亲们，如果觉得还能看下去，就留个印。。我好知道还发不发了。谢谢 ：）
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如果有一种爱，是用恨来表达的，那么，几百年来，费马就沐浴在数学家们这种连绵不绝的爱里。
1908年，德国的实业家佛尔夫斯克终于忍无可忍，他决定跟费马拼了，拿出10万马克家产悬赏：在他逝世后100年内，谁第一个证明费马猜想，奖金就归谁。一时间应者云集，却都毫无悬念地都折戟而归。一战后，马克大幅贬值，悬赏的魅力也跟着贬值了。
但是，对于真正的数学家来说，费马猜想的魅力没有贬值，它成了数学家心中的一个梦。通往谜底的崎岖小路上，挤满了前赴后继的数学家。他们的努力没有白费，虽然没有得到费马猜想的证明，却得到了很多稀奇古怪的数学结果、甚至数学分支，比如代数数论等。这些副产品也是我们的宝贵财富。
80多年又过去了。1994年9月，英国数学家怀尔斯在N多前人工作的基础上，终于证明了费马猜想，从此这个猜想有了一个鼎鼎大名：费马大定理。整个数学界长舒了一口气，阳光顿时灿烂起来。
怀尔斯为此获奖无数，当然包括佛尔夫斯克奖金。
但是，怀尔斯的证明论文长达130多页（为了防止看出人命，我就不把原文贴在这了）。这跟费马当初说的“页边空白太小写不下”的那个证明显然不是一回事，并且，怀尔斯证明所用到的数学工具，比如代数几何中的椭圆曲线和模形式，以及伽罗瓦理论、赫克代数等，在费马时代还没有诞生。所以，很多人还在怀疑，费马说的那个证明存不存在。如果真的存在那个简洁美丽到极致的证明，为什么全世界这么多聪明的脑袋瓜都找不到？

【图8.3】费马像。 瞧你那小样。

波粒大战
让我们先把目光从马干部那胖乎乎、牛哄哄的笑脸上收回来，接着探讨光的问题。
光学几何完善后，我们可以对光的行踪了如指掌，但最根本的问题还没解决：它是什么？
一直以来，人们都在沿用古希腊人的说法，光是一种微粒流，就像无数个小得看不见、轻得没质量的刚性球。光的反射、透射、折射，都可以用粒子流来解释，看过中国足球吧？别不好意思承认，敢看的人才是真的猛士。球踢到我方身上，反弹到对方脚下——反射；我方组成人墙，对方把球从墙缝里踢进球门——透射；球从我方守门员200米外的第一媒质空气中飞进球门，打到第二媒质网上改变了运动方向——折射。
但粒子流解释不了光学几何的第二定律：独立传播定律。两束光相遇时，互不干扰。
如果光是粒子流，那么，它们交叉和对射时，那些粒子为什么不相互撞得四处飞散？
想想几万粒足球集中对射会怎么样？当然相互撞得乱七八糟！
不过凡事都有例外，假设这对射的几万粒球都是咱国队员踢出来的，而球上都画着别国球门，那就一个都碰不上。
但是，咱国足球不是用科学能解释得了的，所以此例不算。
1637年，笛卡尔在他的《折光学》中，用数学推导出了光的折射定律，这是折射定律最早的理论推导。他还试图从力学上证明光的反射、折射定律。提出，光可能是一种微粒，也可能是一种压力，就像声音那样，以波的形式传播。不同的是，声音是通过固体、液体、气体来传播，而光是通过一种叫“以太”的物质来传播。
说到以太，我们以后会详细了解，它在物理史中的地位，就像蒋干在曹操的赤壁之战中的地位。无论你怎么看他，也无法回避他造成的巨大影响。
波？粒？两个问号在笛卡尔飘洒的秀发上空盘旋，他骑在墙头，看看两边风景都不错，就是下不了决心选一边跳下去。
有一种痛苦，叫别无选择；还有一种痛苦，叫选择。
这两个问号，为后来的那场大战埋下了伏笔。
17世纪的某一天，意大利。格里马尔迪，波仑亚大学的数学教授。这一天，阿迪没有研究数学问题，而是看着眼前那道光，把手里的细棍探进光束。阿迪眼前一亮，一向只会走直线的光束，并没有像预料的那样，被细棍齐刷刷地分隔成两半，屏幕上的光照处，只隐隐约约出现小棍的淡淡倩影，让他几乎以为，小棍本来就是那样朦胧。这说明，部分光线绕过了细棍，到达屏幕上本该被细棍遮住的影子区域。
水波、声波遇到障碍物或者小孔，可以通过扩散的办法，绕过障碍物继续传播，这种功夫叫做衍射，也叫绕射，是波族的独门绝技——幸亏子弹没这本事。

【图8.3】水波衍射
莫非…..光也是波？！阿迪为自己的推测激动起来。
为了稳妥起见，他做了一个实验：让一束光穿过一个小孔，照到暗室里的屏幕上。我们都知道，屏幕上的光影比小孔大。它扩散了。
为了更加稳妥，他又做了一个实验：让一束光穿过一个小孔，接着再穿过一个小孔，照到暗室里的屏幕上。这时，屏幕上的光照边缘出现了明暗条纹。这是衍射无疑。
阿迪从实验得出结论：光是一种波动的流体，光波的不同频率，产生不同的颜色。他提出了“光的衍射”概念。
光是波的说法，完美解释了两束光相遇时，可顺畅穿过而不被撞散的现象。也可以解释透射折射反射现象。
阿迪还发现，金属板上的划痕所反射的光，投射到屏幕上，会产生斑斓的色带，他想到，鸟的羽毛和昆虫翅膀被光照时，也闪烁彩光，它们应该是一个道理。这个发现，是后来发明反射光栅的引子。
阿迪把他对光的研究写成了一本书：《关于光、色和虹的物理数学研究》，这本书于1665年出版。这时，阿迪已经去世两年了。
光的波动说虽然只是点燃了星星之火，但它的光芒却笼罩了微粒说的半壁江山。
这是两支实力相当的游击队。虽然粒军建队比较早，资格比较老，但根据地比较薄弱，没什么新发展。而波军凭着一个衍射实验，便异军突起，雄踞一方，虎视微粒说的古老领地。但为了维护“和平与发展”的世界格局，两支游击队各安一方，参军退伍，任君选择。
1663年，英国皇家学会的元老波义耳说了一句话：颜色与物体的自身属性无关，它只是光照在物体上产生的视觉效果。他还首次记载了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹。这是一个新结论，也是一个很正常的结论，但波军和粒军都试图占领这块新阵地，由此引发了争论：
颜色是什么？换句话说，光是什么？
粒军：光的直射反射折射自古以来就是我军的固有领地，早在古希腊时期，我们就开始在那里进行大量的测量和计算活动，断断续续传承至今。波军不请自来，我军表示坚决生气和强烈郁闷。关于颜色的问题，我军认为，我们看到的颜色，就是光微粒本身的颜色，什么颜色的微粒射入我们的眼帘，我们就感觉到什么颜色。
波军：用波动说统一光的直射反射折射还有衍射，是大势所趋，人心所向，是广大人民群众的共同愿望。对于颜色的问题，我方认为这根本不是问题，光波的不同频率，产生不同的颜色。阿迪玩的光衍射实验就是证明，波义耳玩的肥皂泡、玻璃球中的彩色条纹也是证明。历史将证明，我们的理论是伟大光荣正确和不可战胜的。
粒军：那么，水波靠水传播，声波靠空气等传播，贵军的光波靠神马传播呢？
波军：揭短是吧，好啊！那两光相遇不被撞散，还有光的衍射，贵军能否给个解释先？
同时被对方击中软肋，双方都很尴尬。
阿粒进三步，小波便退三步，都站着；小波进三步，阿粒便退三步，又都站着。两支孱弱部队的战争，并不比阿Q和小D的战斗更高明。正僵持间，一个强人加入了波军。

胡克。
这个天才重复了阿迪的光衍射实验。还用自己制造的显微镜，观察了各种透明薄膜的色彩，包括肥皂泡、云母、玻璃片间的空气层及水层等，发现颜色变化是有规律的，随着薄膜厚度的变化，光谱出现周期性重复。根据这些观察，他得出结论：“光是以太的一种纵向波”，光波的频率决定了颜色。光波在薄膜的两个内表面之间反射，由于薄膜厚度不均，光波反射的距离不断发生变化，各种频率的光波交错重叠、相互作用，在某些部位相互抵消，在某些部位相互增强，就产生了缤纷的色彩。这个解释很美妙。胡克把它写进他的得意之作《显微术》，于1665年发表。《显微术》把一个全新的微观世界展现在人们面前，包含了“细胞”等许多令人惊奇科学发现，为胡克带来了巨大的声誉。光的波动说也随之得到广泛传播和认可。
胡克的加入，使波军由游击队升级为正规军，要理论有理论基础，要试验有实验支持，要组织有组织保证，一路攻城略地，锐不可当，历史悠久的粒军一下子变成了弱势群体。
战争，实力才是王道。
1672年，一个年轻的小角色卷进了这场战争。他提交了一篇名为《关于光和色的新理论》的论文，这是年轻人第一篇公开发表的论文，所以他很珍惜。论文里面谈到一个实验：
让阳光从小孔中进入暗室，透过一个三棱镜，投射到屏幕上，我们会看到一个七色彩带。
年轻人解释道：光是一种微粒，三棱镜能把不同颜色的光微粒分开，就得到了那个七彩色带；我们用凸透镜把这个七彩色带聚焦，它又会变回白色，这就是说，各色光微粒合在一起，就是白光。
当时如日中天的胡克一看，这个结论与自己的波动学说完全不同，这还了得？！于是，在皇家学会评议委员会上，胡克拉上波义耳，很干脆地否定了这篇论文，还给予了尖锐的批评。
年轻人的脸被批得七彩交集。
按说，波军有了胡克和波义耳这两员大将领衔，粒军这支游击队应该被打成小股流寇了吧？
错了。
因为这个被批的年轻人不一样，His name is 牛顿。
你知道，那个实验当然就是著名的色散实验了。
本来，牛顿同学对波动说没什么反感，他只是由棱镜实验提出一个可能：白光是各色微粒混合而成。没想到啊没想到，胡克你不同意也就罢了，还批评得那样尖锐，好吧，尖锐我也忍了，谁让你是领导+前辈呢？可是，可是你居然说我论文中“色彩的复合”是窃取了你的思想！好过分哦！子是怎么曰来着？是可忍，孰不可忍？！你以为只有你胡克小心眼吗？我牛顿也……好吧咱们走着瞧！
从此，牛顿视胡克与波动说如仇敌，义无反顾地担任了粒军的主帅。他开始在几乎每一篇涉及光的论文里，都毫不留情地打击波动说。
虽然大家都感到火药味很浓，但谁也没见过牛胡二将拆招。他俩学者风度十足，从不在公开场合当面唇枪舌剑，除了在相关论文中，有理有据地否定对方理论外，其余的交锋只通过信件私下进行，从不牵涉第三者。并且，双方的措辞都相当绅士，语气和缓，相敬如宾。从这时起，直到胡克去世，二人鸿雁传书，不亦乐乎，恨海情天，名句迭出。这里摘录牛写给胡的一段，与君共飨：
笛卡尔迈出了漂亮的一步，而您，则推进了N多方面的发展，特别是，把薄膜的色彩也引入了哲学范畴。如果说我看得比较远，那是因为我站在你们这些巨人的肩膀上。
谦谦君子，莫过于此啊！
体貌直逼时迁的胡克读到后面这句，鼻子当时就歪了。
可是，这句巧妙尖刻的挖苦之言，却被作为科学巨人的自谦之语，为后人津津乐道，流芳至今。历史啊，教我如何说信你？

牛顿固然强悍无比，但这时还没成气候，而胡克正处于巅峰时刻，加上双方关于光的理论体系都不完善，所旗鼓相当，战争进入胶着状态。关键时刻，又一个强人加入了战斗。
克里斯蒂安•惠更斯。
前面说过，他是史上最著名的物理学家之一，同时还是天文学家、数学家。他在力学、光学、数学、天文学等领域均有杰出贡献，是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱、近代自然科学的重要开拓者之一。向心力定律、动量守恒原理等都是他的手笔。
这位荷兰天才年纪轻轻便受人尊敬。1663年，小惠被英国皇家学会聘为第一个外籍会员。1666年，法国皇家科学院刚刚成立，便迫不及待地邀请小惠出任院士。
其实，小惠并非不宣而战，他早就表明了立场，只不过，他花了更多的时间在磨刀。虽说艺高人胆大，但，真正的高手，从不草率行事。
1662年，惠更斯去英国访问时，结识了牛顿和胡克。那时，小惠已经是大名人，他很赏识名人小胡同志，以及小名人小牛同学。天才们难免惺惺相惜，他们相谈甚欢。不过，话题进入到光的本性时，三个人产生了分歧。小牛同学与小胡同志的意见相反。小惠那时虽然没有对光做深入研究，但他一分析，觉得小胡同志的意见比较靠谱。
可是，科学这个事，就得科学对待，不能搞少数服从多数，也不能搞民主集中制，没有足够的证据，便谁也奈何不了谁。这是合理的。否则，科学就会办成科室。
互相搞不掂，就只好各自回营，另做主张，以图后计。
1666年，小惠来到法国皇家科学院后，开始把更多的精力投入光的研究。
他把格里马尔迪等人的光学实验又做了N遍，发现很多现象如果用微粒说来解释，就好比很多人祸非要用天灾来解释一样，无法自圆其说。但是用波动说解释起来，就靠谱多了。
然后，小惠在胡克理论的基础上，完善和发展了波动说，提出了更完整的理论：
首先，光是一种波。是一种什么波呢？机械波，就是机械振动在介质中的传播。
其次，光以什么介质为载体来传播呢？以太。
再次，光是一种纵向波。所谓纵向波，就是振动方向与传播方向相同的波，比方说空气里的声音，是空气分子沿传播方向往复振动产生的波。那么，横向波，当然就是振动方向与传播方向垂直的波了。比方说水波，它沿水平面传播，但振动方向是垂直于水平面的，上下往复，这就有了波峰和波谷。
最后，波面上的每个点，都可作为引起介质振动的波源。就像多米诺骨牌，每一个骨牌既是受力者，又是发力者。这就是著名的惠更斯原理。
根据这套理论，小惠证明了光的反射定律和折射定律，还解释了光的衍射、双折射等现象。
小惠不出手则已，出手就惊人，这套动作稳扎稳打，步步为营，看似不疾不徐，但劲道雄浑，绵绵不绝，如巨轮启航，势不可当！胡克笑了。
但，一座冰山挡住了去路。

小惠不出手则已，出手就惊人，这套动作稳扎稳打，步步为营，看似不疾不徐，但劲道雄浑，绵绵不绝，如巨轮启航，势不可当！胡克笑了。
但，一座冰山挡住了去路。
牛顿。
1675年，小牛同学拿起一块曲率半径很大的平凸透镜，把它的大肚子顶在玻璃板上，让白光透过凸透镜和玻璃板，猜猜看发生了什么？这是一道选择题：
1.光被聚焦，出现一个亮点。
2.光被重整，出现靶状彩色同心圆。
3.光被扩散，出现一个放大变暗的圆。
4.光被分散，出现一条七彩色带。
哈哈，您还真划了？I服了U，划对了，答案是2。
没错，牛顿看到一个个彩色的同心圆，环环相套，组成一个美丽的靶，靶心就在凸透镜与玻璃的接触点上。
那么，用单色光入射，又会怎么样呢？当然靶还是那个靶，只不过，没那么多色彩了，是那种单色光明暗相间形成的同心圆。
这就是著名的牛顿环。（奇怪，我怎么想起太上老君的金刚琢了？）
这种奇怪的东西为什么会降临人间呢？牛顿解释道：
每当光线通过折射面时，它就会瞬间改变自己的状态（我们简称之变态）；通过折射面后，又开始复原，而复原是为了顺利通过下一个折射面。就像恋爱、受伤、复原、再恋爱。
但是，当反射折射透射的频率非常高、速度非常快时，就会出现这种情况：光还没等完全复原呢，就遇到下一个折射面，这时，光更容易被反射。这就好比你失恋了，身心俱疲失魂落魄，尚未恢复当日风采，就开始追求下一个，当然更容易被拒绝了。牛顿给两次复原的距离起了个名，叫“阵发间距”。
凸透镜面与玻璃板面之间，距离均匀变化，光穿越它俩时，一阵容易反射，一阵容易透射，经过它俩复杂而又有规律的反射透射折射，光微粒在不同半径分布不同，就形成了美丽的牛顿环。
这个理论解释了牛顿环，就意味着它也能解释云母、肥皂泡等薄片的彩光现象。
也就是说，波军赖以生存的根据地要失守！

不一定。因为声波是可以相互穿越的。
我们人耳在听到一大一小两个声音时，往往忽略掉小的，这并不表明小的声音消失了。它不仅没消失，而且极有可能没有减弱，甚至在某些地方，借助大的声音加强了！因为声音是空气有规律的“疏”、“密”变化。所以，当两道声波的“密”遇到“密”，就会更密，相当于正数相加；当然，当“密”遇到“疏”，就是正负相抵，相互减弱。

【图】声音干涉类比
如果让同一道声波穿过并列的两道狭缝，发生衍射后相遇，由于它俩波长相同，疏密重叠的部位就会很有规律，于是，产生有规律的加强和减弱。
光作为一种纵波，也会这样。小杨说，穿过两条狭缝的光在相遇时，有规律地加强和减弱，投射到屏幕上，就成了明暗相间的条纹。这种互相骚扰对方内政的行为，俺给他取了个名字：干涉。光的干涉。
所以呢，光是一种波。一种纵波。不是微粒。
所以呢，牛顿……错了。
你说谁错了？无数双错愕的眼睛盯着小杨，好像在看火星人。
可是，我们怎么解释这干涉条纹？如果光是微粒，它怎么可能这样？难道，微粒们参加过朝鲜高清人肉LED训练，走路不列队，都不好意思跟人家打招呼了？
都对100年了，怎么突然错了？上面出什么事了？有内幕消息没？小道的也行。
牛爷怎么会错？他错了，我们怎么办？人类怎么办？地球怎么办……银河系几亿亿受苦受难的阶级兄弟怎么办？！
……
“尽管我万分仰慕牛顿，但我不能因此认定他万无一失。我遗憾地看到，他也会弄错，而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。” 小杨无奈地叹道。这句话，他写入名为《关于声、光的实验问题》的论文，提交给英国皇家学会。他还在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文，解释了“牛顿环”和自己的实验，提出了光的干涉的概念和定律。注意，定律哟！
这是战书。也是战鼓。
波军的灵魂从历史的角落聚拢、复活。
粒军从百年前就守着牛爷的超级航母，以为靠这个就可以仙福永享、寿与天齐、千秋万代、一统江湖。所以这些年没想到给航母改改装，让它与时俱进，只知道给它镀金披花，树碑立传，挂牌授勋。因了个此，超级航母只长了体重，没长本事，还是那两炮一核。
按说，这两炮一核威力也够大，足以对付大部队了。何况，波军还算不上什么大部队，顶多算个连队。
但是，人家连长这次是开着灰机来的，有高度，这两炮一核够不着人家。
更要紧的是，人家正居高临下，投弹仓正对着航母的弹药库——只要人家投中了，粒军的弹药就要为波军盛开了！
粒军一时竟不知如何应对，情急之下，纷纷使用原始武器：否定、嘲笑、挖苦、毁谤。还有，愤怒。
不仅粒军愤怒，粒粉、牛粉也愤怒起来。英国政治家布鲁厄姆按捺不住，扎到物理学家堆里插了一杠子，给小杨的理论连戴三顶帽子：“不合逻辑的”、“荒谬的”、“毫无价值的”。
1803年，小杨在空中玩了个特技，他在论文《物理光学的实验和计算》中，用独门利器
“干涉定律”，剖析了衍射现象，得出结论：光路过物体边缘会发生衍射，是直射光与物体边缘的反射光相互干涉导致的。
但是，这个特技一玩不要紧，露出了一个破绽：如果光是纵波，得到上面这个结论就要遇到很多麻烦，证明起来很牵强。就好比从家门口走到卧室，本来几步就到，但你非把上海世博会的排队栏安在家里，那张床近在咫尺，可你居然能在蜗居里走出长征的距离来！
越绕越不靠谱——这是科学理论定律。
粒军长舒一口气，嗤之以鼻：基本功有问题，弹道不稳，投弹不准。
这口气是舒了，但依然只能眼巴巴地看着小杨的灰机灰来灰去——对干涉条纹，没人能用微粒说做出令人满意的解释。

一时间，这以一敌无数的战局居然进入了相持状态！
万人敌算什么？小杨差点就成了全民公敌！
粒军鸭梨坡大，小杨鸭梨山大。因为这个鸭梨只有他一个人扛。
虽然表面上看起来，凭借光的干涉条纹这一新式武器，粒军奈何不了小杨，但三人成虎啊，何况是成千上万人！这舆论受不了。
小杨顶着巨大的压力，花了好几年时间写了一本书，名为《自然哲学与机械工艺课程》，于1807年发表，来宣传波动观点，却创造了销量最低的纪录，只卖出去1本。是的，你没看错，1本。名人出书也难啊！
无人喝彩，不要紧。但懂的、不懂的全都反对，甚至被人讥讽为疯子，这事就不好玩了。我还不如玩点别的。1816年前后，小杨保留了意见，把光学放在一边，考古去了。
小杨虽然离开了战场，但，他留下的那架灰机，仍在超级航母上空盘旋，成为粒军梦中的阴影。
英国这边战事频仍，法国那边也没闲着。
1808年，微粒说的死党、法国数学家、天文学家拉普拉斯用微粒说分析了光的双折射现象，用以批驳小杨的波动说。但他的理论不尽人意。为此，他设立了“光的双折射理论研究”奖，征集新成果。
双折射研究的事还没搞掂，光学的又一块新大陆被发现：偏振光。发现者是法国物理学家、军事工程师马吕斯。
马吕斯准备拿下那个奖，于是，他一头钻进实验室。1809年，小马哥在搞折射试验时，发现一部分光是偏振的。这意味着，不管光是什么，它绝对不会是一种纵波！
这么厉害，居然能一票否决！
那么，光的偏振又是怎么回事呢？
其实，偏振光离我们很近，现在影院的高清立体电影，用的就是偏振光原理。
我们的双眼有一定距离，看东西的角度有点小差别，这叫“视角差”。大脑把两张有“视角差”的图像综合处理一下，就能识别远近——也就是感觉“立体”了。
为了实现立体效果，电影在拍摄、放映时，都模拟眼睛的视角差，用左右双机同时拍、同时放。为我们提供了有视角差的两个图像。这是第一步。
这两个图像，同时出现在一张屏幕上，一定重影。所以，让每只眼睛只看到属于自己的图像，是关键的第二步。
这时，“偏振片”闪亮登场了。这个名字听起来很高深，但实际上，它就是一个过滤光的薄片。我们看看它的制造过程，就知道，经它过滤的光是什么“形状”了。
材料都很常见：一块高透明的薄膜，它的分子排列为网状结构，用碘浸染之，然后用硼酸水还原稳定，再单向拉伸4-5倍。这样，碘分子就很整齐地排列在这块膜上，像细密的梳子。
我们知道，梳子齿缝可以通过两类东西，一类是直径小于齿缝的物体，比如头发、细小颗粒等；一类是宽度和长度虽然大于齿缝，但厚度小于齿缝的物体，比如纸条、卡片等薄片。薄片通过梳子，有一个条件，就是让薄边顺着齿缝，否则会被挡住。
放电影时，两台放映机前各装一块偏振片，“梳子齿”方向一横一竖，把光过滤成一横一竖两道偏振光，我们戴的眼镜，镜片也是两块偏振片，横竖与放映机的相对应。横的只能透过横光，竖的只能透过竖光，于是，我们的两眼分别看到有视角差的影像，大脑就误以为图像是立体的了。
花了这么长时间来了解偏振片的工作原理，还是值得的，因为我们得到一个重要的信息：光的形状居然是“扁”的！
通常光源发出的光，它的“薄边”在与传播方向线垂直的各个方向上均匀分布，这叫自然光。经偏振片过滤，只剩下与偏振片“梳子齿”方向相同的光，这种“薄边”方向相同的光，就是偏振光。
我们做个试验就清楚了。拿两把齿缝一样大的梳子，面对面排列，齿方向一横一竖。
先用铁丝和颗粒试着穿过梳子，我们发现，铁丝和颗粒只要能穿过第一把梳子，就能穿过第二把梳子。
现在用薄片来做实验，长和宽大于齿缝，厚度小于齿缝。让薄片的薄边顺着第一把梳子的齿缝穿过，到达第二把梳子时，就过不去了。想过去只有一个办法：让两把梳子的齿方向相同。
这和偏振片只能透过相同方向偏振片所过滤的光，是一个道理。
所以，偏振光的原理告诉我们，光不是微粒，不是均匀光滑的线。
也不是纵波。因为光纵波理论认为，光是介质微粒沿传播方向振动，传递光脉冲形成的，也可以看成一根均匀光滑的线。即使不是均匀光滑的线，沿传播方向振动也不可能形成“扁”的形状。
马吕斯当时发现的偏振光，不是用偏振片得到的，而是在做双折射试验时发现的。
那是一个黄昏，小马哥透过冰洲石看玻璃窗上反射的落日。
当然，他看到了两个落日，双折射嘛，很正常。
他开始转动手中这块神奇的石头，转着转着，神奇的事情发生了，始终坚持双折射的冰洲石或许被转晕了，它突然放弃了一个折射——其中一个落日消失了！
敏感的小马哥立即用其他光源做实验，用水面啊、玻璃啊来反射各种光，透过冰洲石，各种观察。
他发现，转动冰洲石，双折射的两个图像，亮度会交替变化，转到某个角度，会消失一个。
小马哥得出结论：经过折射、透射后，光的强度会随方向而变化。他给这种现象起了个名，叫光的“偏振化”，这种光，当然就是偏振光了。
通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法，都可以获得平面偏振光。
那时，小马哥虽然还没有意识到光的“形状”问题，但他天才地意识到，纵波理论是无法解释偏振现象的。
于是，发现光的偏振现象后，小马哥的第一个反应就是，用它一票否决了光是纵波的理论；第二个反应是，顺手搞定了偏振光强度变化的规律，也就是“马吕斯定律”；第三个反应是，用微粒说对偏振现象作出了令人信服的解释。这就是粒军梦寐以求的高新武器啊！
1810年，马吕斯获得了拉普拉斯设立的“光的双折射理论研究”奖。但是，大家心里都清楚，对双折射现象，波粒双方虽然都作出了解释，但都不完美，底气都不足。
小马哥对偏振现象的完美解释，给了波军沉重一击。
当时战场上形式很尴尬，波军解释不了偏振，而粒军虽然人多势众，也解释不了干涉。
但僵持，一般是不会持久的，总有一方hold不住。
1814年，史上最强的土木工程师加入了波军。

关于光的干涉，就好解释了。所以让小惠先歇会，我来解释：
光既然是横波，就有波峰和波谷。
我们知道，波的振动幅度，也就是振幅，决定了波的强度。
波峰、波谷有叠加效应。这里，我们把波峰看成正数，把波谷看成负数。
现在我们看看，波长相同、振幅相同的两波相遇会怎么样。
如果波峰和波峰重合、波谷与波谷重合，这叫“同相”，正数相加，波峰更高，负数相加，波谷更低，也就是波的振幅加强。结果是他们合二为一，成为波的增强版。
如果正好错开，波峰与波谷重合、波谷与波峰重合，这叫“反相”，正负相抵。结果是它俩扯平了，消失了。
那么，波长不一样的两波相遇会怎么样呢？我们可以类比一下波浪，找一张各种波重叠的波浪照片，仔细观察，我们会发现，在大波上，小波该怎么传播还怎么传播。而小波也不会对大波造成减弱或增强，也就是说，波长相差越大，它们之间发生干涉的可能性越小。

【图】方向、波长、振幅不同的波重叠交织在一起的复杂情形。
双缝实验实际上就是光的衍射和干涉的一场综合操练。
光通过两条狭缝，发生衍射，尔后相互重叠，发生干涉。由于它们来自同一束光，所以振幅、波长都一样，相遇时，在一些区域反相，在一些区域同相，明暗交替，投到屏幕上，就成了排布规则的条纹。
虽然横波理论还只是一个框架，但已经显示出高新武器的优越性。现在，波军既能搞定干涉，又能搞定偏振。粒军表示不淡定了。他们加紧演练，准备发动一场决战。

论文依然落到了泊松的手里。
泊松大师拿着这份试卷一检查，没有错别字，逻辑清晰，推理严谨，数学缜密，体系完整，完美地解释了衍射、偏振等现象，但答案和自己的标准答案不一样！这是怎么回事？！
究竟是谁错了？
不能从论文推导本身找出问题，那么，就用这个原理和推导办法，试试推导其他情况下的衍射，看看这套理论是不是仍然好用。只要有一处，理论推导与观测结果不符，这套精致的理论就将被扔进废纸篓。
泊松选中的推导对象是一只小小的、圆圆的盘子，光迎面射向圆盘，经过它的边缘时，会发生衍射，那么，根据小菲的理论，圆盘的影子会是什么样的呢？
真不愧是数学大师啊！结果很快就出来了。按照小菲的理论，这个圆盘的影子正中，应该会出现一个“亮斑”！
哈，怎么可能？这太荒唐了！影子中间怎么会出现一个亮斑呢？它从哪来？盘子中间又没洞。果然不出所料，这个看上去很美的理论，中看不中用，不具有普遍性，一个小小的圆盘就把它证伪了！
泊松公布了他的计算结果，大家一看，不愧是数学大师，计算干净利落，结果完美无误，影子中间出现了不该出现的亮斑，于是纷纷表示小菲理论太荒谬了。
组委会正准备宣判这个新理论的死刑，关键时刻，阿果挺身而出。虽然他怀疑波动说，但作为一个严谨的科学家，他认为即使要判死刑，也要亲眼看看证据才行，不能从重从快，草菅新论，坚持要做个实验。
取证。

虽然评委会成员觉得，对这种荒唐的结论做实验实在没什么必要，但大家都是搞科研的，十分清楚这个要求再合理不过了。实验是检验理论的唯一标准嘛。
实验就实验，反正影子中间是不会出现亮斑的，这回让你死个心服口服！
然而，我们已经不意外了，大自然和人类开的玩笑太多了：影子中间居然真的出现了一个亮斑！围观的大师们眼睛和嘴顿时圆了起来。
亮斑像一只无辜的眼睛，莫名其妙地看着目瞪口呆的大师们，难道我走错了吗？我本来就应该在这儿，你们瞪什么眼？
光，是横波。
泊松是一个胸怀宽大、治学严谨的科学家，但这次，他郁闷了一把。
让泊松同志郁闷的，不是谁对谁错的问题，而是人们给这个亮斑起了个名，叫“泊松亮斑”。
这大概是史上最尴尬的一个科学命名了。就好比把滑铁卢战役命名为“拿破仑战役”。
这场比赛的结果比戏剧还戏剧：在粒军的精心组织、广泛参与、奋力拼搏和大力帮助下，波军胜利了。小菲单枪匹马，勇夺金牌，摘取了这次论文大赛的最高奖。
战斗一点也不激烈，围观者纷纷表示这仗打的不过瘾。就好像下凡为怪的青牛精，不论哪路神仙，什么法宝，他就一招：取出一个亮灼灼白森森的圈子来，望空抛起，叫声：“着！”什么金箍棒啊、风火轮啊、金丹砂啊、水呀火呀的，一律套走，动作简单，台词单调，Pose难看，两个字：没劲。
但是，科学不是表演，理论预测与实验观测普遍相符，这才是王道。
想反对吗？拿出与观测符合得更精细、更普遍的理论来！否则，说什么都是笑谈。
小菲一战成名，他以一套完整、严密的横波理论击溃了微粒说，从一个名不见经传的小人物，一跃成为在光学领域可以和牛顿、惠更斯这些顶尖高手平起平坐的大人物。
只是可惜了阿果，他与小菲合作，相互启发，在光的横波理论建立中，做出了重要贡献，但关键时刻，他对波动说的怀疑，让他失去了与小菲共享荣誉的机会。
到此，波粒大战暂时降下帷幕。但光学的发展，只是从此走上了更新的一条道路，前面，依然荆棘密布。
最大的一个障碍，来自一个古老的问题：横波是吧？好吧，你是以什么为介质传播的？
如果没有介质，你能想象一个物体——就比如铅球，嫌重那就棉花团——会在空中像袋鼠一样跳跃前进吗？凭什么？
这个问题先按下不提。因为刚刚打下江山的波军，还有很多细节需要完善。

更牛的是，我们还可以用光谱分析法，研究遥远的太阳，以及更遥远的其他恒星的化学成分！只要能看见你，离得再远，我也能知道你是啥组成的！
巨大的贡献受到了巴伐利亚国王的赏识，夫琅和费被封为贵族。这个苦孩子从一出生，命就不好，穷。小时候当然靠父母，可父母双亡；打工糊口，作坊倒塌，捡回一条命。幸亏一位好心的贵族帮他解决了生存问题，他靠着天分与不懈努力，终于获得成功。可惜的是，1826年，39岁的他因肺病逝世。
菲涅耳比夫琅和费晚生一年，晚亡一年，都是肺病。天妒英才啊！
小费强有力的技术支撑，使波军的统治地位固若金汤。粒军偃旗息鼓，纷纷倒戈。拉普拉斯学派的诸多科学家由粒方转向波方。
大家现在目标一致：寻找光波的介质。
以太说活跃起来。
以太，光的介质，它布满虚空，但看不见、摸不着。职业：当光波的介质。
菲涅耳发现一个大问题：能产生如此快速横波的介质，应该是一种十分坚硬的类固体，但如果以太果然是这样，布满空间的它，是怎么做到让物质自由穿行的呢？
泊松发现一个更大的问题：如果以太是一种类固体，在光的横向振动中，必然伴有纵向振动，这与整个横波理论体系相矛盾！
为了让以太合法存在，1839年，法国数学家柯西提出，以太是一种“消极的”可压缩性的介质；1845年，英国力学家、数学家斯托克斯又进一步指出，以太是类似石蜡、沥青或某些胶质一样的东西。它既硬得可以传播横向振动，又可以消除纵向振动，还可以让别的东西穿行。
……
你信吗？好像他们自己都不信。
打江山难，守江山更难。在寻找介质的高山丛林中穿行，似乎比在波粒大战的战场上前进更加困难。此后的过程，因为与相对论、量子论密切相关，所以在这里简短列举一下。以后再详说。
1887年，德国物理学家赫兹发现光电效应。光的粒子性又一次浮出水面，露出诡异的微笑。
1900年年底，德国物理学家普朗克推导辐射公式时，发现必须假定辐射能量不是连续的，而是一份一份的，才能得到正确的公式。
1905年3月，爱因斯坦发表了一篇论文：《关于光的产生和转化的一个试探性观点》。完美解释了光电效应。他认为对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。也就是“波粒二象性”。
Stop！等等，人仰马翻地打了将近三百年，你一出来，说了句“光是波，也是粒”，就完了？和稀泥呢吧？还有没有点原则性了？
这个问句论据充分，简短有力，结构严谨，一气呵成，很有道理。但是，波粒二象性后来被无数实验证实了无数次，直至现在，还没被证伪。
跌宕起伏的波粒大战，居然以“波粒二象性”签约言和，原来是大水冲了龙王庙，孙悟空PK六耳猕猴！
老天爷真会开玩笑啊！此正是：
百载拼争，敌居然即我，一朝弃戈硝烟尽；
双身合并，俺究竟是谁，片刻无暇歌舞平！
路，还长得很呢！

在没了解以上这些牛人测光速的方法之前，我们能想象用一些简单的工具，居然可以测出魔幻一样的光速吗？至于你们能不能，我反正是不能。想象不出，那就只有学习。
为了膜拜一下先人的智慧，我们从上面随便选一个牛人，围观一下他是怎样用机械工具测光速的。
1849年，斐佐。
他利用透镜聚焦和镜面反射，让光线经过齿轮的齿缝再原路返回，实验者观察返回的光。
转动齿轮，就可以有规律地遮断、通过光线，当齿轮达到一定转速，反射光完全被挡住时，利用齿轮转速、齿数、光走过的距离，就可以算出光速。
有兴趣的可以看看下图和详解。
透镜在这里只起“双规”的作用，让光束乖乖地按照“规定粗细、规定路径”行走，属辅助作用。所以，在图解中，我们省掉透镜，只取最简单的路径，使工作原理更清晰些。
光的路径：从光源发出的光，通过齿缝射到镜片，由此反射回去，再通过齿缝传到观察者眼睛。特别注意的是，那个镜片与齿轮的距离要很大，具体多大，稍后便知。
齿轮的作用：如使齿轮转动，那么光束遇到齿缝就通过，遇到轮齿就隔断。齿轮的齿数是已知数，排列规整，根据转速可以计算光被阻隔的时间差。
测量过程：在光通过轮齿缝到镜片，再反射回来这段时间内，齿轮将转过一个角度，如果反射光被轮齿阻隔，观察者看不到光，再接着转，挡光的齿离开光的路径，光又能通过，观察者又看到光……以此类推，观察者看到的是闪光。当齿轮转到“一定”的速度时（不是越快越好），会达到这样的效果：每一次光穿过齿缝后返回时，都恰好被转过来的轮齿挡住，保持这个速度，观察者就看不到反射光。这时，根据齿轮转速v、齿数n、齿轮和镜片的间距L，可知光速c=4nvL。
斐佐当时用的是720齿的齿轮，一秒钟内转动12.67次时，光首次被挡住而消失。这就是说，光被挡住时，空隙与轮齿交替所需时间为1/12.67秒，在这一时间内，光往返所经过的光程为2×8633米（现在知道齿轮与Z镜的距离有多远了吧）。根据上面的公式套一下：
光速c=4×720×12.67×8.633（公里/秒）≈315014（公里/秒）
虽然跟现在的标准值差一些，但这是第一个用机械测光速的实验，有误差是因为轮齿有一定宽度，它挡光、移开需要一点点时间，而这一点点时间，光已经跑很远很远很远了。
这个测光速的高招是怎样想到的，我们暂且不讨论，单说那个年代，反射镜片与齿轮相距近9公里那么远，手上只有镜片、透镜等简陋的工具，他们是用什么样的光源（那时没有激光），是用什么手段让光乖乖地沿着规定路线走，准确地穿过狭窄的齿缝再原路返回的？强就一个字，我再说一次！

【图9.2】斐佐用齿轮测光速的原理图。

百川归海
说到光，我们就不得不提起另外两个家伙：电、磁。别急，咱很快就知道这是为啥。
虽然，人类知道电和磁的时间很长，但对它们之间的关系却一直很暧昧。
我们来看看磁、电学科发展的粗略时间表：
距今2600年前，古希腊思想家、科学家、哲学家泰勒斯闲来无事玩石头，玩着玩着，他惊奇地发现，有两种石头魅力四射，居然能吸引某些其他的物体，就像妲己吸引纣王那样。黑乎乎的那块石头，我们管它叫磁石；半透明的那块石头，我们管它叫琥珀。根据经验和直觉，泰勒斯推断，这说明它们内部有生命力。这个今天看起来很幼稚的结论，居然被人们相信了两千多年（或许更长），直到公元前300年，斯多葛派哲学家还以此来证明：世间万物因有生命而相互吸引。
距今2400年前，《管子》记载“上有慈石者，其下有铜金”，这是关于磁的最早记载。其后《吕氏春秋》提到 “慈石召铁，或引之也”。东汉高诱在《吕氏春秋注》中谈到：“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引也”。瞧瞧，叫“慈”石，东西方不约而同把吸引物体这个现象与爱联系起来，磁石在许多国家的语言中都含有慈爱之意。人类用善意的憧憬去理解大自然，虽失主观之偏，却从浪漫中得到了精神的慰藉。
距今2300年前（或许更早），春秋战国时期，史上最著名的汤勺问世，它就是指南针的始祖——司南。司南用纯天然磁石打造，健康安全环保，样子像一把汤勺，可放在平滑的“地盘”上并保持平衡、自由旋转，停转时，勺柄指向南方。《韩非子》中就有“先王立司南以端朝夕”的记载。指南针作为中国古代四大发明之一，供我们这些不肖子孙反复骄傲了很多年。不过，对于司南的样子，历来就有争议。争议的原因是，用天然磁铁，确实可以打磨一把汤勺，但无论这把汤勺和“地盘”打磨得多光滑，它也不能指南或指北，因为天然磁石磁距小，底部摩擦总显得过大……所以，很多人认为，指南的司南也许有，但不会是这把汤勺。我们今天看到的司南，是学者根据史书的只言片语揣摩复原的。
距今1500年前，《武经总要》上传了名为“指南鱼制作全过程[申精]”的帖子，帖子云：将薄铁片剪成鱼形，烧红，将鱼尾指向正北，稍向下倾，入水，使鱼尾淬火，取出后铁片鱼就被磁化了。把它固定在可以水上漂的物体（八成是木头）上，使之浮在水面，就成为可以为我们指示方向的指南鱼。这是首例人工磁化的记载。1500年后，广大斑竹经验证、研究认为，在当时的条件下，此方法十分科学可取，遂决定加精欣赏。古代劳动人民的智慧真是灿烂辉煌啊！
1600年，英国著名医生、物理学家吉尔伯特在伦敦出版了《论磁》，记录了磁石的吸引与排斥、磁针指向南北等性质，并断定地球本身是一个大磁体，提出了“磁轴”、“磁子午线”等概念，开创了电学和磁学的近代研究。他第一个称电吸引的原因为电力。他认为电与磁是有本质区别的两种不同现象。
1777年，牛顿之后英国最伟大的科学家之一，亨利•卡文迪许提出，电荷之间的作用力可能呈现与距离的平方成反比的关系。卡文迪许是当时富翁里最有学问的，也是学者里最有钱的。氢气是他发现的，水的化学成分也是他确定的，他是第一个计算地球质量的人，在静电学上，也颇有研究。但这家伙很古怪，比如他买股票矢志不渝只买一支，比如他羞于见人，听到赞扬时会落荒而逃，比如他发现或预见到了能量守恒定律、欧姆定律、电传导定律等等N多如雷贯耳的定律，但都不发表，也没有告诉别人，结果……
1785年，法国物理学家查利•奥古斯丁•库仑通过实验确立了电力的平方反比定律——库仑定律（看看卡文迪许的发现，唉，谁让你做了不说）：两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距离平方成反比。这是静电荷间相互作用力的规律。此后，他又证明：同样的定律也适用于磁极之间的相互作用。这是电学发展史上的第一个定量规律，从此，电学的研究，由定性阶段跃升到定量阶段。
1786年，意大利医生和动物学家伽伐尼在实验室解剖青蛙，刀光、血迹、尸体……青蛙已驾崩多时。真是一个恐怖的画面。接着，更恐怖的事发生了：当刀尖碰到蛙腿神经时，蛙腿突然痉挛起来，同时出现电火花（罪过啊罪过- -!）。诈尸？！NO！伽伐尼认为，这是由于动物体上本来就存在的电引起的，他把这种电叫做“动物电”。这个偶然发现，引出伏打电池的发明，and电生理学的建立。