神说要有光
就有光了
上帝就是光
在各种文化中光明和神明
光明和创造都有密不可分的关系
光是色彩
光是能量
光是生命的燃料 灵魂的粮食
光启发艺术，宗教
以及科学
光保守浩瀚宇宙的奥秘
千百年来人类一直想解开 光的奥秘
寻找上帝本身的特质
祸哉，那些称恶为善 称善为恶
以暗为光，以光为暗的人
这是企图了解光的 漫长追寻的故事
因为它可以带领我们了解上帝
特别的是我们看到开明 以及现代科学本身就是
从企图了解光的本质的 这种宗教追求演变出来的
光旅历程 （要有光）
探索光的奥秘的旅行 两千多年前从西西里展开
这个光明的岛屿是很多 最著名的希腊哲学家的家乡
他们率先提出光的本质 是什么这个问题
以及我们如和看待光？
对希腊思想家来说 光是很迷人的事
因为它提供了整个 宇宙结构的线索
光好像充满所有空间 而且允许我们洞悉世界
希腊人探索光所发现的答案 改变了全世界
希腊人生活在沐浴光明 的世界里
可是要了解光，要把光 带进理性的领域
就必须把周围的光 以某种方式抽象化
只选择外观和现象 特别或是奇怪的光
例如遥远的物体为和 显得比较小？
为什么把物体放进水里 形状和位置就完全改变？
思考这些特定的问题 和这些特定的谜之后
希腊哲学家使我们对光 的了解有了很大的进展
还有光和眼睛，，心灵以及 周遭世界之间的关系
关于光和视觉的第一套 完善理论要归功于
在冒着烟的巨大艾特纳火山 山脚下生长的
一位西西里富豪
他叫做安比杜克勒斯
安比杜克勒斯是西西里 哲学家，物理学家和诗人
生活在两千五百年前
安比杜克勒斯相信 自己是在神的启示下
揭露光和大自然的特质
安比杜克勒斯提出 奇特的想法
他认为我们能看见东西 是因为我们的眼睛
发出光线碰到物体
这套理论很有道理
这就像是灯塔模式
我看到东西是因为我的 眼睛有东西射向它们
我的眼光碰除到东西时 它们就显现出来
乍看之下，这套理论 好像很疯狂
但是这种眼睛有光线 流向物体的想法
后来成为希腊数学家 和哲学家们的基础理论
依据它创作出我们 最重要的一些
关于光、视觉和光学的理论
其中还包括著名数学家 欧几里德
欧几里德利用安比杜克勒斯 的理论
发展出光学方面最重要 的突破性了解
这是欧几里德特别 注重的一个例子
离眼睛比较远的物体
为什么看起来比近的物体小？
我们，心里明明知道远方的 柱子比手指大多了
但看在我们眼里就和 我们眼前的手指一样大
欧几里德想出一个很好的解答
眼睛，指尖跟柱子顶端 必定在同一条直线上
眼睛发出的光线必须是 一直线才能够这样
这是基础上的突破
第一次可以用数学这门新科学 解释和预测光线
这个了不起的发现显示
直线和三角形的几和学
可以完全解决世界上的 光和视觉方面的问题
解决光学问题有很深远的影响
它以太阳和星辰的位置为基础 使航海成为精确的技巧
希腊航海家们打开了 新贸易路线
希腊文化和学术甚至主宰
东方的印度已知世界
但没有东西是永久不变的
希腊哲学家获得伟大成就之后
全球陷入一片危机
地中海世界饱受战争 侵略和毁灭的摧残
图书馆被烧毁 学术团体被解散
被北非征服之后西西里岛 很快就受到伊斯兰教统治
因此现代光学理论开拓者 是一位伟大回教学者
我认为是不足为怪的事
他的名字叫做艾尔哈萨姆
但他以艾尔哈森闻名西方世界
艾尔哈森在光学和视觉原理上 的发现是有史以来最重大的
奇特的是探讨光线奥秘之旅
是在暴君统治下在 条件不利的河流上展开的
历史上有很多聪明人都想替 强大的宫廷和政府工作
艾尔哈森的生涯很符合这种历史
他在西元十世纪 在巴斯拉出生
他的谋生方式是每年抄写
伟大希腊数学家欧几里德的 全部几和著作
然后贩卖手抄本换取现金
因此他对直线和运动特性 的了解不输给任和人
艾尔哈森在稍微古怪 但权势极大的
开罗卡里发艾尔哈金的 宫廷里找到工作
艾尔哈金鼓励学术和技术
因为他想控制周围世界的一切
他想到世界上还有他指挥 不动的东西就受不了
卡里发真正想控制的是尼罗河 全埃及的财富来源
卡里发命令艾尔哈森 阻止尼罗河泛滥
如果他失败，就必死无疑
艾尔哈森当时当然没有
很多欧洲国家目前拥有的 潮水控制和防洪现代科技
他知道他被打败了
因此想出一个狡猾的主意
他假装发疯，希望这样一来 或许能逃过卡里发的愤怒
但他的计划并没有得逞
艾尔哈森被关进大牢里 被关了十几年
他在警卫看守下坐在黑暗里
开始思考他能看到什么 以及不能看到什么
后来他对光明和黑暗着了迷
艾尔哈森开始察觉 能够看见是因为
眼睛发出东西碰到视线内的 物体这个想法有问题
这是他遇到的明显问题之一
在黑暗里坐久之后，眼睛 突然看太阳会很痛
在黑暗里待了很久之后 凝视太阳的确非常痛
艾尔哈森认为如果光线 真是从眼睛发出的话
不应该引起这么大的疼痛
他开始拼凑出一个 完全不同的解释
艾尔哈森的伟大新想法是
我们能看见东西是因为
外界的光线通过空间 直线进入我们的眼睛
他推翻了大家已经接受了 一千多年的理论
不过如果光线不受眼睛控制
那么我们看到的物体 如和把光线反射到眼睛里？
艾尔哈森发觉镜子的作用 就是很好的线索
镜子显然会反射光线
艾尔哈森仔细研究镜子 反射的图案之后
证实了他的想法，那就是…
光线照射镜子的角度 跟反射的角度相同
这里有对称关系
这就好像球撞到墙之后 反弹的情形
因此光线是直线的想法
跟反射定律基本几和学 的基本了解有关系
艾尔哈森的天才让他了解
光线除了从镜子上反射之外 还会从物体上反射
他计算出光线最重要的性质 反射和折射的精确数学定律
从眼镜到太空望远镜 一切都要遵守这些定律
艾尔哈森入狱十二年后 卡里发死亡
艾尔哈森重获自由
他不眠不休的让想法更精细
他的七大册著作成为 光线和视觉的基本教材
他的洞察力促成了整个 现代光学这门科学
光线转变了，现在要遵守 数学法则和定律
光线离开抽象领域 进入真实世界
艾尔哈森逝世后两世纪
好战的基督徒在地中海 动员对抗伊斯兰教徒
神圣基督教会决，心展现 它的神圣权威
窃取伟大伊斯兰学者的作品
以及利用艾尔哈森的突破 增进基督教对光线的了解
在西元一千年到 一千两百年之间
基督教会对光线的兴趣
不只是单纯的想促进 对自然的了解
而是把它当作控制和启发 教徒的工具
对中古时代的基督教会而言
光明和神圣有非常强烈的关系
光明是世界上首先出现的东西
上帝说过“要有光”
同时光也成了基督教宣扬 信仰真理的戏剧化工具
教堂用烛光照得灯火通明
也用彩色玻璃呈现得五彩缤纷
基督教学者研究色彩 以及制造色彩的方式时
他们所发现的事成为 教会有史以来
最恶毒的争论之一
事情要从罗杰培根说起
他是西元十三世纪的 芳济会修士
培根是西方第一个真正研究
伟大伊斯兰光学权威 艾尔哈森作品的人
培根开始研究玻璃对 光和色彩的影响
培根努力思考西元十三世纪 的新玻璃技术
有了最了不起的突破
他开始发现弯曲的玻璃
会改变所看到的物体的形状 以及大小
培根记载新发明的眼镜
弯曲的玻璃镜片
使远处的物体显得很近
使小东西显得很大
光，玻璃和色彩的新宇宙 展现在他面前
培根不只是观察和模糊的 思考
光线如和在自然界运行
他还把它带进工作室里
实验光的各种独立特性
他观察光线如和在水中 或透过玻璃变形
他还注意到阳光照射到水滴时
似乎能产生跟彩虹一样的色彩
培根像是对彩虹着了魔
但是他的执着已经到了 异端邪说的边缘
在圣经创世纪的后半部 基督徒们读到
除了特选的少数信徒外 大多数人被大洪水毁灭后
上帝在天上做了圣约的记号
誓言他不再让毁灭 降临在他们身上
彩虹代表信徒和神之间 的这种特殊关系
但是培根却不得不用逻辑 和理智解释彩虹
他让群众大为惊讶
他含一口水在嘴里然后 在阳光下喷出一道弧形时
以实验方式复制出天上看得到 地上也看得到的色彩
罗杰培根突然顿悟
上帝的神奇彩虹也必须遵守
跟艾尔哈森发现的反射律 相同的数学定律
危险就在这里
培根逾越了各种界限
他用自然原理解释神迹
这对培根来说是宗教自杀
你因为否认神迹
宣称发生的一切事迹 都是自然律的结果
我们要把你从这里带到 囚禁的地方
培根遭到逮捕后 被关进巴黎的监狱里
他在那里被关了二十多年
他被锁在牢房里 但他继续研究和写作
罗杰培根被释放之后 不到两年就死了
虽然教会不遗余力的 压制他的作品
但是他的思想流传下来了
他不但形容彩虹是光线在
个别水滴中反射和折射 所形成的结果
他还研究如和利用玻璃镜片 改善视力
后来大家把培根尊称为 神奇博士，了不起的导师
但是培根这样的宗教学者
也让教会陷入自作自受的 危机里
天主教会陷入危机
几百万信徒叛教并且 抗议教皇的权威
这场激烈斗争牵扯到 复活节的时刻
对天主教会来说 控制历法和一年的节庆
是最重要最明显的象征
显示它的控制力，合法性
以及上帝给它的启示
结果却是驾驭光线的技术
让教会解决了在沦陷，混乱 的世界里恢复秩序的问题
对基督教会来说
每年的历法以基督教最重要的 复活节为中，心
所有基督徒都在复活节这天
纪念全世界陷入一片黑暗 的特殊时刻
纪念上帝之子的死
以及他神奇的在光明中复活
教会订定的复活节
是春天第一 个满月后的第一个星期天
无法预测复活节来临的时刻 使天主教会陷入一片混乱
因为没有方法精确计算 未来的春分时刻
因此迟了几星期才 庆祝复活节
没有能力精确说明复活节 的日子
成了教会无能的明显证明
教会需要一种能精确计算 春季和时开始的方法
从十六世纪开始，所有大教堂
都变成了时间和光线的机器
这是把教堂变成 太阳时钟的方法
在教堂的高墙上钻一个洞
正午太阳在头顶时 阳光会从洞里透进来
从洞里透进来的光线
在教堂地板上南北向排列的 长铜条上形成一个光点
冬天正午时的太阳还很低
因此阳光形成的光点会 落到铜条的北端
然后在一年当中这个光点 会不断往我们这边的南边移动
一直到仲夏为止
到秋天又移回北边 移到铜条的北端
天文学家和教士们最关，心的 是这一点
这一点决定春分的日子
白昼跟夜晚同样长的那一天
这个位置决定春分的时刻 也就是复活节满月的时限
详细纪录每年春分时间后
观察者发现有固定模式 开始显现
他们可以用这种模式 非常精准的预测
未来几世纪中每一年的 春分时间
对教会来说，好像已经恢复了 秩序和教会的权威
但是维持不了多久
因为这时正在酝酿大紧张
教会耗费大笔财富 研究光线和太阳
研究行星和天文时间
但是出现了新偏激思想家
挑战太阳绕着地球运转的想法
这样做威胁到罗马教廷的 圣经赋与的神圣权威
为宇宙本质争执得如火如荼 的时候，出现了两个人
他们用光和色彩当武器
要一劳永逸的解决这个争端
天主教这边的是笛卡儿
对抗他的是牛顿
教会需要证明教会说的 话是真理
认为他们的一套理论是 没有人能够争辩的
教会需要一个悍卫信仰的 知识份子
笛卡儿把宇宙比拟成 一个巨大机器
上帝创造的这个机器要按照 一套可预测的规律运行
笛卡儿相信这套想法 是教会无懈可击的理论
他说上帝像是终极钟表匠
他的这点论述真正依赖的是 他对光的了解
他认为可以透过机械论 完全了解光线
笛卡儿证明机械论的着力点
完全集中在他认为是最佳 光学仪器的眼睛上
如果他能够证明眼睛是机器
那么他的论点是这就足以 证明他的整个理论
这里有一枚母牛的眼球
我要切掉…
周围多余的组织
这也就是笛卡儿必须做的事
他说他是刮除组织 但我要用一把剪刀
我要在眼珠上剪几个切口 以便取出眼球晶体
我只是要把眼球晶体 跟虹膜周围的组织分开
现在可以看到眼球晶体剥落了
我要把它放进培养皿里
我这里有一张笛卡儿的划像
我们来…
看看笛卡儿的划像
看我透过眼球晶体能看到什么
笛卡儿第一次真正展示眼睛 视网膜看到的是倒立影像
在此之前有关视网膜如和 侦测影像的理论很多
但是从笛卡儿的作品中 我们现在当然知道是倒立影像
不过我们看到的不是倒立影像
因为透过跟大脑的连接 中柜系统替我们矫正了
因此我们实际看到的 还是正的影像
笛卡儿用公牛眼睛做的实验 是真正的突破
笛卡儿获得了眼睛的确 是机器的证据
笛卡儿可以用这个证据回答 当时最复杂的问题
他甚至能够解释色彩的奥秘
在笛卡儿的机械论宇宙里
光线是旋转的粒子
白色粒子旋转的快慢不同 就会产生色彩
因此笛卡儿理论的关键点是 白色是纯色
色彩只不过是暂时 被扭曲的白光
上帝创造的井然有序 有系统的机械宇宙
正是罗马教廷需要的东西
可以用来重申只有天主教会 真正了解宇宙运作原理的说法
不过教会的胜利很短暂
在海峡另一边的英国新教徒 对笛卡儿和罗马教廷
狂妄自大宣称拥有全世界 的智识，感到群情激愤
牛顿这样的人 反对笛卡儿和他的看法
牛顿会从天主教会手中 把光线的知识抢回来
但是他自己也承认
他对光线着魔已经到了 快把自己逼疯的地步
为了找寻一个影子
我牺牲了我的内，心平静
真正有实质的东西
牛顿在1660年初 以年轻学子身分来到剑桥
他真正有创意的科学，哲学 和宗教思想都是在这里形成的
光线对牛顿意义重大
他几乎把光视为神圣的科学
有一个神明
他创造一切
一切都在他的权威之下
因此我们必须…
敬畏他
1664年才二十一岁的牛顿
开始研究光和视觉
牛顿当时的名声跟现在一样 是一个极端孤僻的人
他的朋友很少，充满强烈敌意 而且精力过人
牛顿最初思考光和色彩
是极端的自我省思所促成的
他好像把注意力转移到内，心 转移到自己的，心灵里
他会连续凝视太阳几小时 然后把自己关在黑暗的房间里
然后只凭意志力企图 把太阳的影像叫出来
然后他的自我实验变得 更戏剧化
他想知道我们看到的影像
是否因为有压力而有所不同？
是否因为有东西压迫眼睛 而不同？
我们思考或是做梦时 看到的影像是否不同？
因此他把一根木针放在 眼球和眼眶骨之间用力压
牛顿发现这样做的时候
在眼睛焦点上方会出现 一些彩色的圆圈
而这些彩色圆圈的顺序 正好跟彩虹颜色的顺序相同
牛顿对这些现象的细微末节 都很专，心，很注意
即使有伤害自己眼睛的危险
他很想知道能不能把
出现在自己眼睛，自己 脑海里的光学现象
呈现在外在世界里 让其他人也能够看到
牛顿认为用三棱镜，凹凸镜 和镜子就可以办到
牛顿只有一个目标
他想让全世界看到
笛卡儿关于光和色彩的 机械论完全是一派胡言
现在有某位先生宣称
色彩是机械的
只是三棱镜把白光变成彩色
但是这种理论不但不充分 而且难以理解
牛顿在窗帘上开了一个 很小的洞
让一束光线照到对面的墙上
然后用三棱镜拦截太阳光束
他很仔细的调整三棱镜的位置
让阳光进入三棱镜的角度 跟离开的角度完全相同
最后经过好几星期的努力之后 他终于有了突破
牛顿所做的是制造出 一道人工彩虹
而他为阳光的彩色影响 发明了‘‘光谱’’这个字
牛顿首次精确的测量出 太阳光束的色彩
几世纪之后我们对光谱的了解
扩大到X光，无线电波 紫外线和红外线
甚至可以让我们知道 恒星是什么组成的
但是对牛顿而言 这只不过是起点
光谱是他为神圣光线的本质 作战的主要武器
我的说法不是用假设来 解释光的本质
不像以前的很多人那样
而是用实验来理性的证明
牛顿最重要的实验后来被称为 关键实验
拉丁文叫eXperimentumcruces
牛顿认为他找到 绝对的示范
能够证明笛卡儿所说的 色彩来源完全是胡说八道
如果能证明他的理论是垃圾
那么笛卡儿的整个哲学 都会被粉碎
那么…
这也就是牛顿追求的目标
笛卡儿和他的同路人所宣扬的 坏宗教会被一扫而空
这一切全都维系在一个问题上
白光是纯的吗？
三棱镜造成的彩色真的是 像笛卡儿说的只是调整白光吗？
牛顿为了试验这个假设 在布幕上钻了一个洞
只允许光谱的红光部份通过
现在是见真章的时候了
如果笛卡儿说得对
那么第二个三棱镜会改变红光 产生新的色彩
但是如果牛顿说得对 那么红光还是不会改变
因为红光通过第二个三棱镜时 没有发生变化
牛顿的关键实验显示 三棱镜不会调整色彩
它只是显示色彩，例如红色 是基本色
而白光是不同的色彩合成的
我的观察虽然好像有矛盾 但是很清楚
每一种不同的颜色才是纯的
而白色才是它们混合而成的
牛顿在1704年出版他的 关于光和色彩的伟大著作
这本书几乎立刻被公认是 现代实验哲学最伟大的作品
光的本质不再容人置疑的时刻 终于来临了
刚开始只是为了光的神圣本质 发生争执
结果变成非常非常伟大的事
牛顿坚持对光的任和探讨
都必须以严格的实验 和观察为基础
使开明时代的黎明来临
这种开明最后孕育了 现代科学的世界观
人类创造了科学
在科学照明下，世界的相貌 永远改变了