的一颗行星。1610年,意大利天文学家伽利略用他发明的天文望远镜第一次观测到了土星环的存在。然而,他当时并没有能够意识到这一点。在他看来,土星的球状本体旁的这一“奇怪的附属物”简直不可理解。他甚至怀疑这一怪物是透镜造成的幻像。他把这一现象告诉了其他天文学家,自己就再也没有关心过了。惠更斯很早就听说了伽利略的发现和怀疑,也亲自用天文望远镜看到了与伽利略的描述极为相似的现象。他也百思不得其解,但他却没有轻易做结论。在他看来,只有延伸望远镜的观测距离和增加观测的清晰度,才能够作出判断。于是,他于1659年研制出了当时在全欧洲称得上是最好的望远镜。由此,他又对土星进行了集中观测,结果发现,所谓土星旁的那个奇怪东西根本不是什么镜片造成的假象,而是真实存在着,它是一条近似带状的东西。

  光是这一发现,就足以让世人震惊了。然而,不问明究竟不是惠更斯惯有的作风。一个问题解决了,另一个更大的问题却又出现在他的脑海里:那团土星旁的物质究竟是什么?每当夜深人静的时候,他就傍依着望远镜,看一会儿,想一会儿,又用笔写写画画记下自己的想法,想不通了,又再看一会儿。多少个夜晚他都是这样度过的。毕竟观测的技术仍有局限,惠更斯的望远镜已无法再深入地看到土星旁的物质中去了,于是,他只好将一系列的观测数据和记录进行反复的分析和比较,期望从中找到某种内在的关联性。科学的道路就是这样,此处不通,另一处可以通。通过大量的比较和分析,他发现,土星旁的那团东西,在望远镜中虽然会时时改变形状,但从来也不曾消失过。联想起行星的自转运动,他想,土星旁的那团东西也应该是围绕着土星转动的。那么,一个转动着的带状东西会是什么呢?难道是-个物质环?至此,惠更斯的思路豁然开朗了。对,就是一个环。他把自己的想法汇总整理,写出了著名的《论土星光环》的论文。在论文中,他向世人宣布:土星周围的附属物质是“一个无处不接触并偏向黄道的薄扁环”。惠更斯的这一发现,结束了多少年来天文学界的一大疑问。自此之后,对于土星有个物质环这一说法人们再也不存在疑虑,而把注意力和研究的重点放在了对土星环内部构造和组成的研究上了。从此,一个新的天文学研究领域——行星光环研究就被开辟了出来。随着科学技术的不断发展,特别是有了更远视距的望远镜的开发和利用,有关土星光环的细节、性质也日益为人们所知晓。在此基础上,20世纪70年代,人们又陆续发现了木星的光环和天王星的光环,从而为人们对太阳系整体结构的探索又添上了亮丽的内容。

  追问光的本质

  土星环的发现使惠更斯的声名大噪。1665年,他作为法国科学院的名誉院士应邀前往巴黎讲学。他一到了巴黎,就立刻被那里浓厚的学术气氛深深地感染了。从此,他开始长住这里,法国成了他的第二故乡。在这里,他与欧洲许多知名的数学家、天文学家、物理学家进行了广泛的学术交流与合作。巴黎时期,成了他一生科学研究,的“黄金时期”。其中,最令他本人引以为豪的研究就是提出光的“波动说”。
 光是人们生活中最平常不过的东西了,没有它,人们无法工作、学习,万物无法生长、繁衍。可是,也正是它,过去曾是人们知道、了解得最少的东西。在17世纪,对光的本质是什么这一问题,没有人能自信地回答。然而,人们总需要对这一个问题有个说法:或否认这个问题的存在,像前面的土星环问题一样;或找到一个解答,哪怕这一解答是想象出来的。在当时的物理学界,人们普遍都接受学界权威、英国物理学家牛顿提出的光的“微粒说”。这种说法认为光是一种物质,它由一群快速流动着的发光微粒组成。光之所以会发生反射现象,就是由于这种发光微粒碰到障碍物而改变运动方向的结果。但对光的折射现象、干涉现象和衍射现象,这一学说就解释不了。不过,“能解决一部分现象总比什么现象也不能解决好,况且牛顿又是大名鼎鼎的科学家,他的话总是不会错的”,许多人都这么想。可惠更斯却不这么认为,在他看来,理论正确与否的标准只能是看它能否解决实际当中碰到的问题。而牛顿的光的微粒说既然不能解决光为什么会发生折射、干涉和衍射的问题,那么就说明他的观点可能有局限性。从1669~1677年,惠更斯一直在苦思冥想着这一问题。而他对这一问题的研究一开始就是从光的双折射这一艰深问题人手的。所谓光的双折射,就是指透过一种叫方解石的晶体矿物质可以明显看到一个物体有两个像。这说明当光线穿过方解石的时候发生了各向异性的折射。针对这一现象的研究和解释,既需要对光的性质、特点有比较全面的认识,又需要有深厚的基础物理学知识的功底,更需要有数学这一强有力解题工具的使用,可谓难矣!研究的历程是艰辛的,但成果的产生却是令人快慰的。惠更斯九年如一日,谢绝了许多社交的事务,通过长时期的潜心研究,在对实验现象做反复的数理研究的基础之上,终于在1690年出版的《论光》一书中提出了光的波动学说。他指出,光在透明物质当中的传播不可能像牛顿所说的那样是一种物质的转移,而只能是某种物质运动的传递。由于这种传递是通过一种叫“以太”的粒子相互碰撞而进行的,因此,“光线不是纯粹的几何线,光速也不是无限的”。他发现,光的传播

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