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【疯狂物理学家】泊松:史上最猝不及防的打脸,一语成谶的亮斑

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这是【疯狂的智人】第046篇文章


1楼2023-12-27 22:05回复
    【疯狂的物理学家】第005篇文章 科学从来不缺打脸的人,有的是被别人打脸,有的则是自己打自己的脸,比如今天要讲的泊松,就是自己“啪啪”打自己脸的家伙。


    2楼2023-12-27 22:05
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      西莫恩·德尼·泊松于1781年6月21日出生于法国,年轻的时候,泊松遵从父亲的意愿去学医,结果事与愿违,他对医学根本不感兴趣,后来去学了数学,成了拉格朗日和拉普拉斯最得意的学生。 泊松除了是一个物理学家外,他还是当时一流的数学家,在概率学上也有贡献,其主要在于提出了泊松分布,和高斯分布不同的是,泊松分布主要应用于小概率事件。不过这里就不说他的数学成就了,我们就来看看那个著名的。以他名字命名的光斑。


      3楼2023-12-27 22:05
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        不知大家还记得否?长期以来,欧洲人都在争论,光究竟是波还是微粒,牛顿认为光是微粒,由于他在科学上的成就,导致了自他之后,对光的主流看法偏向了微粒说。之前讲了托马斯杨,他做了一次双缝实验,证明了光具有波动性。 泊松是微粒说的拥护者,他本来想做实验来推翻光的波动说,结果,弄巧成拙,泊松亮斑的出现反而再一次证明了光具有波动性。


        4楼2023-12-27 22:05
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          1818年,法国科学院提出一个征文竞赛题目:利用精确的实验确定光线的衍射效应。 当时只有30岁的菲涅耳向科学院提交了应征论文,他提出一种半波带法,定量地计算了圆孔、圆板等形状的障碍物产生的衍射花纹,得出的结果与实验吻合得很好。更令人惊奇的是,菲涅耳竟然用波动理论解释了光沿直线传播的现象。


          5楼2023-12-27 22:05
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            菲涅尔写完这篇论文后,交给了法兰西科学院。有意思的是,审阅菲涅尔论文的正是泊松,他是牛顿的忠实信徒,在看完了论文后,敏锐地找到了其中的漏洞。他提出了挑战,说,若是根据菲涅尔的理论,应该会看到一个奇怪的现象。如果在光的传播路径上,放置一块不透明的圆板,当光抵达的时候,由于光的衍射,在离圆板一定距离的地方,圆板阴影的中央应当出现一个亮斑。 泊松的这句话究竟是什么意思呢?实际上,他的这句话是嘲讽,他是反对波动说的,支持微粒说。如果菲涅尔的波动说是对的,那么在光的传播路径上放一块不透明的挡板,的确是能在圆板阴影中央出现一个光斑,泊松认为这是不可能的,因为在他看来,光是微粒,沿直线传播,在传播路径上放一块不透明的圆板,那么在圆板的阴影中央不可能出现明亮的光斑,为啥,因为光沿直线传播呀,你把它中间的道路挡住了,那么延长出去,那一块被挡住的地方就是黑色的,就是一块阴影,怎么可能会有明亮的光斑出现呢?难道光具有意识,还会自行拐弯不成?


            6楼2023-12-27 22:05
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              更有意思的是,泊松和菲涅尔都是理论家,若是一直这么吵下去,估计也不知什么时候能吵出个结果。法兰西实验物理学家阿拉戈就站出来说,与其吵来吵去,不如做个实验吧,毕竟实验是检验真理的唯一标准。 菲涅尔想想也是,于是就接受了泊松的挑战,按照泊松的建议做了一次实验,果然,在阴影处的中央出现了一个光斑。泊松被“啪啪”打脸,不过幸运的是,这个光斑也以他的名字而闻名于世,即“泊松亮斑”。


              7楼2023-12-27 22:05
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                毋宁说,泊松在一定程度上成就了菲涅尔,菲涅尔开创了光学的新阶段,发展和延续了惠更斯和托马斯杨的光的波动性学说。 不管泊松愿不愿意,他在后人心目中已经成了波动学说阵营中的一员,这可能也是科学史上一段弄巧成拙,让人百口难辩的佳话吧。


                8楼2023-12-27 22:05
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                  实际上波粒战争到了泊松与菲涅尔手中,已经进入了白热化阶段,关于后续,可以参考量子力学中的篇章,这里先卖个关子。 1840年4月25日,泊松去世,两个月后,6月28日,中英鸦片战争爆发。


                  9楼2023-12-27 22:05
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