才啊！
虽然牛爷也对“超距作用”表示过怀疑，但他的万有引力定律却结结实实地引入和支持了“超距作用”思想。也就是说，要动“超距作用”，就得动以牛爷理论为核心的经典力学的根基！
不得了，了不得，居然有人向天规神谕般的牛顿力学挑战？！
1838年，还是法拉第，提出电力线的新概念，他用虚拟的有向曲线，来描述电场分布。形象直观地解释了电、磁现象。这是物理学理论上的一次重大突破，也是法拉第超强形象思维的又一次充分体现。
1843年，仍是法拉第，用有名的“冰桶实验”，证明了电荷守恒定律。
实验装备：
铁皮冰桶一只。放在绝缘体上。
金箔验电器一台。倍儿灵敏的那种，用导线连在冰桶上。只要冰桶带那么一丁点儿电，验电器上的金箔就会张开。
用丝线吊着的小黄铜球一枚。让小黄铜球带电。为啥要用丝线吊着？是因为丝线绝缘，你要是觉得不爽，可以换个塑料柄。
OK，万事俱备，开始试验。
把带电小黄铜球缓缓吊进冰桶，我们发现，随着小球的深入，验电器的金箔逐渐张开，张开到某个角度时，金箔不动了。小球继续深入，但金箔的张角毫无变化。直到小球碰到桶壁上，小球的电转移到冰桶上，金箔也没有反应。好吧，算你狠，hold住了。
这说明，小球所带的电量，对箔片只能造成这么大的张角。
如果我们在小球碰到桶壁前，就把小球吊出冰桶，那么，电也随之而去，金箔就还原到闭合状态。
上述结果，与冰桶里装没装什么别的东西通通无关。
这说明什么呢？这说明，电荷可以转移变动，但不会无中生有，也不会有化为无，总量守恒。
1852年，又是法拉第（是你是你还是你，就是对法拉第唱的），引进了磁力线的概念，和电力线类似地，他用曲线来描述磁场。
磁力线也是有方向的。磁铁周围的磁力线，一律从N极出来，绕场半周，进入S极。
磁力线上每个点的切线方向，都和这点的磁场方向一致，想起微积分部分里的炮弹轨迹没？
如果把小磁针放在磁铁附近的某个位置，它会指向哪个方向？
根据同性相斥、异性相吸的原理，当然是北极指向磁铁S极，南极指向磁铁N极了！
这个答案基本正确，但不准确，也不完全。
如果我们把这块磁铁的磁力线画出来，把小磁针摆在随便哪条磁力线的任何一点上，会发现，小磁针立场坚定，方向明确，总是和该点的切线方向保持高度一致，绝不口是心非，并且北极所指的方向，就是磁力线的方向。可见，磁力线的威信，真不是靠吹的。
磁力线概念的提出，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。
法拉第还发现，偏振光通过磁场时，其偏振作用就会发生变化。这一发现具有特殊意义，它透露出一个信息：光和磁的关系可不一般！
法拉第同学最大的缺憾，是数学成绩不好，因为他基本没上过什么学，没有机会接受足够的数学训练。但是，他超强的形象思维能力，弥补了这方面的很多不足。电场、磁场这种看不见、摸不着、描述起来极其抽象的东西，用电力线、磁力线概念一表述，它就可以进入各种物理课本，甚至可供中小学生学习理解。更重要的是，这些概念是简洁的、科学的，为电磁学的建立奠定了基础。
这，堪称法拉第超强形象思维能力登峰造极的表演。
法拉第还提出了“力场”的概念。他认为，一无所有的空间是不存在的，包括月末我们的口袋，到处都充斥着物质运动的“力线”。所谓力场，是一种矢量场，场中的每一点，其矢量都可以用一个力来量度。从此，描述、解释力，有了一种简洁、形象、便捷的形式。
力场概念刚出世时，大家一看，这些条条道道太小儿科，没有尖端理论的样子，于是一度视之为随意涂鸦，鄙视如工资条，既不经看，也不经用。但随着时间的推移，人们惊奇地发现，那些看不见、摸不着、神秘无比、高深莫测的力，居然如此真实地与这些线条吻合起来。换句话说，用这些线来表示、解释、计算、预言力现象，更直观、更便捷、更顺手，用了都说好。
力场是最重要的科学概念之一，它不仅奠定了电磁学的基础，还成为现代物理学的重要基石之一。
物理中的三大场：磁体在磁场中受力；电荷在电场中受力；一般物质在力场中受力。
法拉第的理论为当代物理学中的诸多进展开拓了道路，其中包括麦克斯韦方程。力场成为物理学家的灵感之源，他们纷纷用力场来描述引力理论，甚至弦场论。
爱因斯坦高度评价法拉第的工作，认为他在电学中的地位，相当于伽利略在力学中的地位。
……
接下来，就是本文的第二位超级牛人，麦克斯韦出场了。
话说1831年11月，法拉第制造出世界上第一台手摇发电机。手摇柄带动一个铜盘，在磁铁两极间转动，铜盘边缘和圆心各贴紧一个铜电刷，用导线接在电表上。OK。
当他在英国皇家学会展示这个其貌不扬的小怪物时，一位贵夫人忍不住问他：“这玩艺能有什么用呢？”从发梢到脚尖都是疑惑。
法拉第彬彬有礼地答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用处呢？”
是的，没人能预测婴儿的未来，也许百无一用，也许改天换地。谁能料到，那台简陋到让人生疑的发电机，开启了人类的新文明呢？
1831年11月13日，苏格兰爱丁堡的乡下，降生了一个婴儿，虽然无法预料婴儿将来会怎么样，但所有的父母都对孩子寄予厚望。他家也不例外。何况，他的家境还不错——地主。他的父母都受过良好的教育，面对这个新生命，他们一致通过一项决议：教育从娃娃抓起。
娃娃的名字是：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。
父母总是喜欢大胆畅想孩子的将来，虽然胆子一个比一个大，但这孩子的将来，远远超出了麦爸麦妈的想象力，居然成为堪与牛顿比肩的人物，彪炳史册，光耀千秋。何止是光宗耀祖，何止是为国争光？他与全人类同在！
麦克斯韦小时候，由母亲教他读书，知识渊博的父亲也不失时机地引导他，而小麦过人的天分和对学习的兴趣，让这一过程和谐圆满。
不完美的万象万物，才能构成完美的整个宇宙。所以老天是仁慈的，也是冷酷的，赐予时，慷慨无私，夺取时，不容置疑。在小麦8岁时，肺结核夺走了母亲48岁的生命。刚刚懂得幸福滋味的小麦深受打击，性格开始变得孤僻、内向起来。
幸好，能干的父亲不仅机械设计专业干得好，家里的活都拿得起来，甚至能设计裁制服装鞋帽，心灵手巧，细致耐心，责任感极强，又当爹又当妈。父子相依为命，形影不离。小麦深受麦爸的影响。
两年后，麦爸把10岁的小麦送到爱丁堡公学读书。
乡下的孩子进了城，难免要受到孩子们的冷落、嘲笑和孤立，小麦在冷眼中学习，在抗争中提高，拳头与眼神齐飞，智慧与意志同在，就是不低头。
当然，“全校公敌”不止小麦一个，还有坎贝尔和泰特，这仨孩子同病相怜，成了朋友。
还是老一套：天将降大任于斯人也，必先……老天不会让谁白捡便宜，也不会让谁白受委屈。委屈的他们后来都出息了，坎贝尔是古典文学学者，泰特是数学和物理学家。当然，这是多年以后的事了。先说眼前的事，瞧，小麦升到中年级了。
扬眉吐气的机会终于到了！学校设了个擂台——当然不是打架用的，而是PK智慧，数学和诗歌比赛。小麦一出手不要紧，一下子独揽了两项大奖。同学们的下巴都掉地上了：这个又土又凶的傻帽居然是个才子！
小麦偏爱数学和物理，麦爸老早就发现小麦很有数学天赋。而这个天赋，居然是从美术课上发现的。一次，麦爸教小麦静物写生，面对插满金菊的花瓶，小麦刷刷点点，很快挥就。好奇的麦爸凑过去一看，这线条，是有多简洁啊：花瓶→梯形；菊花→圆圈；叶子→三角形。图形准确，还有空间立体感，。麦爸当时就把培养一个画家的梦想，改成了培养一个数学家。先教几何，后教代数。天才总是不同凡响，很快，小麦的数学成绩就超过了学校教授，当然是数学教授。幸亏小麦当初没把花画成面包圈，否则麦爸会培养出一个超级巨厨。
十五岁时，中学没毕业的小麦独立发现了次多面体，还写了篇论文，讨论二次曲线的作图问题，这种曲线，最早是天才的数学家笛卡尔发现的，他也给出了该曲线的绘制方法，不过，小麦用了不同的办法，十分巧妙，被慧眼识珠的《爱丁堡皇家学会学报》看中并发表。这可是最权威的学术报刊啊！麦爸十分的骄傲。
这篇论文让小麦跻身爱丁堡学术界，结识了这个圈子里的牛人，见识大增。
1847年，16岁的小麦考入苏格兰最高学府爱丁堡大学。班上，他年龄最小，学习最好，尤其在数学和物理上，才华横溢。更让人羡慕嫉妒恨的是，学成这样，他居然还有大量时间读课外书。不仅用三年的时间完成了四年的学业，还捎带着学了很多课业以外的知识。
1850年，19岁的小麦来到剑桥。
剑桥大学，真正的顶级品牌。顶级大学区别于顶级工厂的最显著特征是：产品个个都不同。
小麦到这里很好地保持了他的风格，第二年便考取了奖学金。按照规定，获得奖学金的学生在同一桌吃饭——这是高才生相互结交的绝妙机会。
和高人交流思想，你就有望成为高人；总是和高人交流思想，你就是高人。
在剑桥的高才中，有一个光芒四射的学术团体：使徒俱乐部，会员数以耶稣的门徒数为限，12个，一个都不能多。只有高才中的高才，才有资格跻身其中。这和金钱地位、家庭出身、本人成分、民族国籍、政治面目、老爸是谁全无瓜葛。
小麦卓尔不群的才华倾倒了“使徒”们，他们吸收小麦为会员。
其实，小麦并不是一个善于交流的人，他的思维天马行空，语言跳跃性强，从一个论题到另一个论题，往往没有过度和转折，是用跳的。甚至是用穿越的。
因此，他的思想自己清楚，但表达出来，却前言不搭后语。比方说，数学问题论战正酣，我们麦先生会突然冒出一个全不搭边的问题：“活猫和活狗摩擦可不可以生电？”听他说话，就是一个字：累。
但是，小麦出众的才华、惊人的想象力、敏捷的思维、讥诮的诗句却迷住了剑桥的才子们。
不怕交流有困难，就怕没啥可交流！
所以，这个交流困难的会员，居然颇受欢迎。
高人的眼光就是高啊！这个会员后来成为使徒俱乐部的骄傲，他们因他而流芳千古。
眼光高的不只有俱乐部的高才们，剑桥大学教授、地球物理学家、著名数学家霍普金斯也独具慧眼。
这一天，霍教授去图书馆借一本书，不料到图书馆一查，一个学生已捷足先登，借走了。
借书本身并不奇怪，奇怪的是，居然有学生能借这本书。这是一部深奥的数学专著，一般的学生不可能读懂——即使是剑桥的学生。
经查，该生名叫麦克斯韦。
霍老师满怀好奇地找到小麦，发现小麦同学正在埋头狂做笔记，不是一般的勤奋。刚要表扬一句，却发现他的笔记一团糟，不是一般的乱！于是，霍教授对这个乍看不一般，细看更不一般的学生说道：“年轻人，要是没有条理，你永远也成不了数学物理学家。”
小麦被霍教授收入门下，成为霍普金斯私人班级的第15个入门弟子，吃上了小灶。
有才，还求才、识才、爱才、育才，这才叫教授，教授云集之所，名校也；
贪财，便求财、识财、爱财、索财，还劫色，那是叫兽，叫兽云集之所，名利场也！
霍教授的鼎鼎大名既非自封，也非官封，人的实力和业绩到了一定程度，名声就不请自来。他不仅自己学识渊博，还有办法让学生超越自己。他的班，就是数学强人制造厂，门下牛人辈出，随便举几个例子：
汤姆逊，热力学的主要奠基者之一，电磁学的先驱，举世闻名的物理学家开尔文勋爵，后面会驾着两朵乌云出场。
斯托克斯，成就不说了，他是继牛顿之后，任剑桥卢卡斯座教授、皇家学会书记、皇家学会会长这三项职务的第二个人。
凯利，不变量理论的奠基人，n维空间概念的提出者，矩阵理论的先驱。
桃李芬芳啊！手下不断出大师，就算打死你也不承认，你也是大师。
霍教授帮小麦同学改掉了没有条理的坏习惯，培养小麦同学严谨的作风——这是一名数学家所必备的。数学是解决问题、认识世界的工具，霍教授循循善诱地把这一思想植入学生的灵魂。
小麦还参加了数学强人斯托克斯的讲座，这位师兄对他帮助颇大。
天才有了名校、良师、益友，自己又如此勤奋，坐拥天时地利人和，想不出成绩都难。不到三年，小麦就掌握了当时所有先进的数学方法，霍普金斯称小麦是他学生中最杰出的一个。
1854年，23岁的小麦毕业后，留校任职：三一学院研究员。开始，麦研究员研究的是光学上的色彩论。一天，他一不留神读了法拉第的《电学实验研究》，这一读不要紧，法拉第和电学瞬间把他迷住了。
天才对科学的魅力毫无免疫力。所谓秒杀。
所以，他们对科学具有超强的悟性力——只有钻进去，才能悟出来。
当时，人们对法拉第的理论颇有非议，最主要的原因是，法拉第的理论与经典力学暗含的“超距作用”思想相冲突。
牛爷岂是好惹的？光学只能算是牛爷的副业，在波粒大战中，他都能单挑胡克、波义耳、惠更斯等牛人。现在，你在牛爷的主营业务——力学头上动土，这还了得？
一位天文学家、牛爷的粉丝说：“谁要是在超距作用和模糊不清的力线观念之间有所迟疑，那就是对牛顿的亵渎！”瞧瞧，不要说相信法拉第的学说，就算迟疑一下，也是罪过！
虽然法拉第很牛，理论都有实验支持，并且大家都用着发电机的电，但是，几乎所有人都呼啦一下子站到牛爷一边。什么叫不由自主？这就是情不自禁！习惯了。
在这种氛围下，就算是明眼人，也容易偏风被迷了眼。
但是，有一种人，眼睛永远是明亮的，他们思维敏锐，不拘古法，笃信事实，只求真理，无惧权威，卓尔不群。我们的小麦，正是其中杰出的代表。
麦克斯韦认真地研究了法拉第的著作后，他感受到力线思想的宝贵价值，法拉第超强的想象力、形象的思维、巧妙的方法、精准的实验、切合实际的理论、不容置疑的成果，都让小麦一见倾心。
同时，初具巨匠风骨的小麦，也敏锐地看到，法拉第在定性表述上，存在明显的弱点。
我们都知道，法拉第数学成绩不好，有人说，他是不懂数学的科学家中最杰出的，但也正是因为他不懂数学，导致聪明绝顶的他失去了与牛顿比肩的机会。
法拉第把他一生从事电学研究的实验成果，写成了三大卷、洋洋千万言的《电学的实验研究》，其中，需要用数学来描述的地方比比皆是，法拉第扬长避短，充分发挥用自己的形象思维能力，用巧妙的图示弥补了这一不足，这一手，科学史上无人能及。
小麦对法拉第的绝招相当拜服，它为我们带来了电力线、磁力线等巧妙、实用的科学成果。同时，小麦也认识到，图示毕竟只是图示，作为科学理论表述，它够直观、够巧妙、够人性，但，不精确、不严密、不给力啊！
从前文可知，在超距作用的问题上，虽然法拉第的解释很有道理，但是，缺乏严谨的数学推导和公式支持，这就是为什么那位牛粉天文学家用“模糊不清的”这个词来修饰法拉第的力线理论。
1841年，法拉第的师兄汤姆逊同学发表了第一篇论文，在电学方程和热流方程之间，建立了形式上的类比，可以通过代换，把某些电学问题，变成热学理论问题，而热学，是有数学支持的。这一招叫借花献佛，狠毒点也可以叫借刀杀人，借助热学中的数学方法，以类比为桥梁，搞定了电学中的某些数学问题。
1845年，汤姆逊提出了一个对电力线的精确数学描述。接着，他首创了电像法；提出了用“弹性固体转动应变”，来类比磁力；把能量原理应用于电学……解决了法拉第理论的一些数学问题。
小麦睁开眼睛，从回顾中展望现实，年轻的双眸闪烁着大师的智慧光芒。
俯瞰电磁学的广阔土地，砖瓦、木材、钢材、玻璃、水泥、沙土、石块、器具……丰富而杂乱，这是一笔巨大的财富，足以建设一座新城，那将是一个崭新的王国！
吉尔伯特、卡文迪许、库仑、伽伐尼、伏打、奥斯特、欧姆、安培、汤姆逊……尤其是法拉第，为这个新区准备了丰足的建设材料，平整了土地、打好了桩基、盖好了工棚，甚至散落着几处像样的民居。可惜的是，这些工作不成体系。
就让我来当这个总设计师吧！
小麦的工作得到了汤姆逊的鼎力支持，受益匪浅。1855年，24岁的麦克斯韦发表了他的第一篇电磁学论文——《论法拉第的力线》。
这篇论文也用了类比法，不同的是，麦克斯韦提出用“不可压缩的流体”来类比力线，比起师兄汤姆逊的类比，普遍性更强，能解决更多的问题。他还区分了磁感应力、磁力这两个矢量，使这个让很多科学家大伤脑筋的问题豁然开朗。
麦克斯韦用矢量微分方程描述电场线，从此数学与电学喜结良缘。力线概念有了精确的数学表述，法拉第直观的描绘上升到了理论的高度。
电磁王国宫殿的蓝图已经绘就，基础已经打好，下一步，就是构架主体框架了！展望前景，风光无限啊！麦克斯韦激情满怀，正准备一鼓作气，大展身手，然而，一阵敲门声打断了他的思路。
邮差。
他送来一封信，家书，却不是父亲的笔迹。一股寒意沿着脊梁袭满全身。
父亲出事了？拆开信，他怀有侥幸的担心，成为冷酷的现实。信是好心的邻居代写的，父亲病重，已卧床不起。
麦克斯韦从小失去了母亲，父亲一人担起了两个角色，既是良师，又是益友，感情之深，无法言表啊！
在事业和亲情之间，麦克斯韦没有彷徨，他毫不犹豫地选择了后者：回去照顾父亲！
这是一个正常的决定，也是一个值得敬重的决定。要做事，先做人，连自己的亲人都不爱的人，他会爱事业？他会爱某个组织？鬼才相信。
麦克斯韦离开了学术环境优越的剑桥，来到阿伯丁，这里离家近，便于照顾父亲。他在一所学院谋到了一个讲师的职务，教物理。
征得学院的同意，他先在家照顾好父亲，再去任教。
尽管麦克斯韦倾心竭力减轻父亲的病痛，想尽办法恢复父亲的健康，但在生命的凋零面前，一切都显得那样无能为力，挚爱的父亲最终还是撒手人寰。
那是1856年，春季。
麦克斯韦深受打击，悲痛充斥着生活的每个角落。
阿伯丁的马里斯查尔学院欣赏麦克斯韦的才华，决定正式聘任他为自然哲学（物理）讲师，向他发出了邀请。
麦克斯韦犹豫了。无论从学术环境、生活环境方面，还是从收入、前途等各方面，阿伯丁与剑桥无法相提并论，慈父已去，留在这里已毫无意义。但，短暂的犹豫之后，他决定留下任教。只为了两个字：
诚信。
不仅要留下，还要尽力而为。人品，决定行动。
1856年11月，25岁的麦克斯韦来到了马里斯查尔学院，开始了物理讲师的生涯。
麦克斯韦才思敏捷，他的文章思路清晰，条理分明，逻辑严谨，看了都说好。但讲师是用“讲”的，站在讲台上，总不能整堂课都让同学们欣赏吱吱嘎嘎连绵不绝的板书吧？我们知道，麦哥那随着敏捷思路闪电穿越的语言，连剑桥的高才们都难以理解，何况是这里的学生！
麦哥是个有自知之明的人。为了有个好的开端，讲好第一堂课，他花了很长时间，做了精心准备，包括练习放慢语速、理清层次等等。
但是，踏上讲台，一开口，就收不住了，思路如潮，语速随之奔腾跳跃，还带着家乡口音……两课时的内容，用一个课时就讲完了。学生们呆若木鸡，神马也没听懂。
一颗大汗从坐镇旁听的院长头侧滑落。
下节课干嘛？总不能空着吧。麦老师很有办法——重播上节课实况。
学生们纷纷表示受不鸟。
第一节课尴尬收工。麦克斯韦痛下决心，刻苦练习发音、语速和讲解，见此情景，人们对麦老师勤奋敬业的精神所感动，包括院长和他的家人。院长的女儿玛丽帮了麦克斯韦的大忙，使麦老师的业务水平迅速提高，成为一名合格的讲师。
期间，神奇的爱情产生了。丘比特这孩子，总是在最不可能的时间出现。
麦克斯韦这一年失去的春天，在冬天重新降临。阳光温暖起来。
无论怎么努力，麦克斯韦也当不成一名优秀教师。但他却是搞科研的奇才。在马里斯查尔学院，他对神奇的土星光环进行了研究，这是个天文学课题，跟电磁学一点关系也没有。
这个课题是拉普拉斯遗留下来的。拉普拉斯是法国数学家、天文学家，分析概率论的创始人、天体力学的主要奠基人、天体演化学的创立者之一。还记得吧，就是在波粒大战中，用微粒说分析光的双折射现象，批驳波动说，还设了个“光的双折射理论研究”奖的那个粒军大将。
根据那时的观测，土星环貌似一整块固体环，很美很神奇。1787年，拉普拉斯按照观测结论，把土星环作为刚性的整块圆环，进行了研究和计算。结果发现，如果让这个环保持稳定，不破裂、瓦解，那么，它在密度分布、引力平衡、转速等诸多问题上，必须满足十分苛刻的条件才行，任何细微的出入，都会让这个环分崩离析。
拉普拉斯的研究到此为止。
1855年，人们又观测到一个新的暗环，还发现原来的环有分离现象，环的整体尺度，在发现以来的200年间，也有细微变化。它居然hold住了，没崩溃。
咦？！
有的科学家提出，或许它不是一整块的，而是固体流体组成，如果感到固体和流体放在一起矛盾，想想沙子就OK了。
麦克斯韦着手这个课题，首先假定土星环是固体环，经过精密计算，证明无论在哪种情况下，这个环都必须瓦解——它不可能成立。然后，他假定土星环是固体流体，把其中的个体看成质点，也就是说，土星环由无数漂浮的质点组成。他根据这个思想建立了模型，强悍的数学能力得到充分发挥，他得出结论：光环的稳定，取决于这些“质点”在其轨道切线方向上所受到的力——切向力。
1857年，麦克斯韦的论文《土星光环》获得了剑桥的亚当斯奖。1895年，他的理论被观测证实。
土星光环的研究，提升了麦克斯韦的哲学、科学洞察力，锻炼了数理分析、技术分析能力，在科学上走向成熟。
利刃照影，寒星游弋。我已做好准备，剑出鞘，必改天换地！
出鞘前，还有两件大事要做：后勤、后援。
1858年，麦克斯韦当了新郎官，新娘就是帮助过他的玛丽。虽说新娘比新郎大7岁，但这不重要。重要的是，他们相爱，玛丽倾心支持麦克斯韦的科学事业，解除了他的后顾之忧。而麦克斯韦也深爱着玛丽。1876年，玛丽患上神经性疾病，非常痛苦，麦克斯韦尽心尽力地照顾她。
1860年秋，马里斯查尔学院与别的学校合并，要裁员，麦克斯韦由于口才欠佳，被儿时好友泰特PK掉，失业了。不过，随后，麦克斯韦被聘为伦敦皇家学院教授。
秋高气爽。伦敦。一个阳光灿烂的日子。麦克斯韦拜访了法拉第。这是两个伟人的世纪之晤，这一见，具有划时代的意义。他们性格、年龄、爱好迥异，一个活泼和蔼，一个严肃机敏；一个年近古稀，一个刚届而立，相差40岁。但这不仅没有妨碍他们的交流，反而相辅相成，高山流水。法拉第是实验探索的大师，麦克斯韦是理论概括的巨匠，简直就是绝配！
法拉第有大师的才能，更具大师的气度。麦克斯韦就《法拉第的力线》征求他的意见时，法拉第说：“我从不认为自己的学说就是真理，但你是真正理解它的人……你不应该仅限于用数学来解释我的观点，而应该突破它！”
知道怎么做固然重要，知道做什么，更重要。
法拉第的话像一盏明灯，照亮了麦克斯韦的前进之路。有名师指点，麦克斯韦信心百倍，立即投入电磁研究。
他首先建了个理论模型，以便更直观、更透彻地研究法拉第力线。在这个模型里，他引进了一种充满空间的介质，来说明磁力线的相关应力。
至于磁体，麦克斯韦把它描述成这样一个吸管：它不断地吐纳介质，这头进，那头出，周而复始，磁力线就这样产生了。虽然“介质吐纳”不符合事实，但作为一个数学模型，它成功地导出了正确的结论。有人称之为“以太模型”。
在分析介质性质时，他发现，把静电单位和电磁单位相除，可以得到一个具有速度纲量的常数。后来科尔劳施和韦伯把这两个电量值给测出来了。运算得到的常数值，居然接近光速值！太巧了吧？！
1862年，麦克斯韦完成了论文《论物理的力线》。他阐述了“位移电流”概念，以及“以太模型”方面的探讨。
他把磁场中的转动这一假说，从寻常的物质推广到以太，提出磁场在以太中的涡旋电场概念。这个观念告诉我们，电这家伙，它不是只住在导体里的一种流体，而是充满空间的一种粒子，只不过，它的习性很奇特，在绝缘体（比方说空气啊塑料啊等等）里，它固定不动，而在导体（比方说金银铜铁锡啊等等）里，它可以自由运动。这样，如果我们让导体里的电运动起来——也就是产生电流，那么，这些粒子就会带动它周围的涡旋转动，这个转动传给邻居粒子周围的涡旋，像齿轮那样，以此类推，运动面就无限扩大，就形成了力线……
通过流体的观察实验，麦克斯韦认为，磁涡旋间的微小粒子，与电完全相同。
位移电流概念的提出，在电磁学中，是继法拉第发现电磁感应后的又一重大突破。从理论上成功解释了法拉第的实验结果，发展了法拉第思想。
根据这个假设，麦克斯韦导出了复杂的方程组。这相当关键。我们知道，不管哪门科学，只有它发展到高峰，才有可能用数学公式作为定律。
1863年，麦克斯韦再接再厉，完成了《论电学量的基本关系》，宣布了与质量、长度、时间有关的电学量和磁学量的定义，引入了成为标准的记号。电磁学又向前迈出了重要的一步。
1865年，麦克斯韦发表了划时代的论文《电磁场的动力学理论》，完善了他的方程组，用这个方程组，他证明了世界上有这样一种东西存在：电磁波。现在，我们都知道电磁波的重大意义。他还导出了电场、磁场的波动方程……法拉第当年关于光的电磁论的朦胧猜想，经过麦克斯韦的精准演算，成为科学的推论。
麦克斯韦在数学上证明了，这些电力和磁力的产生，不是因为粒子有特异功能，相互之间凭空发生作用的结果，而是电荷和电流所产生的“场”相互作用的结果。
真是令人膜拜，我想破脑袋也想不出，他是怎样发现、并且居然是用数学来证明这些的。
人比人得死，头比头得扔，为了不死不扔，咱不比了！
麦克斯韦还发现，每一个单独的“场”，都同时携带电力和磁力，也就是说，电和磁，是同一个力的两个方面。于是，针对这个力，和携带这个力的场，麦克斯韦说出了我们今天都非常熟悉的两个名词：电磁力、电磁场。
麦克斯韦方程预言，电磁场中存在波状微扰，并且以固定的速度行进，如同水面的涟漪。于是，麦克斯韦兴致勃勃地计算它的速度，算出电磁波的传播速度是介电系数和导磁系数的几何平均的倒数，一看得数，是一个惊人的巧合：这个波的速度居然等于光速！原来，几年前得到的那个值，不是一个巧合！
于是，麦克斯韦缓缓地爆出一个猛料：光，也是一种电磁波！
现在我们知道，麦克斯韦波的波长在390—760纳米之间时，它们就是可见光，我们在前面说过，光波长短与人眼可见范围的关系，这次算是复习。
以可见光为界，波长较短的不可见波，有紫外线、X射线、伽马射线；波长较长的不可见波，有红外线（小于万分之一厘米）、微波（1厘米左右）、射电波（这个很长，从1米到几公里或更多）。
电磁波还有一种奇异的特性，它们由于运动还可以改变波长，也就是可以相互转换，你变成我，我变成你，这个问题，我们在后面一定会遇到，此处暂不讨论。
现在我们明白了，原来光、电磁波是一回事，只不过波长不同、效应不同罢了。另外，咱们还明白一件事：不管波长波短，它们的速度相同。这一点至关重要。
这一年，麦克斯韦辞去皇家学院教授之职，回到家乡，系统总结自己在电磁学上的研究成果。
1873年，这是科学史上光辉灿烂的一年。麦克斯韦的《电磁学通论》横空出世。他更为彻底地应用了拉格朗日的方程，推广了动力学的形式体系。
麦克斯韦在这部经典著作中，系统地总结了19世纪中叶前后电磁学的研究成果，包括吉尔伯特、卡文迪许、库仑、伽伐尼、伏打、奥斯特、欧姆、安培、汤姆逊，特别是法拉第等人的巨大贡献，更为细致、系统地概括了他本人创造性的工作成就，建立起完整的电磁学理论。
这部巨著非同小可，可与牛顿的《原理》（力学）、达尔文的《物种起源》（生物学）相提并论。
从此，物理学的广袤大地上，在傲然挺立的力学大厦旁，灿烂辉煌的电磁学宫殿拔地而起，与之比肩！
这一年，电磁王国的总设计师42岁。
麦克斯韦的四元方程组，可以准确地描绘电磁场的特性，及其各种相互作用的关系，它最大优点，就是通用、好用——在任何情况下都好用。
描述：它高度概括并准确描述了电磁学理论。
证明：已经有的理论，用它能推导和证明出来，包括以前所有的电磁定律。
求解：以前没解决的问题，也能用它推导出答案。
预测：以前不知道的东西，或者理论、定律等，它能准确地预言，比方说，可以证明出电磁场的周期振荡的存在。这种振荡叫电磁波。用方程就可以算出，电磁波的速度接近30万公里／秒，而用不着任何测量仪器。麦克斯注意到这个得数与光速一致，由此得出光本身是一种电磁波的结论。
因此，麦克斯韦方程不仅是电磁学的基本定律，也是光学的基本定律。也就是说，用它可以推导出光的所有定律！这是人类在认识光的本性方面的又一大进步。光学和电磁学的统一，是19世纪科学史上最伟大的综合之一。
由于那时，麦克斯韦已经很有名气，他的《电磁学通论》一出，迅速被科学界人士抢购一空。
但很快，买书的人发现一个大问题：看不懂！
是啊，电荷、电流、电磁等东西本来就看不见，很抽象，麦克斯韦用更抽象的数学去描述它，那就比抽象还抽象了。加上麦克斯韦的思想太超前、太不同凡响，就连赫尔姆霍茨（德国物理、生理、心理学家，有人称之为达尔文之后最伟大的科学家）、波尔兹曼（奥地利物理学家，热力学和统计物理学的奠基人之一）这样的天才，也花了几年时间才理解。
懂的人少不要紧，要紧的是，电磁波这东西，没人看见过。物理学家们很彷徨，从理论上来看，麦克斯韦的整个理论是完美、可靠的，可是，传说中的电磁波在哪呢？
于是，人们开始怀疑。这一怀疑，就是15年。
麦总设计师建立了电磁王国后，也没想着去搞搞实验，制造出电磁波，来证明自己的理论是对的。他认为自己该做的都做了，实验的事，让别人去做好了。
这位大师放下电磁学，转头搞起了气体动力的研究，因为他在研究土星光环时，遇到过与此有关的难题，而我们的麦克斯韦，是不允许难题在自己面前张牙舞爪的，现在有时间了，该是收拾它的时候了。于是，麦克斯韦成为气体力学理论的创始人之一。
麦克斯韦生命的后几年，把全部精力都投入到卡文迪许实验室的建设上了。实验室是剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐建的，他是大科学家亨利·卡文迪许的近亲。思来想去，他觉得这样重大的一件事，交给麦克斯韦比较放心，于是，1871年，剑桥聘请麦克斯韦负责主持创建卡文迪许实验室，出任试验室物理学教授。
找对人了。麦克斯韦的能力超出了工作的需要。
麦克斯韦是个极度认真的人，接到任务后，他全心全意扑在实验室的建设上，使实验室设计完美，实验室建成后，他担任了第一届卡文迪许实验物理学教授，还拿出自己的积蓄维持运转。实验室建设的先进性、前瞻性、科学性，使其硬件一流；创建者为实验室留下优良传统，使其软件一流，培养出大批牛人，从1901年诺贝尔奖设立到1989年，这个实验室一共走出29位诺贝尔奖得主，电子、中子、脉冲星、DNA的双螺旋结构等都是在这个实验室被发现，波粒二象性也是在这里得到证明。
在建设卡文迪许实验室的同时，麦克斯韦还接受了另一项工作：整理卡文迪许的遗稿，个人始终认为这件事实在是大材小用了，这件事耗费了他生命的最后几年时间。麦克斯韦很好地完成了任务，卡文迪许埋没了差不多半个世纪的大量成果，被整理发掘出来。
最后几年，麦克斯韦过得很苦恼，新建的电磁理论不被人理解，这个还过得去。要命的是，他妻子长期患病，需要照顾，而他又必须干好工作，为了照顾好爱妻，他曾连续三个星期没上床睡过觉。
过度的焦虑和疲劳，终于击垮了他的身体。
1879年11月5日，伟大的麦克斯韦与世长辞。病因与母亲一样，年龄也一样，48岁。
随人苟且千秋短，
任我激扬片刻长。
麦克斯韦一生虽短，但他功高业伟、义重情长，为人类带来的是真理、进步和光明，他的功、德、名、道永驻人间；
而有的人，为人们带来的是欺骗、落后和黑暗，就算多活21年，也只是遭人唾弃和鄙夷，呜呼看身后，名比皮囊臭。
麦克斯韦是近代物理学的巨匠，经典物理学大厦的主要构建者之一，他提出和发展了新的世界观，加速了牛顿力学观的崩溃，为未来的科学研究指明了方向，成为现代物理学的先驱。
科学史认为，牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合；麦克斯韦把电、光统一起来，是实现第二次大综合，因此应与牛顿齐名。还记得吧，我们讨论过科学理论统一的重要性。
他的电磁学理论通向相对论，他的气体动力学理论对量子论起过作用，他筹建并领导的卡文迪许实验室，引导了实验原子物理学的发展……这一切，使他成为从牛顿到爱因斯坦之间最伟大的物理学家。
麦克斯韦1873年出版的《电磁学通论》，被尊为继牛顿《原理》之后的一部最重要的物理学经典。没有电磁学，就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。
他生前没有享受到应得的荣誉，因为他的科学思想太超前了，其重要意义，直到20世纪科学革命，才得以充分体现。
再美丽的理论，没有经过实践的检验、实验的证实，也是空中楼阁，当不得真的。
检验麦爷的电磁学理论，是一件难事，因为理解这个理论已经很难，遑论检验？但，在那个激情燃烧的年代，每逢关键时刻，总会有强人挺身而出。
海因里希·鲁道夫·赫兹。
德国人。1857年2月22日出生。麦克斯韦的《电磁学通论》发表时，赫兹只16岁。赫兹绘画、外语、文学方面极有天赋，学过木匠，练过车工，当过兵，进修过工程师，但他发现，自己最挚爱的，是寻求科学真理。
麦爷理论刚建立时，支持他的物理学家很少，其中包括前面提到过的波尔茨曼和赫尔姆霍茨。他俩用了几年的时间，弄懂了电磁学理论。
然后，赫兹成了赫尔姆霍茨的学生。
然后，赫兹也弄懂了电磁学理论。
经过深入研究，他确信，麦爷的理论比牛爷的“超距作用”更靠谱，但是，证据呢？
木有。那就自己动手！
在天才赫尔姆霍茨的帮助下，1887年，天才的赫兹鼓捣出一个玩意，这玩意能把电转换为具有一定频率的电信号，后来人们管它叫“赫兹振荡器”。
赫兹设计了一套装置，主要分两个部分：振荡器、共振器。看名字就知道它俩的关系了，振荡器是主犯，负责以振动教唆；共振器是从犯，胁从共振。这俩家伙没什么头脑，结构比头脑还简单：
振荡器，是一根短导线，截成两段（更短了），截口处，离开一点缝隙。通电时，电压能击穿缝隙间的空气，形成电火花，产生震荡信号。为了增加电容，教唆得更狠一点，两段导线的外端，分别焊了一个金属球和一块金属板。
共振器，是一个金属圈，弄开一个断口，对了，套环魔术用的金属圈就是这样，只不过断口不能让咱看见。但共振器的断口很明显，在断口的两个端点，各安了一个小圆珠，为什么叫“安”不叫“焊”呢？因为这两个小圆珠是用螺丝安到端口上的，为的是可以调整俩珠的距离。
设备搞定，接下来，就是见证奇迹的时刻了！
给振荡器通电，逐渐增大电压，导线缝隙间的火花如约出现，直到形成一道扭曲闪烁的蓝光。这不算什么，电火花见得多了。教唆不是奇迹，人家肯胁从，才是奇迹。
赫兹转过头，盯着共振器，那是火花吗？
擦了擦眼睛，不是火花，是眼花。两器距离，两球距离，电压……各种调整，此动作重复了N次。
其实从准备到产生结果，整个实验进行了几个月，如果我照实说一遍，你一定会扁我一顿。于是我说：
期盼已久的时刻终于到来了！赫兹看见了电火花，在共振器的两个小球之间。
虽然这火花是那样微弱，但这是“凭空”产生的啊！没人给它通电，也没人对它做任何其他的事，它“发火”的唯一理由，竟然是跟它毫不沾边的另一个家伙在“发火”！
1887 年年底，赫兹在柏林科学院的院会上，宣布这个令人振奋的消息：实验证实了麦克斯韦关于位移电流的预言。震荡的电场向外传播的，就是传说中的电磁波！
共振器不是凭空“发火”，而是振荡器这家伙在利用电磁波，玩“隔山打牛”的魔术。
1888年，赫兹又做了一个实验，设备也超简单：
振荡器一枚，发射电磁波。
锌皮一块，反射电磁波。
电磁波就在两者之间反射，形成驻波……
Stop！等等，波是要传播的，驻是不动的，这俩字怎么能放在一起？玩QQ360呢？
其实，就像QQ360也可以和平共处一样，驻波，也能成词，它是由频率、振幅、振动方向都一样，但传播方向相反的两列波叠加后形成的波。这样的波，能量只能在波节和波腹之间来回折腾，所以，它不向前传播。其中，波节是振幅为零的点，能量最低；波幅指振幅最大处，能量最高。如果迷糊就看下图：
检测器一只，在振荡器和锌皮之间，顺着驻波前后移动，检测波段效应的强弱，最强处，就是波腹，最弱处，就是波节，波节和波腹两点之间的距离，就是半个波长，乘以2，就是波长。
赫兹测出，波长9.6米。先假设电磁波等于光速。速度÷波长=频率。算出了该电磁波的频率。
然后根据振荡周期公式，算出这个振荡器的谐振周期，也就是它发出电磁波的实际频率。
结果，麦爷又赢了，这俩频率相等。就是说，实验检测证明：电磁波速度等于光速。
31岁的赫兹按捺心中的狂喜，告诫自己，要淡定，要谨慎，憋住，不要说出那个答案！
接下来，是各种实验。（此处删去5万字）
所有试验证明，光的特性，电磁波都有：反射、折射、聚焦、偏振……
现在，是公布答案的时候了：实验证明，光就是一种电磁波！
赫兹的实验公布后，轰动了全球科学界，由伟大的法拉第开创、伟大的麦克斯韦总结发展的电磁理论，至此，取得了决定性的胜利！
这件事，是近代科技史上的一座里程碑，赫兹的发现，具有划时代的意义，他不仅证实了麦克斯韦的理论，还直接导致了无线电的诞生，开辟了电子技术的新纪元。麦克斯韦完美的创见，经赫兹之手，变成了客观现实。
赫兹是一位罕见的奇才，他对自然认识独到，很早就主张，用简洁的观念来反映自然现象，甚至说，自然规律，用时间、空间和质量的概念，就完全可以描述清楚。我们以后会知道，他的这个思想有多超前。这股势头保持下去，他还会发现什么，只有天知道。
令人伤感的是，1894年1月1日，海因里希·鲁道夫·赫兹因病去世，老天只给了这位天才37年的生命。
我曾写过一幅咏烟花的对联：
一瞬缤纷成往事，
满程痛快有余音
赫兹一生胸怀坦荡，一心追求真理，他的37年，短暂而辉煌，绽放了生命，挥洒了自我，痛痛快快地走完了人生之路的每一步。短短的37年，铸就了多少人上百年、几辈子也难以企及的两个字：
不朽。
为了纪念赫兹，人类用他的名字，命名了频率的单位。
赫兹还有一个贡献，他和亥维赛（英国自学成才的物理学家）把麦克斯韦的20个方程进行了归纳，简化成由四个方程组成的麦克斯韦方程组。下面，让我们来瞻仰一下神奇、伟大的麦克斯韦方程组的两种表达形式：
用微分形式表达：
咱得结合这组方程神奇而强大的功用，来欣赏它的简洁和工整。
这其实是一首诗，言简意赅却内涵深厚，韵律和谐兼意境广远。我来翻译一下：
有电则生磁，
此大彼则大。
反之亦然之，
相生更相洽。
电磁场与力，
无声起广厦。
问道有神功，
一式安天下！
呵呵，你看出来了，其实文盲还是文盲——我根本不懂这方程是怎么回事，这首顺口溜难以述及方程式的万分之一，但这并不妨碍我欣赏它，就像我不懂兰博基尼的内部构造，却并不妨碍我欣赏它的力量感和速度感一样。
上面两个方程组是等价的，只是表达方式不同。方程组一共四个式子：
第一式，描述了电场的性质。
第二式，描述了磁场的性质。
第三式，描述了变化的磁场激发电场的规律。
第四式，描述了变化的电场激发磁场的规律。
看不见摸不着却又无处不在、无形无影却又神通广大的神秘电磁万象，被这一组方程简洁、和谐、优美地表达了出来，它的美丽动人心魄，它的强大令人膜拜！人们说，它完美得像出自上帝之手，是历代著名文学青年、流浪诗人上帝他老人家写的一首诗
电磁波的发现，引发了无数发明，以前想都不敢想的东西，纷纷闯进我们生活的每一个角落，毫不客气地占据重要位置，成为我们的依赖，拽着人类社会发展的牛鼻子拼了命地往前跑。
1895年5月7日，俄国科学家波波夫发表了论文《金属屑同电振荡的关系》，并且演示了他发明的无线电接收机。几十年以后，这一天被定为“无线电发明日”。 1896年3月24日，波波夫在俄国物理化学协会的年会上，实现通信距离250米，内容是“海因里希·鲁道夫·赫兹”。这是世界上第一份有明确内容的无线电报。
1896年，意大利无线电工程师伽利尔摩·马可尼证明这些不可见光波可以用于实用通讯，他的实验通讯距离可达14.4公里，这一成果在英国取得专利，无线电随之问世，马可尼成为实用无线电报通信的创始人、企业家。
后来，人类陆续发现了不同频率的电磁波，并各尽其用。
无线电广播（1906年）、无线电导航（1911年）、无线电话（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传真（1923年）、电视（1929年）、微波通讯（1933年）、雷达（1935年），还有，遥控、遥感、加热、探测、卫星通讯、射电天文学……
想知道现代文明之前是个什么样吗？把上面这些从地球上删除，就知道了。
电磁波的应用发明还在继续。而这些，是建立在一个基础上的：麦爷的电磁理论。
实际上，电磁波无处不在。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。
电磁波的频率越高，波长越短。波长不同，则性质也不同。
无线电波：几十公里（也有上千公里的）～0.3毫米（1米以下可称微波）。传真、电视、电话用的波长是3～6米。无线电的用途之广，大家都很熟悉，就不罗嗦了。
微波：100~0.1厘米。微波很奇妙，它对玻璃、塑料和瓷器这类东西，可直接穿越，不被吸收；水、食物等东西，能吸收微波而发热；金属类的东西会反射微波。想想看，微波在金属箱里折腾，穿过玻璃啊塑料啊陶瓷啊这些容器，把里面装的食物加热——太完美了！这种特性，简直就是为微波炉而生的！但微波最重要的职业不是厨师，而是通信，比方说雷达，雷达不仅用于军事，它在导航、气象测量、大地测量、工业检测和交通管理等方面都有杰出贡献。具体一点的比如射电望远镜、微波加速器等。微波还与其他学科互相渗透，形成微波天文学、微波气象学、微波波谱学、量子电动力学、微波半导体电子学、微波超导电子学等重要的边缘学科。
红外线：0.3毫米～0.77微米。在光谱中，它排在可见光红光的外侧，所以叫红外线。它有较强的穿透能力，不易散射，还有显著的热效应，可以加热物体，并且在医疗、军事、摄影、通信、遥感探测、找矿等许多领域应用广泛。具体一点的比如咱家遥控器、红外线望远镜、红外制导导弹等等。
可见光：0.76微米～0.39微米。赤橙黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞……这是我们观察事物的基础，人人都熟悉，其作用就不罗嗦了。单说这个可怜的范围。电磁波的波长范围很广，长的达十几公里以上，短的在到0.1纳米以下，我们掐头去尾，以10公里封顶，0.1纳米保底，算一下：10公里是0.1纳米的100万亿倍。而我们可见光的波长，最长和最短的只相差2倍，只占电磁波波长范围的50万亿分之一，是完全可以忽略不计的一小段。就是这极其细微的一小段，已经让我们感到了世界的多姿多彩、目不暇接了，如果我们能看见全部电磁波，老天呀！我们眼里的世界会是个什么样？！
紫外线：0.38微米～10纳米。在光谱中，它排在可见光紫光的外侧，所以叫紫外线。太阳辐射中有大量紫外线，它有很强的灼伤性，如果直接照到人的皮肤上，时间一长，就得皮开肉绽，各种疤瘤，惨不忍睹，世上再无帅帅GG，更无漂漂MM，阳光将成为养育万物的恩公兼杀害万物的凶手，悲催啊！不过这种事情只是YY而已，实际上，由于紫外线极易被吸收，所以在通过大气层时，波长0.28微米以下的紫外线几乎全被吸收，到达地面的少量紫外线，对人类和动物已无危害。哗，世界真奇妙。紫外线可用来分析矿物、金属探伤、治疗皮肤病和软骨症等，具体一点的比如医院用来消毒的紫外线灯、紫外线验钞器等。
X射线：10纳米～0.1纳米。也叫X光。1895年由德国物理学家伦琴发现，所以也叫伦琴射线。X射线穿透力很强，能透过纸、人体、木材，甚至金属片等物体，所以我们主要用它来“透视”，像检查人体疾病呀，研究矿体、晶体内部结构啊，金属探伤呐等等。具体一点的比如医院的X光机等。
γ射线：0.1纳米以下。原子核衰变可放射γ射线。1900年由法国化学家维拉德发现。γ射线能量较高，性质与X射线基本相同，但它比X射线硬度高，穿透性更强，能穿透30厘米厚的钢铁，可以用它来检查钢铁、机器的质量。但它的用途，远不止于此，在医学、农业、化学、天文学等领域，可谓独步江湖，可杀死细胞、刺激作物生长、促进化学反应、进行天文研究等，具体一点的比如医院的伽马刀等。
据2011年9月的消息，英国斯特拉斯克莱德大学发明了地球上“最明亮”的伽马射线，亮到什么程度呢？比太阳亮1万亿倍！
这种伽马射线，是用超短激光脉冲与电离气体反应产生的，十分的强悍，可以穿透20厘米厚度的铅板，要用1.5米厚的混凝土墙才能屏蔽它。
由于它刚刚出生，目前只知道它将开启医学研究的新纪元，还能在原子核研究领域大展身手。
人类将来还会搞出什么电磁波，这些电磁波会给我们的社会带来怎样的变化，只有天知道。
当我们为《永不消逝的电波》内牛满面时，当我们对着手机口是心非情意绵绵时，当我们在飞驰的火车上用笔记本为所欲为时……我们可曾想到那个光辉的名字——麦克斯韦？
我们简单地再念叨一遍：电报、电话、广播、传真、电视、雷达、遥控、卫星通信、计算机、互联网……
没有麦克斯韦，这些作为现代社会标志物的东西，会在人类发展史上的哪个年代出现？
根据麦克斯韦理论，射电或光波的速度是固定的。
还记得牛顿理论“不存在绝对静止的标准”吗？
以上这两个观点相互不和谐。看不出哪儿不和谐，那也不要紧，咱俩还是回到火车上打乒乓球吧。火车时速还是100英里。
这是一节软卧车厢。
不过所有设施都拆走了，以便放这张乒乓球桌。
所以它变成了一节硬桌车厢。
你背朝火车前进的方向，眼神有些忧郁，看着对面的我。
我表情有些凝重，轻轻挥拍向你击过一球。
30英里，是球的时速。
你我虽然是对手，却在这一点上达成了共识。
然而，列车外，轨道边，芳草碧连天，一个毫不相干的家伙居然不同意咱俩的意见。
他说出了和我们的测量相距甚远的一个时速：130英里。
理由是，他看见火车以100英里的时速前进，我击出的那个球在此基础上，以30英里的时速继续向前飞去。
所以，根据小学一年级算术，球速是100+30=130。
刚好咱俩也上过小学，所以相视点头，作会意状，一致同意了他的看法。
同一件事，总是有两个完全不同的答案。这种事（不是这道题）要是在咱国高考中出现，被标准答案一票否决，岂不是坑爹坑爷坑老祖？
究竟哪个是对的？
牛顿教导我们，要搞清楚球的速度，你得先说清楚，它是相对于火车、地面、见到城管的摊主，还是神七？总之“参考系”不同，得出的结果就不同。
这说明什么？说明两个问题：
第一、这个理论，对光也应该成立。所以，你说光以固定的速度旅行，首先必须说清这“固定”速度是相对于什么东西来测量的，只有参照物“静止”，光速才可以“固定”。
第二、既然所谓静止、运动、速度都是相对的，是根据参照物而定的，那么，只要有运动的物体，就不存在绝对静止的东西。
问题来了，既然没有绝对静止（固定）的东西，也就是不存在“固定”不动的参照物，那么，光的固定速度从何而来？
矛盾了不是？