三一学院的巨庭（Great Court）已经基本完工，附带图书馆、马厩、中
央喷泉和被栅栏隔成小块的草坪。一条两旁新栽了椴树的大道朝西南方
向延伸而去。1 牛顿住在位于巨庭大门和礼拜堂中间的一幢楼的顶层，
从他的房间里可以看到西边一块四堵高墙围起来的网球场。牛顿有时会
在房间里看同事们打网球，他注意到网球会在空中画出一道曲线，而不
是直接落在地上。他凭直觉知道这是怎么一回事：球受到斜向的击打而
旋转起来。“球受到击打的那一侧在运动的合力之下，会比另一侧对紧
邻的空气产生更为猛烈的挤压和冲击，而空气也会相应地产生更大的阻
力和反作用力。” 2 牛顿是在思考光线是否会以同一方式转向时注意到网
球的——如果光线“有可能是在以太中旋转的球体”。但他认为这种可能
不成立。
1G. N. 沃森，《牛顿时期的三一学院》（“Trinity College in the Time of Newton”），参见
W. J. 格林斯特里特的《牛顿传》（ Isaac Newton），第 146 页。
2牛顿致奥尔登堡的信，1672 年 2 月 6 日，《通信集一》，信函 40。这是对马格努斯效应
的正确描述，这种效应以海因里希·古斯塔夫·马格努斯的名字命名，他于
1852
年“发
现”了这一效应，晚于牛顿 180 年。
牛顿终究还是没有去伦敦的皇家学会，至少在三年多里没有去，但他很
快就给奥尔登堡寄去了之前承诺的那份关于哲学发现的报告。他在
1672 年 2 月写了一封长信，并打算让人在皇家学会的会议上当众朗
读。奥尔登堡在两周之内就把这封信的内容排好版并刊登在《哲学汇
刊》上，同一期汇刊上还刊载了一篇描述东印度海岸的文章和一篇关于
音乐的短文。3
3《哲学汇刊》80（1672 年 2 月）：3075。
牛顿在信中同时介绍了一个实验和一个“理论”。4 他在信中写道，六年
前，他把一面棱镜对准一束从百叶窗叶片上的一个孔洞照进暗室的阳
光。他期待着看到彩虹的所有颜色散落在墙壁上，他确实看到了——鲜
艳而强烈，这是一次非常令人愉快的经历，他在报告中这样写道。这种
颜色现象并不新鲜。一旦有了玻璃，也就是说，一旦“弄碎”了玻璃，人
们就会在两个折射面形成的锐利边缘处看到颜色的出现。5 一个精心磨
制的三棱镜能够以最完美的方式显现出颜色。没人知道颜色是从哪里来
的，但似乎可以确定，棱镜几乎以某种方式“创造”了颜色。
4牛顿致奥尔登堡的信，1672 年 2 月 6 日，《通信集一》，信函 40。
5托马斯·库恩列举了曾经看到过“著名色彩现象”的人，其中包括塞涅卡（一世纪）、威特
罗（13 世纪）、笛卡儿、马尔库斯、玻意耳和格里马尔迪，还有胡克。《牛顿的光学论
文》，参见 I. 伯纳德·科恩的《艾萨克·牛顿关于自然哲学的论文与信函》（ Isaac Newton's
Papers & Letters on Natural Philosophy），第 29 页。很多学者都思考过牛顿在何时何地获
得了棱镜的问题，以及他在何时何地首次进行了这个实验。包括这封信、“菲茨威廉笔记
簿”和五十年后康杜特的回忆在内的各种证据都相互矛盾。
判决性实验
《通信集一》（ Correspondence I），第 107 页。
透过百叶窗叶片孔洞照进来的光穿过一面棱镜，棱镜通过色散把这束光分解成不同的颜色；然
后，一束有颜色的光穿过第二面棱镜。第二面棱镜不再产生这束单色光更进一步的色散：白光
是复色光，有颜色的光是单色光。
牛顿注意到一个惊人的现象（或他声称如此）：他本以为折射的光线会
在墙上形成一个圆形（所有光线的折射度都一样），但他看到的却是一
个长条形。他尝试挪动棱镜，好看看玻璃的厚度是否对此有影响。他尝
试改变百叶窗叶片上孔洞的大小。他换了一面棱镜。他测量了孔洞到墙
面的距离（22 英尺）、长条形彩色光带的长（13? 英寸）和宽（2? 英
寸），还有在数学上存在某种已知联系的入射角和折射角。牛顿发现，
太阳不是一个点，而是一个圆盘，延伸广度为 31 弧分。阳光始终处于
运动之中，而他每次对阳光的检测都只能持续一小会儿，但是他并没有
放过图像拉长这一小小的奇异之处。
这个奇异之处促使牛顿（或如他在报告中写道的那样）进行了“判决性
实验”——十字路口的路标，一次指明可行之路的经验。牛顿采用了胡
克借用培根的那个引以为豪的说法。6 这个实验的关键就在于一束“有颜
色的”光的色散，然后让它穿过一面棱镜。为此，牛顿需要两面棱镜和
两块有孔的木板。他把棱镜和木板排列在一条直线上，并小心地转动手
中的那面棱镜，先后让蓝色光束和红色光束穿过第二面棱镜。他对角度
进行了测量：在第一面棱镜中弯曲稍多的蓝色光束随后在第二面棱镜中
的折射角度也稍大。不过，最具说服力的是，第二面棱镜没有制造出新
的颜色，或改变来自第一面棱镜中的颜色光束。数年前，牛顿在自己最
早的猜想中提出了这样的问题：“试试看把投射蓝色光束的那一面棱镜
和投射红色光束的那一面棱镜叠放在一起是否会产生白色光束。” 7 结果
是不会。蓝色光束依然是蓝色的，红色光束依然是红色的。牛顿得出的
结论是，蓝色、红色与白色不同，它们是纯色。
6“决定性事例”（instantia crucis）。
7《问题》，第 69 页。
牛顿自豪地宣布：“因此，图像拉长的真正原因就是，‘光’是由‘不同折
射度的光线’组成的。”某些颜色的光折射得更厉害，不是因为玻璃的质
量，而是因为其自身的性质。颜色不是光的改变，而是一种原始的、固
有的性质。
最重要的是：白光是一种异质混合物。8
8《哲学汇刊》80（1672 年 2 月）：3083。
但最令人惊讶和奇妙的是“白”（whiteness）的构成。没有任何一种
光线可以单独呈现出白色。白色是复色，须由上述所有原色以适当
比例混合而成。我常常心怀感佩地看到，棱镜分解出的所有彩色光
汇聚起来，从而再次混合……再次产生出纯净无瑕的白光。
棱镜不会产生颜色，而会分解颜色。棱镜利用这些颜色光线不同的折射
率对它们加以区分。
牛顿的信本身就是一个实验，是首次以刊发为目的的科学成果通信。9
写这封信是为了说服收信方。此类书信没有可供参照的样本，于是他就
发明了一种：自传式的叙述，一步一步地解释，操作与一连串推理相结
合。牛顿在信中吐露了自己内心的感受：他为颜色显现而感到的欣喜、
他的不确定，尤其是他的惊奇和讶异。
9为此，这封信是首次在刊物上发表的重大科学成果。
这份报告运用了一个巧技，对多年来实际执行的发现过程进行了程式化
处理，而这种具有偶然性的发现过程有时会低于思想意识和计算的水
准。铅笔粗细的阳光穿过棱镜，在墙上形成不规则和不稳定的颜色斑
块，斑块的边缘模糊且褪色。牛顿对自己的描述进行了理想化处理，图
像之所以具有意义，是因为他知道自己在寻找什么。他在几年前就观察
到蓝光比红光弯曲得更厉害；他透过棱镜观察蓝色光束和红色光束，并
注意到它们折射的变化。他还知道折射镜会让颜色变得模糊，这就是为
什么他发明了折射望远镜。
眼睛与棱镜
棱镜对蓝光的折射要比对红光的折射更厉害。
Add MS 3975，f 15。*
*经英国剑桥大学委员会许可。
当笛卡儿在观察被阳光穿过的棱镜时，他看到的是一个彩色圆环，而非
长条形。圆环正是他所期待的形状，而且这个圆环很小，因为他的棱镜
对准的是旁边的一张纸，而不是 22 英尺之外的墙。牛顿想要看到长条
形，想要看到图像的展开；他想要放大图像，想要根据自己对折射定律
的几何直觉去测量它；他相信精度和自己阐释细微差异的能力。实际
上，牛顿相信数学是通往理解之路，他也是这样说的，他甚至期望色彩
学能变得像数学一样。这意味着“确定”。他写道：“因为我要告诉他们
的不是一个假说，而是最严密的结果，这个结果不是靠非此即彼的推测
得来的……而是通过直接得出结论且没有不确定之可能的实验得来
的。” 10 奥尔登堡在其印刷的版本中删掉了这句话。
10牛顿致奥尔登堡的信，1672 年 2 月 6 日，《通信集一》，信函 40，第 96-97 页和第 n19
页。
那么光到底是什么？在提供相关“理论”的过程中，牛顿选择不去全心投
入，但他脑中已经有了一幅画面：一束阳光是一股极小的粒子，“微
粒”（corpuscle），即运动中的物质。笛卡儿曾认为光束是以太压力，
而颜色则是以太粒子的旋转效应；胡克不赞成这种说法，并提出光是以
太的脉冲或振动，或是一种波，就像声波。牛顿觉得胡克的理论让人恼
火。他在《微观图谱》的私人笔记中写道：“虽然笛卡儿有可能是错
的，但胡克也有可能是错的。”他用一个简单的论点来反驳波动论：光
（不像声波）不会转弯。“那为什么光不会像声音和其他相似物那样偏
离直线呢？” 11 牛顿在笔记中将光描述为以有限速度传播并接触到眼睛
的无数小球。他在信中以抽象的方式对光做出了阐释：“想要更彻底地
确定光是什么……以及光是以何种方式或作用在我们的脑中产生颜色幻
象的，并不容易。但我不会把推测和确定混为一谈。” 12
11以及“最微弱的脉冲如何跟上随后更为强劲的脉冲的步伐？”Add MS 3958(3).1，《胡克
先生之〈显微图谱〉摘记》（“Out of Mr Hooks Micrographia”）笔记。
12《哲学汇刊》80（1672 年 2 月）：3085。
无论确定与否，牛顿的结论都代表了对主流说法的猛烈抨击。13 在接下
来的四年中，《哲学汇刊》上沸沸扬扬的论战一直不断：有十篇针对牛
顿这封信的评论文章，还有十一封牛顿的反驳信。14 奥尔登堡不停地告
知牛顿，皇家学会对其奇思妙想和坦率态度的赞扬，以及学会对外国人
可能攫取牛顿的发现成果的担忧。15 奥尔登堡扮演着数学发展枢纽人物
的角色，他发现自己可以利用外国人的发现来刺探牛顿的秘密知识。他
已经习惯了牛顿吊人胃口的风格，总是把珍宝放在遥不可及的地方。
13正如托马斯·库恩所指出的：“要颠覆修正理论，就必须注意到该理论预测的伸长率和实
际观察到的伸长率之间的量差，这需要实验者了解控制折射的数学定律（直到 1637 年才
公布），并拥有把定律应用于光学问题的丰富经验。在 1666 年，这样的资质是牛顿所独
有的。”《牛顿的光学论文》，参见 I. 伯纳德·科恩的《艾萨克·牛顿关于自然哲学的论文
与信函》，第 32 页。
14卡斯柏·海克夫特，《牛顿的光学：变化的科学领域》（“Newton's Optics: The Changing
Spectrum of Science”），参见约翰·福威勒等人的《要有牛顿！》，第 84 页。
15例如《通信集一》，信函 41。
实际上，我知道自己该怎样去形成一系列……
我现在无法着手解释它……
因此，我宁愿把它藏起来……
一旦这一个为人所知，那另一个在我这里也无法隐瞒很久了……
我还有一种未曾告人的方法……一个对此问题方便、快速和通用的
解决办法，“用来画一条可以通过任意数量给定点的几何曲
线……”这些可以用几何方法一次完成，而无须计算……尽管乍看
之下似乎难以处理，但事实却并非如此。因为它是我可能希望解决
的最美丽的问题之一。16
16牛顿致奥尔登堡的信，1676 年 10 月 24 日，《通信集二》，信函 188。
牛顿的绝大部分数学发现处于不为人知的状态。但关于光的发现，他选
择公之于众，却对这种做法感到后悔。胡克继续攻击牛顿的理论。作为
实验看护人，胡克向皇家学会保证已经进行了数百次这样的实验。他
说，他对牛顿美妙而稀奇的观察甚感高兴，但他不得不承认自己认为这
些观点不过是假说而已。他说，自己的那些实验（何止，甚至还有那些
他所声称的实验）证明光是以太的脉冲，而颜色不过是那束光的干扰。
胡克表示，他会很乐意看到“牛顿先生的一次判决性实验”能够改变自己
的想法，但这并不是判决性实验。胡克坚持认为，棱镜把颜色添加到光
里，就像管风琴的音管和小提琴的琴弦把声音添加到空气里一样。17 法
国的一位耶稣会士，伊尼亚斯·帕尔迪从巴黎来信，他在信中写道，牛
顿的“假说”将会颠覆光学的基础；长条形图像可以用来自太阳表面不同
部分的光线加以解释；混合彩色光线只会产生黯淡的模糊图像，而非白
色。18
17胡克致奥尔登堡的信，1672 年 2 月 15 日，《通信集一》，信函 44。牛顿反驳说，胡克
可能还说过“在一块被点燃之前的木头里的光”。牛顿致奥尔登堡的信，《通信集一》，信
函 67。
18帕尔迪致奥尔登堡的信，1672 年 3 月 30 日，《通信集一》，信函 52。
这一切激怒了牛顿，尤其是“假说”这个词。他再次表示，自己提出的并
非假说，而“是光的某些特性，现在它们被发现了，我认为对此加以证
明并不难，而如果我不知道那是真的，我会宁愿把它们当成空洞无益的
猜测而弃之不用，也不会承认它们是我的假说”。19 奥尔登堡建议牛顿
回信时不要提及姓名，特别是胡克的姓名，但牛顿有不同的想法。几个
月过去了，牛顿心中的积怨越来越重。当他最终决定写一封长信回复
时，他在第一句话和每一页都点了胡克的名。他写道：“我发现竟然有
这么个人对一个‘假说’如此关心，这让我略感不安，尤其是，我最为期
待的是那个人能够不带私人情感地对我的发现进行检视。”
19牛顿致奥尔登堡的信，1672 年 4 月 13 日，《通信集一》，信函 55。帕尔迪礼貌地回复
说，牛顿回答了他的一些异议，而“假说”很难说是在他脑海中出现的第一个字眼。
胡克先生认为批评我是件要紧的事情……但他很清楚，一个人不该
对他人的研究制定规则，尤其是在不了解他所涉领域的情况下。他
在一封私人信函中要求我…… 20
20牛顿继续写道：“我现在应当审视一下胡克先生对我的理论做出的批评。这些批评包括
把一个不是我的假说认定为是我的……以及否认某些其真相本可通过实验加以查验的事
情。”牛顿致奥尔登堡的信，《通信集一》，信函 67。
牛顿坚持认为，胡克对“判决性实验”的否认是“毫无理由的全盘否认”。
这封信牛顿写了又写，重写了四次，内容越写越多，甚至超过了原始的
报告。他思考了气泡和泡沫里的颜色，借显微镜的使用建议不露声色地
对胡克进行了抨击，并完善了自己对纯色和复合色白色的区分。牛顿提
出，混合颜色、产生白色或（不那么完美和浓烈的）灰色的方法有很
多。“同样的效果可以通过绘制一个颜色‘陀螺’（就像男孩子玩的那种）
来实现，因为在抽打这个陀螺使其转动时，它就会呈现出一种黯淡的颜
色。”
最重要的是，牛顿声称光学是一种严谨而确切的数学科学，它取决于物
理原理和数学证明，而他自从学会这些原理之后，就不断取得成功。
牛顿一次又一次地暗示胡克并不是在真正做实验。胡克“毁了”他的论
点。胡克坚持“否认某些本可以通过实验检查来证明其真实性的事情”。
的确，牛顿承认自己是在争论光的实体性，但那是以他的理论为依据
的，而非以其他方式。这不是一种基本的假定。在提出光是由微粒构成
的时，牛顿谨慎地使用了“也许”一词。“当我以最大的严谨性提出这一
理论时，我不知道胡克先生怎会有如此的想法，我应该是太过健忘才会
在之后仅仅用‘也许’来提出基本的假定。”
此时，胡克成了牛顿最狂热的对手，但并不是最有能力的对手。伟大的
荷兰数学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯也赞同光波论。他对折射和
反射的理解很深刻，而且在与牛顿的理论相结合时，它也具有了足够延
续到量子时代的正确性。但惠更斯也通过给奥尔登堡的信提出了有关牛
顿的“假说”的最初问题，结果招来了年轻的牛顿的怒气。他发现了牛顿
永远不会承认的错误。例如，惠更斯正确地提出，白色不仅可以通过混
合所有的颜色产生，还可以通过混合诸如蓝色和黄色这样的一对颜色产
生。21 在当选皇家学会会员十五个月后，牛顿宣布希望退出——不仅要
退出皇家学会，还要退出所有的信函交流。他在给柯林斯的信中写
道：“我想我不曾受到刻薄的对待。但我所希望的是在其他一些事情上
不曾被粗鲁地对待。因此，我希望您不会对我为了防止将来发生此类意
外而拒绝导致过去之事发生的对话而感到奇怪。”
21《通信集一》，信函 99 和信函 103。
奥尔登堡恳求牛顿重新考虑，暗示牛顿不必再感到非缴会费不可，并向
牛顿保证皇家学会对他又敬又爱。22 对牛顿的批评如此委婉温和、如此
平平无奇，尽管其中或许存在“不当之处”。牛顿还从没见过这些人——
奥尔登堡、柯林斯、胡克，或其他人。他又写了一封回信，说道：“您
说的不当之处，我已经不在意了。但是……我不打算再去操心哲学的问
题。因此，如果我拒绝对这类问题进行更多的研究，希望您不会感到不
妥。” 23 奥尔登堡在两年多里没再收到牛顿的来信。24
22牛顿致奥尔登堡的信，1673 年 3 月 8 日，《通信集一》，信函 101；牛顿致柯林斯的
信，1673 年 5 月 20 日，《通信集一》，信函 110。牛顿致奥尔登堡的信，1673 年 6 月 4
日，《通信集一》，信函 112。
23“……而如果您尽可能地避免任何与我有关的异议或其他哲学信函，那就将会是对我的
决定的支持。”牛顿给奥尔登堡的信，1673 年 6 月 23 日，《通信集一》，信函 116。
24牛顿的沉默从 1673 年 6 月持续到 1675 年 11 月，其间只有另一次淡然的回绝：“很久以
前我就决定不再关注哲学的进步。出于同样的原因，我必然希望不再参加一年一度的哲
学演讲……如果我得在伦敦待一段时间，那么我或许可以腾出一两周提供一些自己的东
西，但这不值一提。”牛顿致奥尔登堡的信，1674 年 12 月 5 日，《通信集一》，信函
129。
牛顿发现了自然界的伟大真理。他证明了这个真理，并引起了争论。他
试图展示科学是如何建立在具体的实践而非宏大的理论之上的。在追逐
光影的过程中，他感到牺牲掉了自己的安宁。25
25原文为“umbram captando eatinus perdideram quietam meam...”牛顿致奥尔登堡的信，1676
年 10 月 24 日，《通信集二》，信函 188。
