（9）

当法国军队通过村子的时候，Arago兴奋极了，他时时刻刻都要混进队伍里，要去战斗。（这一点废人甲YC是没有足够的勇气完成的。）最后终于给他逮到了一个巨大的机会-有五个西班牙骑兵在撤退的时候，落了单。Arago赶快捡起了地上的长矛，向一个当官的脸部刺过去。对方没有留意，被划伤了，赶快拿出刀准备教训一下这个小屁孩。结果，乡亲们闻声赶来，将几个西班牙兵抓了俘虏，当然，7岁的Arago也声名鹊起。

所以，物理学家总是些有点病的人，他们对战斗总是有莫名其妙的渴望。他们或者捍卫什么，或者反对什么，从来也没有考虑过自身的实力和外界的压力。（http://skullsinthestars.com/2012/01/16/francois-arago-the-most-interesting-physicist-in-the-world/）

Arago的一生，是战斗的一生。在光学上，他因为参与了关于波动理论建立的所有重要战斗而被铭记。

（10）

1810年，Arago决定测量光行差，以便检验牛顿的关于光的微粒假说（corpuscle theory of light）。

现在我们详细说说，牛顿是这样看构成光的corpuscle的：这些corpuscle极为细小，由热的东西发出来，运行速度极快（提醒一下，在牛顿写他的《optiks》的时候，Roemer已经测量了光速。见http://blog.sciencenet.cn/blog-731678-782377.html）。这些corpuscle和其他别的东西一样，也会受到类似万有引力的吸引力，并且在引力的作用下，沿弯曲道路前行。我们之所以感觉不到光走了弯曲的路径，那是因为光太快了！但是，按照牛顿的想法，有一个现象正好说明光是受引力作用的，那就是光的折射。当光从以太中穿出进入空气，那实际是以太和空气的之间的引力平衡，因此进入那一刻，由于引力的巨大作用，光垂直于界面的速度分量突然就加大，光的运行路径突然拐弯，就折射了；同样的道理，当光从空气进入水中，光也会出现类似的偏折。反过来，如果光从密度比较大的物质进入密度比较小的物质的话，光就会在分界面垂直的方向上减速，发生与前一类折射完全不同的折射：光的折射角比光的入射角要大。（Newton，Optiks，4th ed,p371,只是说吸引力，不一定是Gravity。）

简单地说，光从光疏媒质进入光密媒质，光的速度将加大；而折射现象，实际上是个粒子速度改变的现象。

所以，Arago推论，如果远处的星星在动，而且星星的巨大质量对光有吸引力的话，那么不同的星星的光到达地球的速度应该不一样。这个不一样的速度虽然比较难观察，但是如果让光通过密度比较高的物质，我们自然就会将这个不一样的速度的效应放大，最后就可以观察到光行差对不同星星结果迥异。（而至于Arago为什么会相信远处的星星在动，那是他相信了Michell和Blair的理论和工作，见Christoph Lehner.etc,

Einstein and the changing worldviews of physics ,Ch2,p27-29)。

这个效应的放大器非常容易选，那就是棱镜，既然牛顿用棱镜可以折射出七彩阳光，那么棱镜也可以用来放大牛顿所谓的“速度加大“的效应。因此，Arago将棱镜放在望远镜上面，先测量一次星星的光，记下星星在天球上的角度位置；然后，再取走棱镜，再测量一次同一颗星星的光。同样记下星星的角度位置。将两次测量结果进行比较，看一看两次测量结果的角度差。

结果，很不理想。Arago比较了不同星星相应的角度差，发现这些角度差的差异只有18‘’，远小于仪器的测量误差。看来光的速度没什么变化。（G. Spavieri and G. Contreras,IL NUOVO CIMENTV,V91B,N2,Feb.1986）

（11）

至少，牛顿的假说非常值得怀疑。

而那时已经传到欧洲大陆的Thomas Young的学说，也不太靠谱。因为在Young的波动学说里，以太是太空中唯一可以传递光的波动的媒质。为了对付各种物体在太空中运动而不至减速，Young只好和牛顿一样假设，以太如果碰到密度比较大的物质，比如水或者玻璃，它将渗入水或者玻璃中，和他们一起移动，那所谓光行差现象，只要穿过了足够厚的高密度物质，就会消失掉。但是在Arago的实验中，光行差依然存在。

Arago百思不得其解，最后找了个相对地球有高速运动的星体应该发不可见光的勉强解释。（http://skullsinthestars.com/2008/07/05/what-a-drag-aragos-experiment-1810/）

（12）

1800年代的法国，光学理论的蓬勃发展，有一个重要起因—18世纪末，英国化学家William Hedy Wollaston（http://en.wikipedia.org/wiki/William_Hyde_Wollaston）已经通过矿石的研究，肯定了Huygens对冰洲石（Iceland Spar）的结构的解释，即认为冰洲石的“分子”是椭圆形，所以对光有双折射的现象。（图1）所以Huygens的理论又被从故纸堆里找出来，Laplace（http://en.wikipedia.org/wiki/Pierre_Simon,_Marquis_de_Laplace）还把它翻译成了法文。（Jed Z. Buchwald，The Oxford Handbook of the History of Physics，451-457,）

而研究双折射的重要科学家，是马吕斯（http://www.encyclopedia.com/topic/Etienne_Louis_Malus.aspx），正是他创造了“偏振”（Polarization）的说法。他认为光束是一根根的“光线”构成，而这些“光线”，每一根都有个偏振方向，所谓双折射，就是某些物质让某些偏振方向的光线过得快些，另一些过得慢些而已。马吕斯观察和解释了一系列的偏振现象，并且都可以定量计算。因此，在当时的光学世界里，享有盛誉。

25岁的Arago利用马吕斯的理论解释了牛顿环的颜色情况，并且解释了颜色偏振现象，很是得意。不想突然冒出个Biot（比奥，就是那个提出比奥-萨法尔定律的比奥）（http://en.wikipedia.org/wiki/Jean-Baptiste_Biot）抢先发文章，结果Arago只好请求调查。调查的结果，Biot输了，但是Biot在1813年还是把文章发了。

正在恼火间，1815年，Arago收到一封长信，寄信人是Fresnel（http://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel）。Arago惊奇地发现，Frenel这样一个正业是土木工程师，利用业余时间研究光学的民科（民科，又见民科！），居然作出了漂亮的光的波动理论的创新。

当然，民科有民科的缺点，Fresnel并不知道Thomas Young的工作。在Arago的参与下，Fresnel和Thomas Young彼此通了信，彼此都把对方的工作赞美了一番，而且都说对方的工作是首创，具有优先权。（很有点我们中国人温良恭俭让的味道。这样的民科风范，值得当今的我们这些民科，包括我，认真学习。）

至此，Fresnel，Argo和Young三人胜利会师，光学江湖上，波动和微粒两派将会迎来战斗的高潮。

图1，冰洲石的双折射产生的双像（截取图片于http://jingpin.szu.edu.cn/jingpin2008/guangxue/mysite4/ke/ke07/701.htm）

（Jed Z. Buchwald，The Oxford Handbook of the History of Physics，451-457,）