史鳳曉

牛頓的光學(xué)實驗

一八一七年十二月二十八日，英國畫家本杰明·羅伯特·海頓（Benjamin Robert Haydon，1786-1846）在家舉行了晚宴（后來被稱為“不朽的晚宴”[The Immortal Dinner]）。晚宴之上，受邀參加的查爾斯·蘭姆（Charles Lamb，1775-1834）與約翰·濟(jì)慈（John Keats，1795-1821）一起指責(zé)科學(xué)家伊薩克·牛頓在其一七○四年的《光學(xué)》中通過三棱鏡實驗將彩虹解釋為日光分解后的七種顏色，認(rèn)為他的做法毀掉了所有關(guān)于彩虹的詩歌。引出這一話題的是這次晚宴的主題，海頓從一八一四年夏天開始創(chuàng)作的巨幅畫作《基督進(jìn)入耶路撒冷》（Christs Entry into Jerusalem），這幅直到一八二○年才完成的畫作不僅將華茲華斯、蘭姆、濟(jì)慈、赫茲里特等當(dāng)代作家畫了進(jìn)去，也將哲學(xué)家伏爾泰、科學(xué)家牛頓包括其中。蘭姆向海頓抱怨，說他不該把這位只相信三棱鏡的“家伙”（fellow）也畫進(jìn)去，濟(jì)慈也有同樣的不滿。

話題的最后，蘭姆、濟(jì)慈、海頓三人，與包括華茲華斯在內(nèi)的其他所有賓客一起，為“牛頓的健康，以及他給數(shù)學(xué)界帶來的混亂”干杯。這杯酒經(jīng)常被視為當(dāng)時藝術(shù)與科學(xué)的對抗，也常用來指英國浪漫主義詩人對科學(xué)與科學(xué)家的譴責(zé)。但其實，即便在出席晚宴的幾位詩人—蘭姆、濟(jì)慈與華茲華斯—之間，觀點也并非一致，更遑論所有詩人的態(tài)度。

一

有趣的是，牛頓并不是第一個試圖解釋彩虹之謎的科學(xué)家，但他的科學(xué)研究卻是在文學(xué)、藝術(shù)界影響最大的。

事實上，自亞里士多德以來，很多人都試圖定義彩虹及其屬性。亞里士多德在其《氣象學(xué)》（Meteorology）中解釋了彩虹的性質(zhì)和原因，認(rèn)為彩虹的顏色是白色的日光失去強(qiáng)度和純凈度的現(xiàn)象。在各方面試圖接亞里士多德衣缽的托勒密曾經(jīng)在他的著作《光學(xué)》（Optica）中，嘗試以光的折射定律解釋彩虹。也就是說，在很大程度上，牛頓的光學(xué)原理所建基的事實，早已經(jīng)被別的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。牛頓的成就一是在于承認(rèn)以往這些事實的重要性，二是最終堅定地用雨滴折射來解釋彩虹的顏色。

之所以牛頓的研究引起如此大的反應(yīng)，或許跟他的行文風(fēng)格有關(guān)。牛頓在一六八七年出版的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》專業(yè)性特別強(qiáng)，而且用拉丁文書寫。相較而言，牛頓于一七○四年出版的《光學(xué)》（Opticks）所面對的讀者，卻并沒有限制在科學(xué)界的專業(yè)人士內(nèi)，而是以一種普羅大眾都能理解的簡單、清晰的方式，用英語娓娓道來。也許正因為這樣，才使得牛頓對彩虹的解釋，影響了很多包括濟(jì)慈、蘭姆等在內(nèi)的非科學(xué)界人士對彩虹的認(rèn)知方式。

牛頓在《光學(xué)》中從觀察者、陽光、雨滴三個角度解釋了彩虹。他的實驗表明，彩虹并不是光線變?nèi)醯谋憩F(xiàn)，而是陽光穿過雨滴的時候，光的成分被雨滴散開，也就是說白色的日光這一復(fù)色光經(jīng)歷了色散（dispersion），分解成了不同的單色光，分解后的不同顏色路徑也各異，于是形成了彩虹。牛頓對彩虹的科學(xué)性發(fā)現(xiàn)與分析，扭轉(zhuǎn)了自亞里士多德以來人們對白光的認(rèn)識，被視為后笛卡兒時代最偉大的發(fā)現(xiàn)。牛頓自己對這一發(fā)現(xiàn)的突破性也有著清醒的認(rèn)識，在寫給朋友的信中，他說自己對彩虹的發(fā)現(xiàn)，如果不是最重要的，也是最奇怪的一項自然法則。要知道，在此前不久牛頓剛發(fā)現(xiàn)了一直被視為最偉大的自然法則的重力法則，這更表現(xiàn)了牛頓本人對光學(xué)實驗的重視。

牛頓將自古以來文人與藝術(shù)家眼中、筆下的文化象征簡化為光的折射的做法引起了一部分人的反對。另一方面，他在解釋彩虹現(xiàn)象與原理的時候特別強(qiáng)調(diào)了“觀者的眼睛”（spectators eye），這種同時從觀察者與觀察對象的角度定義彩虹，及其極具想象力的描述方式，也吸引了很多對這一自然現(xiàn)象感興趣的畫家與詩人。牛頓對構(gòu)成彩虹成分的發(fā)現(xiàn)改變了這個詞匯幾千年以來所蘊含的豐富的含義以及人們對此的多彩想象。不管是對牛頓的失望與反對還是對他的贊同與欣賞，對于詩人尤其是浪漫主義詩人來說都是創(chuàng)作的靈感。

二

在古希臘羅馬的神話、文學(xué)作品以及《圣經(jīng)》中，早有對彩虹的描述。整部《伊利亞特》中，荷馬分別在第十一卷與第十七卷，兩次提到彩虹是宙斯向凡人傳遞訊息的征兆與橋梁。而在希伯來文明中，彩虹亦被視為上帝與人之間的契約。所以，在包括蘇格蘭詩人托馬斯·坎貝爾（Thomas Campbell，1777-1844）在內(nèi)的很多信徒看來，彩虹從來都是上帝與人之間的神圣紐帶。因此坎貝爾主要是通過重新構(gòu)建宗教意義上的彩虹形象，來反駁牛頓。

在坎貝爾的詩里，彩虹依然是天地之間的象征性連接，是如他童年時便開始相信的“天與地之間/歡樂的精靈踏足的/中間站”（A midway station given/ For happy spirits to alight/Betwixt the earth and heaven）。所以坎貝爾自信、快樂地說：“我不會讓驕傲的哲學(xué)/告訴我你（彩虹）是什么?！彼硎静粫尣接凇氨涞奈锢矸▌t”，不會讓它破壞“可愛的幻象”的。這是坎貝爾對希伯來文明傳統(tǒng)的守護(hù)。

布萊克《亙古常在者》（The Ancient of Days），1794

相比之下，深受希臘文學(xué)、藝術(shù)影響的濟(jì)慈，雖然與坎貝爾一樣對牛頓的科學(xué)持否定的態(tài)度，但他卻是從想象力與詩歌本身的角度出發(fā)。在《拉彌亞》（Lamia，詩題來自希臘神話中半人半蛇的女怪物）一詩中，濟(jì)慈指責(zé)以牛頓為代表的自然哲學(xué)將彩虹簡化為幾個元素，認(rèn)為這種做法毀掉了“曾經(jīng)高居天空的雄偉彩虹”，“折斷了天使之翼”（clip an Angels wings），“拆解了彩虹”（unweave a rainbow）。濟(jì)慈譴責(zé)的是冰冷的科學(xué)分析對人們想象力的破壞。

布萊克《牛頓》，1795-1805

對于濟(jì)慈，更多的人對他的認(rèn)識是其著名的詩句，“美即是真，真即是美”（《希臘古甕頌》，屠岸譯）。一七七七年，英國作家、醫(yī)生約翰·艾金（John Aikin）曾經(jīng)指出，只有建立在真的基礎(chǔ)之上的事物才是美的。也是在此基礎(chǔ)上，艾金希望在詩歌的創(chuàng)作中強(qiáng)調(diào)要以準(zhǔn)確的科學(xué)研究為準(zhǔn)，而不是以老生常談的傳說為基礎(chǔ)。從表面上來看，濟(jì)慈在真與美的關(guān)系的論斷與支持科學(xué)的艾金一致。所以，濟(jì)慈對牛頓的譴責(zé)看上去與他的詩學(xué)理念是相悖的。后來艾布拉姆斯雖然沒有明言濟(jì)慈詩學(xué)理念上的矛盾，但他對濟(jì)慈的認(rèn)識實際解決了這一“悖論”。艾布拉姆斯認(rèn)為濟(jì)慈在《拉彌亞》中的觀點標(biāo)示了他將科學(xué)與詩歌的關(guān)系，從真理與寓言的區(qū)別，轉(zhuǎn)變成了科學(xué)性的分析解釋與對可見宇宙的富有想象力的觀察之間的不同（《鏡與燈》，麗稚牛等譯，北京大學(xué)出版社2004年）。而想象力恰恰是濟(jì)慈的落腳點?；仡^看《希臘古甕頌》中的“真”也不一定單指科學(xué)意義上的“真”，它可以是指以想象力為核心的藝術(shù)世界的“真”。

與坎貝爾的詩歌一樣，雖然《拉彌亞》表達(dá)的是對牛頓的指責(zé)，但濟(jì)慈同樣也沒有直接指出牛頓的名字。濟(jì)慈的拉彌亞是一個美麗的蛇妖，像彩虹一樣絢爛美麗，“極具炫目色彩的復(fù)雜形狀”（a Gordian shape of dazzling hue）。濟(jì)慈繼而提到了其中的顏色，包括赤、藍(lán)、綠、黃等，“身體那么像彩虹”（《濟(jì)慈詩選》，朱維基譯，上海譯文出版社1983年）。為了追求凡間少年里修斯（Lycius），拉彌亞請求赫爾墨斯把自己變成女兒身。在兩人婚禮上，里修斯的老師哲學(xué)家阿波羅尼（Apollonius），也是濟(jì)慈所攻擊的科學(xué)的化身，讓拉彌亞現(xiàn)出原形并且消失不見。驚懼之后，里修斯也死在如蟒蛇一樣纏裹著他的新郎服中。濟(jì)慈借里修斯之口指責(zé)阿波羅尼所代表的科學(xué)毀滅了以彩虹為代表的一切美麗的自然現(xiàn)象。彩虹與拉彌亞的相關(guān)性，以及她幾乎也是因為阿波羅尼的出現(xiàn)而消失的事實，讓濟(jì)慈給了里修斯足夠的理由與力量，代他說出對破壞彩虹之科學(xué)的攻擊。

當(dāng)代著名批評家哈羅德·布魯姆談起《拉彌亞》這首詩時，曾說里修斯無論如何都會丟掉性命，或是在彩虹一般拉彌亞的懷抱中，或是在他師父科學(xué)般的殺傷力下，但布魯姆不無幽默地說，前一種死亡更值得。這是布魯姆在間接表達(dá)對濟(jì)慈立場的贊同。

三

坎貝爾與濟(jì)慈在其詩歌中，或以宗教，或以藝術(shù)為旗幟，對牛頓進(jìn)行了批評，雖然批評直指牛頓的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，但無一人對牛頓指名道姓。這個任務(wù)要由另一位浪漫主義詩人威廉·布萊克（William Blake，1757-1827）來完成。布萊克一直被視為譴責(zé)牛頓派的代表，但事實上他對牛頓與其彩虹的態(tài)度很復(fù)雜。雖然牛頓與洛克、培根一直都是布萊克在詩歌中并列批評的唯物主義者的代表，但作為畫家的布萊克對顏色的感知比其中任何一位詩人都要靈敏。無論布萊克是否意識到，也無論他對牛頓是否充滿敵意，牛頓對彩虹色彩的分析影響著布萊克畫作中對光的理解與處理。

布萊克在其詩歌中提到五六次彩虹，但他筆下的彩虹或是與《創(chuàng)世記》有關(guān)，或是與古希臘羅馬神話有關(guān)，對于牛頓的彩虹，除了很模糊的暗示之外，布萊克并沒有對此做出任何應(yīng)對。在詩集《給兩性：天堂之門》（For the Sexes： The Gates of Paradise）的卷首插圖下有兩行詩：“太陽綻放的光芒/取決于注視它的器官?！保═he Suns Light when he unfolds it/Depends on the Organ that beholds it.）布萊克并沒有說取決于牛頓所用的“眼睛”，他用了大寫首字母的“Organ”（器官）。但布萊克這兩行詩所表達(dá)的觀點，與牛頓關(guān)于“觀察者-觀察對象”的觀點全然相同。相較于詩歌，布萊克對牛頓及其彩虹的態(tài)度主要表現(xiàn)在其畫作中。

二○一九年，英國倫敦圣保羅大教堂的穹頂投射了布萊克一幅名為《亙古常在者》（The Ancient of Days）的畫作。巨幅畫作中，一個看似非常古老的白發(fā)白須的人，右膝觸地，左膝彎曲，左手前傾，落在地上的測量儀圓規(guī)之上。這一形象多被認(rèn)為是受牛頓的啟發(fā)，根據(jù)在于布萊克一幅名為《牛頓》的水彩畫（1795年完成，1805年修訂），畫中的牛頓同樣手指著類似圓規(guī)的器物。此外，畫作中的這位“亙古常在者”被認(rèn)為是布萊克在作品中構(gòu)建的四大天神之一，代表理性的烏里森（Urizen），而在布萊克的詩歌中，牛頓便是現(xiàn)代版的烏里森。

與十八世紀(jì)英國新古典派詩人對理性的贊揚不同，十八世紀(jì)末期至十九世紀(jì)初期的英國浪漫主義詩人的作品中對理性多是一種批評的態(tài)度。布萊克也非例外。水彩畫《牛頓》左肩上的白布常被認(rèn)為是牛頓在《光學(xué)》中所解釋的被分解成彩虹之前的白色日光。雖然布萊克并沒有在詩作中表達(dá)對牛頓的彩虹的態(tài)度，但在《牛頓》這幅巨大畫作中，布萊克將虹拱畫進(jìn)了三棱鏡中，以如此隱晦的方式再現(xiàn)了牛頓的彩虹觀。后來在詩作《耶路撒冷》（Jerusalem）的第三章中，布萊克將烏里森的弓（bow）稱為“光之諸箭”（arrows of light），考慮到布萊克把牛頓視為現(xiàn)代版的烏里森，這里的弓、諸箭與光都像是在回應(yīng)牛頓的彩虹觀。

布萊克對牛頓的批評總是與對洛克的批評放在一起的。牛頓在《光學(xué)》里特別強(qiáng)調(diào)他不是以“假想”（Hypotheses）的方式解釋光的特質(zhì)，而是用“理性”（Reason）和“實驗”（Experiments）來證明它。牛頓大寫了“假想”“理性”與“實驗”三個單詞的首字母以示強(qiáng)調(diào)。布萊克攻擊牛頓，正在于理性、科學(xué)，以及它們所代表的唯物主義。布萊克在他的雕像《拉奧孔》周圍刻滿了他對藝術(shù)、宗教、科學(xué)與人生的認(rèn)知，其中經(jīng)常被引用的一句便是“科學(xué)是死亡之樹”。牛頓所強(qiáng)調(diào)的“眼睛”破壞了布萊克一直相信的“想象”。牛頓與布萊克之間的矛盾，實際是以科學(xué)與理性為代表的唯物主義世界，與以想象和信仰為主的精神世界的對抗。

不僅如此，布萊克研究學(xué)者約翰·加熱（John Gage）指出，對于布萊克來說，牛頓的三棱鏡將白色的日光分解為七種顏色的彩虹，完美地反映了物質(zhì)世界的分裂與墮落。布萊克在創(chuàng)作牛頓創(chuàng)造光的分解的畫作時也發(fā)明了個人藝術(shù)中最豐富的物質(zhì)主義畫面。

四

雖然在“不朽的晚宴”中，華茲華斯也為牛頓對彩虹的破壞干了杯，但他的內(nèi)心對此或許有所保留。早在霍克斯海德文法學(xué)校（Hawkshead Grammar School）時期，華茲華斯就曾專心攻讀過《光學(xué)》一書。十七歲時，華茲華斯從霍克斯海德畢業(yè)去了劍橋大學(xué)的圣約翰學(xué)院，宿舍隔壁的三一學(xué)院里佇立著牛頓的雕塑。一八○五年完成的《序曲》的第三卷是華茲華斯對劍橋大學(xué)的生活的回憶，在其中，他用詩意的語言描寫了在宿舍看到隔壁牛頓雕塑時的感受：

此外，從我的枕側(cè)，可借月色

或賜助的星光，看見牛頓的雕像

站在西端前廳，手持著他的

光棱，臉色安詳—大理石的具象

標(biāo)示出一個不息的心靈，它永遠(yuǎn)

在思想的大海上，揚起遠(yuǎn)航的孤帆。

（丁宏為譯，北京大學(xué)出版社2017年）

華茲華斯對牛頓的描寫是他詩歌中最主要的一個主題，也是他一生詩歌的思想之軸：孤獨。從牛頓的孤獨中，華茲華斯看到了對他詩歌創(chuàng)作生涯的鼓勵或警告。在這些詩行中，他對牛頓表達(dá)的更多是敬意，以及對詩歌創(chuàng)作道路的反思。這其中的孤獨與靜穆，給人帶來一種崇高感。

雖然《序曲》早在“不朽的晚宴”之前就已完成，但當(dāng)時在場的幾位都沒有機(jī)會讀到這部華茲華斯去世以后才出版的自傳體長詩，所以也就沒人對華茲華斯的態(tài)度提出非議。而且蘭姆與濟(jì)慈之所以認(rèn)為華茲華斯也會與他們同一戰(zhàn)壕的另一個原因是華茲華斯在一八○七年出版的《兩卷本詩集》（Poems， in Two Volumes）中關(guān)于彩虹的一首詩，開頭兩句便是“我一見彩虹高懸天上，/心兒便歡跳不止”（楊德豫譯），華茲華斯的彩虹并沒有被濟(jì)慈筆下“冰冷的哲學(xué)”染指，保留了彩虹的神秘與美，以及給人帶來的敬畏感。華茲華斯自始至終關(guān)心的是彩虹對觀者心靈的影響，這種影響肯定不是來自三棱鏡中的彩虹。

但華茲華斯終究與濟(jì)慈、蘭姆等人是不同的。表面華茲華斯看似無視牛頓的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，實則隱藏著對牛頓的惺惺相惜。牛頓對彩虹的解釋是從觀者與觀察對象兩者出發(fā)。在這一點上，華茲華斯詩歌中的“我”/“彩虹”與牛頓在《光學(xué)》中的“觀者”/“觀察對象”有重疊性與相似性，而后者或許恰恰是牛頓本身的詩意所在，也是包括詹姆斯·湯姆生（James Thomson）在內(nèi)的大部分十八世紀(jì)英國詩人對牛頓大加贊美的原因。而且很重要的一點是，華茲華斯雖然在《序曲》中表示了對劍橋大學(xué)的失望，但也重點描述了自己在那里的收獲與驕傲。一方面是他在學(xué)校樹林中的獨處與閱讀，另一方面則來源于包括牛頓、彌爾頓等人在內(nèi)的眾多知名校友。華茲華斯為自己在他們醒來的地方醒來，在他們學(xué)習(xí)的地方學(xué)習(xí)感到驕傲。因此，華茲華斯將劍橋大學(xué)稱為“天才的樂園”（丁宏為譯），劍橋大學(xué)所孕育的這些偉人們，“甚至牛頓本人”也讓他“更感親切”（丁宏為譯）。

何況，華茲華斯本人對科學(xué)并沒有排斥的態(tài)度，早早就展現(xiàn)了對數(shù)學(xué)、科學(xué)的興趣。華茲華斯一生中結(jié)交的科學(xué)家朋友中，有知名化學(xué)家漢弗萊·戴維（Humphry Davy），數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家與天文學(xué)家漢密爾頓（Sir William Rowan Hamilton），而且與他們交情不淺。戴維不僅自己寫詩，還在《抒情歌謠集》付印前幫助華茲華斯檢查詩集的標(biāo)點符號。而漢密爾頓不僅是科學(xué)家，還是語言學(xué)家，熟讀英國與歐洲的詩歌，他與華茲華斯都認(rèn)為藝術(shù)與科學(xué)并非完全相悖的兩個領(lǐng)域，詩歌的精神中應(yīng)該融入科學(xué)。這或許也是很難在華茲華斯的詩歌中看到對牛頓批判的原因。理查德·道金斯（Richard Dawkins）在其作品《解析彩虹》（Unweaving the Rainbow： Science， Delusion and the Appetite for Wonder）一書中也特別指出了華茲華斯對牛頓與科學(xué)的友好態(tài)度。道金斯引用了華茲華斯在《抒情歌謠集》序言中將科學(xué)作為詩歌題材的論斷，以別于濟(jì)慈、蘭姆等對牛頓與科學(xué)的攻擊與否定（李虎譯，中信出版集團(tuán)2017年）。

在華茲華斯的詩歌中，彩虹多已失去了宗教的意義，所以他不像坎貝爾一樣訴諸宗教重新構(gòu)建彩虹的神圣性，也不存在與牛頓的《光學(xué)》中的原理爭辯的痕跡。他筆下的彩虹更多的是一種精神隱喻。對科學(xué)保持濃厚興趣的華茲華斯甚至在從劍橋大學(xué)畢業(yè)兩年后發(fā)表的《景色素描》（Descriptive Sketches）中以詩化的語言重新闡釋了牛頓的光學(xué)原理：“霜筑的尖頂再不能將晴日驕陽/不安的火焰折射為彩虹的顏色?！逼渲械摹八?，描述日光的“火焰”“折射”“彩虹的顏色”對應(yīng)著牛頓的“雨滴”“日光”“折射”“彩虹”。既然對華茲華斯來說，科學(xué)可以作為詩歌的內(nèi)容，那么他當(dāng)然不會像布萊克、蘭姆、濟(jì)慈那樣，與牛頓成為敵人。而且他的詩歌也表明，利用牛頓的光學(xué)原理也可以寫出優(yōu)美的詩行。

在以心靈、想象力和自然為關(guān)鍵詞的浪漫主義流派中，代表理性的科學(xué)看似是最違和的一個詞匯。但事實上，它所代表的“真”對浪漫主義詩人們又有著難言的吸引力。他們對其或愛，或恨，或相互交織，但都逃脫不了。英國著名的傳記作家理查德·霍爾姆斯（Richard Holmes），在其作品《神奇的時代》（The Age of Wonder）中描寫了英國浪漫主義對科學(xué)的美與可怖的發(fā)現(xiàn)之旅。華茲華斯、坎貝爾等可以在彩虹里看到心跳或神圣，但無法去除他們心底已經(jīng)明了的對彩虹的科學(xué)解釋。布萊克、濟(jì)慈、赫茲里特等無論多么痛恨牛頓對彩虹的拆解，對想象力與精神世界的破壞，都無法繼續(xù)停留在兩希文明對彩虹的神圣解讀中。雖然布萊克將藝術(shù)稱為生命之樹，將科學(xué)稱為死亡之樹，這種對比也無法將二者徹底分開。且不說布萊克本人在畫作中所用的光學(xué)等科學(xué)知識，在那個時代，很多科學(xué)家本身也是詩人，很多詩人對科學(xué)亦有著強(qiáng)烈的好奇與濃厚的興趣。正如英國作家、藝術(shù)家兼藝術(shù)評論家約翰·拉斯金（John Ruskin）在其牛津大學(xué)講座集《鷹巢》（The Eagles Nest）中所言，藝術(shù)與科學(xué)俱由智慧女神蘇菲亞（Sophia）掌管。