克里斯蒂安·惠更斯—

巴洛克时代的阿基米德

始于16世纪末的巴洛克时代也经常被称为“好奇”的时代，这里说的好奇主要指人们对科学的好奇。1620年，英国政治家和哲学家弗朗西斯·培根提出了“知识就是力量”的口号，并要求学者们摒弃古代的“胡言乱语”，通过实验研究使其研究成果给人类带来实际的用处，他的这一号召得到了广泛的响应。伽利略早就开始了他自己独创的实验，他的助手托里切利通过实验室实验进一步拓宽了认识自然的途径。通过实验室实验来解开自然之谜的研究方法当时在英国特别盛行，玻义耳和胡克等人以实验研究而名扬欧洲，法国则以纯思想的科学见长，笛卡儿（1 596—1650）便是这一科学类型的杰出代表人物。

■克里斯蒂安·惠更斯。彩色蜡笔画，1666年，贝尔纳·瓦扬（1632—1698） ，荷兰福尔堡克里斯蒂安·惠更斯博物馆

荷兰人克里斯蒂安·惠更斯是介于上述两种类型之间的科学家，他认为必须创立一种如培根所设计的“自然哲学”，以便弄清重力、热量、冷、磁场引力、光和颜色是什么。惠更斯是1666年成立的巴黎科学院的第一批院士，在巴黎科学院创立之前，欧洲其他地方已相继成立了许多研究机构和团体，例如1652年在斯韦因富特由从事自然研究的医生成立的研究协会、意大利科学家在佛罗伦萨成立的实验研究院和1662年在伦敦创立的英国皇家学会，这些研究机构和团体的成员都意识到了相互交换研究和发明成果的必要性和重要性。另外，新世界的相继发现使原有的边界向东西方大大扩张，这也要求加强信息的交流，对烙有中世纪印记的狭小的世界观进行更新和扩充。17世纪初发明的显微镜和望远镜大大拓展了人们对微观世界和宏观世界的认识，这些发明与荷兰人安东尼·范·列文虎克（1632—1723）和克里斯蒂安·惠更斯密不可分。列文虎克是一位业余的科学爱好者，对显微世界非常有兴趣，在透镜磨制方面极具天才。有一次他读到了英国物理学家罗伯特·胡克（1635—1703）介绍用新研制的显微镜得到的观察结果的书，受到了很大的启发，于是他就将自己作为一名布商经常使用的用来数线头的放大镜进行磨制改进，最后制造出了能看到毛细血管血液流动、嘴和胃里的细菌、螃蟹和虾的复合眼睛、心肌纤维、鳗鱼繁殖的过程和人的精液的显微镜。与列文虎克的显微镜相比，结构繁琐的胡克显微镜只能是望尘莫及了。在给英国皇家学会的13封信里，列文虎克对现代显微技术做了精确的阐述。

自然发生学的终结

列文虎克革命性的观察给“自然发生说”以致命的一击。他的观察表明，任何生物都诞生于胚胎细胞，再小的生物也有器官组织，从而驳斥了认为有生命的生物体是通过污泥和无生命物质的腐烂过程而形成的观点。当然，列文虎克也难免有谬误的地方，例如他相信自己在男人的精液细胞中看到了缩微的未出生的人。

■克里斯蒂安·惠更斯在制作第一个摆钟。木版画1880年前后

荷兰数学家、物理学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯是望远镜技术的先驱。借助斯涅尔光学定律，惠更斯第一次计算出了光线穿过透镜的路径，从而大大改进了望远镜的性能。惠更斯借助先进的望远设备发现了土卫六和悬空的土星光环，在当时的天文学界引起了一场轰动和激烈的争论，因为在惠更斯之前没有谁能拿出如此惊人的物证。惠更斯对光传播理论也做出了巨大的贡献，今天，人们在光学教科书中还能找到惠更斯原理。惠更斯认为光是以“波”的形式存在的，他的这一主张当时没能与牛顿的粒子理论相抗衡，牛顿认为光是由微小的粒子组成的。

■克里斯蒂安·惠更斯亲手绘制的“火药动力机器”。惠更斯与医学家和物理学家丹尼斯·帕潘（1647—1712）一起研制一台气动机器，这台机器有一个开口的汽缸，汽缸里有一个可移动的活塞，活塞里的火药点燃后就会通过燃烧使活塞产生负压，从而使空气压力向下推动活塞并提起一定的重量。在尼古拉·奥托（1832—1891）发明内燃机前200年惠更斯和帕潘就已经离内燃机很近了，帕潘后来又发明了蒸汽压力锅

在进行天文观察时需要用精确的方法来计算时间，惠更斯为此设计制作了第一个摆钟。摆钟的节奏一般取决于钟摆摆动的时间，而钟摆摆动的时间又取决于摆长。惠更斯成功地使钟摆在不受摆幅影响的情况下保持相同的摆动时间，从而制造出了当时计时最精准的摆钟。就像他设计的摆钟一样，惠更斯总是能很好地将理论和数学思维与实践紧密地结合起来，这种理论和实践的结合也是阿基米德的一种品质，所以人们常常将这位荷兰科学家与古代的数学家阿基米德相提并论。作为一名科学家，克里斯蒂安·惠更斯在世时就受到了人们的敬仰，1663年他被接纳为英国皇家学会会员，在巴黎，他是法国科学院的重要成员。他虽然一生从事科学研究，但并不是一个学术上的隐士，他曾给当时的美貌女人留下了许多诗篇。就像开普勒一样，克里斯蒂安·惠更斯也遐想在月球上的生活，并在类似科幻小说的《上帝的世界》一书中描述了他对月球生活的想象。

克里斯蒂安·惠更斯

生平与学术生涯

克里斯蒂安·惠更斯于1629年4月14日出生在荷兰的海牙，父亲是一位外交官。十六岁以前，惠更斯接受私塾教师和父亲的教育，十六岁后他开始在莱顿和布雷达攻读法律和数学。1649年大学毕业后惠更斯陪父亲赴任走遍欧洲。惠更斯的早期著作主要涉及数学问题，他很早就对望远镜表现出了浓厚的兴趣，通过对测时和测角方法的改进他制作出了先进的望远镜，并用它发现了猎户座大星云、土卫六“泰坦星”（“泰坦”的名字源自惠更斯）和土星光环。在天文上的重大发现和摆钟的制作很快使惠更斯享誉欧洲，1661年惠更斯来到英国，1663年他被接纳为英国皇家学会会员。1666年法国国王路易十四邀请他担任法国科学院院士，在巴黎，惠更斯积极参与法国科学院的工作，直到1681年返回海牙。在这期间，他发表出版了《论摆钟》 （1673）一书并完成了对光学问题的大量研究，1690年他的《光论》著作问世。由于健康的原因（同时也许受政治条件的限制），惠更斯于1681年返回海牙。在海牙，惠更斯继续与牛顿的粒子光学理论展开论争，并写下了一部幻想小说。克里斯蒂安·惠更斯于1695年7月8日在海牙与世长辞。

相关知识光的折射

光在遇到水中的空气时，光线就会发生变化。在一个一半在水里一半在空气中的物体上可明显地看到光线被“扭折”的现象，在物理上人们把这种现象称为“折射”，光在传播的介质（空气、玻璃、水等）发生变化时，就会出现这种折射现象。光的折射现象类似人在滑旱冰时从沥青马路上滑到草坪上时的情景，当一个人滑一双四轮直线冰鞋以倾斜的角度从沥青马路换到草坪上时，先到达的那双冰鞋会被刹住并引起旋转，直至第二双鞋也到达草坪，滑冰的人才能重新直行，但其速度降了下来，因为草坪的摩擦系数要大大高于沥青路面，“扭折”（折射）的程度取决于两个不同的滑动速度之间的关系。光波在从一个介质（例如空气）换到另外一个光学致密性更强的介质（例如玻璃）时也会产生类似的效果。光线的入射角和折射角是以什么规律变化的，即光线是怎么折射的在几百年的时间中一直是困扰科学家们的谜，托勒密就曾对此作过研究并提出了相关的理论，但他的理论并不完备。1620年，荷兰数学家和物理学家斯涅尔（1580—1626）通过其著名的光学折射定律才找到了两者之间的关联：入射角正弦与折射角正弦的关系是一个常数，后来人们把这个常数称为折射系数。笛卡儿也曾在1637年就此发表过一篇文章，但没有提到斯涅尔。克里斯蒂安·惠更斯掌握了这一光学定律，并用它来计算复杂的透镜系统。

推荐

阅读：

《上帝之眼——望远镜和探索无限的漫漫征途》， Richard Panek著，München 2004

《观星者》， Jamal Mahjoub著，München 2002

《光论》，克里斯蒂安·惠更斯著，蔡勖译，北京大学出版社2007

视听：

《星辰》（第五乐章：《土星》），管弦乐

点评

巴洛克时代是一个“好奇”的时代，是一个科技创新和视野开拓的时代。惠更斯和列文虎克用望远镜和显微镜打开了一个前人没有研究过的世界。