对颜色现象的系统解说至少可以追溯到亚里士多德(Aristotle) 那里。在《天象学》中,亚里士多德认为,颜色产生于日光与云影的混合:当纯白光穿越介质时,受到不断的调整,就产生了各种颜色。每种颜色的力度或强度与其光亮程度是等同的:红色最接近于白色,然后依次出现绿色、紫色及其它颜色。亚里士多德认为,红、绿、紫是三种基本色,而其他颜色只不过是三种基本色的进一步混合。所以,各种颜色至少可分为三个等级:首先是白与黑(光明与黑暗) ;其次是红、绿、紫;再次是黄、蓝等其他颜色。
中世纪的光学尽管在对虹霓现象的理解上与亚里士多德有所不同,但是对他的颜色学说并没有提出任何挑战。亚里士多德的颜色理论是如此密切地与常识联系在一起,以致不太可能对此提出质疑,或者改变这一理论。牛津大学首任校长格罗塞特(Robert Grosseteste) 就把颜色定义为光与介质的混合。大阿尔伯特(Albertus Magnus) 尽管不同意格罗塞特关于虹霓形成的理论,但他关于颜色的观点也基本上重复了亚里士多德的理论。甚至直到牛顿的老师巴罗(John Barrow) 开设光学讲座时,也仍然承袭了传统的颜色学说———各种颜色是纯白光受到黑暗介质的调整而产生的。由于传统的调整说坚持颜色存在于相反的两极———光明与黑暗( 或白与黑) ———之间,而这两极都无法被客观地测量,因而这个理论内在地具有不能加以数学化处理的特征。
颜色理论的转变开始于笛卡尔( ReneDescartes) 。笛卡尔宣称,颜色只不过是外部世界的局部运动在我们的视觉神经中引起的感觉而已。由此,笛卡尔把各种颜色现象纳入光学研究的领域,指出颜色现象同样服从于光学原理。在他所著的《气象学》(Meteorologica) 中,笛卡尔天才地将正弦折射定律运用于对虹霓现象的研究。然而事实上,笛卡尔更多的是把逍遥学派的术语进行了机械论的替换。比如,颜色的强度或力度被替换成以太小球的旋转速度。尽管笛卡尔是以机械论哲学的术语来探讨颜色现象,但很大程度上仍保留了定性分析的旧传统。特别是,他从未质疑过亚里士多德理论的核心部分:光在原始自然状态下是纯白色的,白光通过介质传播并为介质所调整,由此而产生颜色。
第一次对光的调整说提出质疑和挑战的,不是别人,正是牛顿这位近代科学的巨擘。在1672 年的一封致英国皇家学会的信中,牛顿提出了一套全新的理论。通过观察三棱镜下所见物体带有彩边的现象,牛顿提出,引起不同色感的光线或许本来就不同,而且以不同的角度被折射。牛顿的最初实验是用三棱镜把一束光的谱线投射到屋子后墙上,从墙到三棱镜的距离足以使光线分离开来,并形成光谱。然而问题在于,光的调整说对牛顿这个实验中的光谱也同样可以给出一个解释:光谱的颜色是白光在三棱镜下产生的调整色。为此,牛顿专门设计了那个著名的“判决性实验”( Experimentum Crucis) 。这个具有两套狭缝与三棱镜系统的实验表明,光谱中的有色光穿过两个狭缝到第二个三棱镜被折射,其折射角度与第一个三棱镜上的相同。并且,第二个三棱镜在任何情况下都不会引起进一步的色散。由此,牛顿的结论是:白光是由各种折射率不同的光线复合而成的,这些光线作用于眼睛引起不同的颜色感觉。颜色不是由于白光被调整后新出现的,而是由于原本就组成白光的各种光线被分解开了。“颜色是在不同折射率的光线中的一种原始的、天生的性质”。
牛顿的颜色理论首次发表时,人们普遍感到难以理解。两千多年来,人们一直认为白光才是单一的、原始的光,而今牛顿却把它颠倒过来:“有两类颜色,一类是原始的、单一的,另一类是由这些原始颜色复合而成的”,而白光就是由各种原始颜色按适当比率复合而成的。这个观点一经发表,当时的一些著名科学家,如胡克(Robert Hooke) 、惠更斯(Christian Huygens) 等人立即予以驳斥。他们承认牛顿的实验表明了一个事实,即:每种颜色都与某种特定的折射率相关联。但是,对于牛顿所坚持的白光是复色光的观点,他们认为这是无法从实验结果中推导出来的,充其量只是一个假说而已。
本文摘自：
《自然辩证法研究》2004年7月 颜色理论之争的背后 作者邬波涛