胡克提出一种理论:颜色是亮与暗的混合,并且光是由“脉冲”产生的,他提出的色标范围是从鲜艳的红色(被认为是添加了最少暗度的纯白色光)到暗蓝色(被认为是光线完全被黑暗所遮掩,即全黑前的最后一步)。牛顿意识到情况并非如此——从远处看时,写着黑色字的白色纸张并不会显示出彩色,而是黑白混合,显示出灰色。
当时许多研究人员在用棱镜进行色彩实验,他们的主要观点是:棱镜以某种方式使白光(如来自太阳的光)着色。在这些实验中,笛卡尔、胡克和波义尔将屏幕放在靠近棱镜的位置,并且看到穿过棱镜的光线呈现为多种颜色的混合。在伍尔索普家楼上的研究中,牛顿进行了一项实验:光束从窗户进来,前进22英尺,穿过棱镜,在远处的墙壁上投射出光谱。白光被分成了不同的颜色,每种颜色都被棱镜弯曲了不同的量。然后他利用这一系统进行了许多实验,其中最关键的是他称之为“判决实验(Experimentum Crucis)”的实验:在光谱行进的路途中放置一个带有小缝的屏幕,使得只有一种颜色的光(如蓝色)穿过去照射到墙上,然后他在蓝光的路径上放置第二个棱镜,纯蓝的光并没有改变,证明棱镜没有使颜色发生改变,因此得出了一个至关重要的结论:白光仅由混合在一起的不同颜色组成,棱镜仅能分离这些颜色。他将通过三个棱镜的不同颜色的光重新组合,获得了白光,证实了这一观点。
而以上这些都不能解释固体的颜色。牛顿朝这个方向的努力不太成功,因为他错误地认为这些颜色全都是由反射造成的——如果一个物体看起来是蓝色的,那是因为它优先反射蓝光。牛顿还研究了胡克发现的一种奇特现象,即如果将一块弯曲的玻璃与一块平坦的玻璃片接触,则在接触点周围会看到非常细的环,这也是胡克提倡“脉冲”论的主要原因。牛顿通过对这些环(现在被称作“牛顿环”)的尺寸进行定量处理,知道了弯曲玻璃的曲率,从而提取出脉冲的长度,但是他认为这些“脉冲”是构成光的微粒介质中的某种振动干扰,而不是像胡克所假设的那样确实是光。从这里我们也可以看到牛顿坚定的信念——光是由粒子组成的。
后续:重返剑桥
此后,瘟疫结束,牛顿在1667年回到剑桥,事业开始蓬勃发展——当选为三一学院初级研究员,一年后的1668年获得硕士学位并当选为高级研究员。1669年,原来的卢卡斯数学教授萨克·巴罗辞职,牛顿被任命为替补,开启了他的辉煌的发现事业……一直到1689年,牛顿几乎都呆在剑桥大学,在许多