ニュートンのプリズム

**当時の説**。

17世紀まで、色の説明は、アリストテレス以来の「**修正説**」だった。

光は、それ自体では白い（あるいは無色である）。それが、媒質を通るときに**弱められ、汚され**て、色が生じる。

より多く弱められれば暗い色（青）、少なければ明るい色（赤）。

プリズムが虹を作るのは、ガラスが光に何かを**加える**からである。

（デカルトも、光の粒子の回転の速さで色を説明していた。）

**1665〜66年**。

ロンドンでペストが流行し、ケンブリッジ大学が閉鎖された。

23歳の**アイザック・ニュートン**は、故郷リンカンシャーのウールスソープの農場に戻った。

この18か月で、彼は——微積分の基礎、万有引力の着想、そして光と色の理論に到達した。後に「**驚異の年（annus mirabilis）**」と呼ばれる。

（本人が晩年に回想した話で、細部は整理されすぎている疑いがある。）

**実験**。

部屋を暗くし、**窓の鎧戸に小さな穴**を開ける。

差し込む一条の光を、三角のガラスのプリズムに通す。

対面の壁に、色の帯が現れる。**赤・橙・黄・緑・青・藍・紫**。

（彼が七色に分けたのは、音階が7音であることとの対応を意識したからだ、と考えられている。実際のスペクトルは連続で、境目はない。）

ここまでは、誰でも知っていた。

**彼が見たこと**。

穴が円いのに、**帯が細長い**。

修正説が正しいなら、光がガラスを通って少し曲がるだけだから、像は円いままのはずである。なぜ縦に伸びるのか。

彼の答え。**色によって、屈折する角度が違うから**。赤は曲がりにくく、紫は曲がりやすい。

**決定的な実験（experimentum crucis）**。

（1）プリズムで光を分ける。 （2）板に穴を開け、**一色だけ**を通す。 （3）その一色を、**二枚目のプリズム**に通す。

もしプリズムが色を「作る」なら、その一色は、さらに別の色に分かれるはずである。

**分かれなかった**。

赤は赤のまま。角度が変わるだけ。

（4）逆に、分けた色を、レンズと二枚目のプリズムで**もう一度集める**と、**白い光に戻る**。

結論。

**白色光は、単純ではない。それは、あらゆる色の混合である。プリズムは、色を作っているのではなく、分けているだけである**。

**発表と論争**。

1672年、王立協会に「光と色についての新理論」を送った。彼の最初の公刊論文である。

**ロバート・フック**が、直ちに反論した。フックは光を波と考えており（『ミクログラフィア』1665年）、ニュートンの粒子説的な含意を批判した。

ニュートンは、この論争に激しく傷ついた。彼は「公刊すると、こういう目に遭う」と学び、以後、発表を極端に嫌うようになる。

（フックとの確執は生涯続いた。フックが1703年に死ぬまで、ニュートンは『光学』の刊行を控えた、という説がある。）

**『光学』**（1704年）。

英語で書かれた（『プリンキピア』はラテン語）。実験の記述が中心で、数学を使わない。読みやすい。

内容。光と色の理論、反射と屈折、薄膜の色（「ニュートン環」）、回折。

そして、巻末の「**疑問（Queries）**」——31の問い。ここで彼は、光と物質の関係、化学、電気、そして神について、大胆に推測した。18世紀の物理学と化学の研究計画になった。

**反射望遠鏡**。

色による屈折の差は、レンズを使う望遠鏡に、色のにじみ（色収差）を生む。

ニュートンは「これは原理的に除けない」と考え（実際には後にアクロマート・レンズで除けることが分かる）、レンズの代わりに**鏡**を使う望遠鏡を作った（1668年）。

彼は、鏡の合金を自分で作り、自分で磨いた。長さ15cm。これで木星の衛星が見えた。

1671年、王立協会に提出。翌年、彼は会員に選ばれた。

現在の大型望遠鏡は、すべて反射式である。

**ゲーテの反論**。

1810年、**ヨハン・ヴォルフガング・フォン・ゲーテ**が『**色彩論**』を発表した。

彼は自分でプリズムを覗いて、こう考えた。白い壁を見ても、色は出ない。色は、**明と暗の境目**に現れる。

彼の主張。色は、光そのものの性質ではなく、**光と闇の相互作用**から生まれる。

そして、ニュートンの実験は、暗い部屋で、細い光線を使うという**人工的な条件**で行われている。自然の中の色を説明していない。

ゲーテは、この本を自分の最高の業績と考えていた（詩よりも）。物理学者は、相手にしなかった。

（彼の物理学は誤っている。しかし、彼の**生理的な色彩**の観察——残像、対比、影の中の色——は正確で、ヘルムホルツとヘリングの色覚研究、そして画家たち〈ターナー、そして印象派〉に影響を与えた。）

**その後**。

- 1801年、**トマス・ヤング**の二重スリット実験。光は波である。 - 1860年代、**マクスウェル**。光は電磁波である。 - 1900年、**プランク**。1905年、**アインシュタイン**の光量子。光は粒子でもある。

ニュートンの粒子説は、一度否定され、形を変えて戻ってきた。

しかし、彼が1666年の暗い部屋で示したこと——**白い光は色の混合である**——は、そのまま生き残っている。

彼の墓碑銘（ウェストミンスター寺院）に、その仕事が列挙されている。「彼は、ほとんど神的な精神の力によって、……**光線の異なる屈折率と、そこから生じる色の性質を**、初めて示した」。