A kromatika newtoni forradalma

Color profile: Disabled Composite

A kromatika newtoni forradalma ZEMPLÉN GÁBOR

I.

Az optika és a kromatika a 17. század második felében A tudományos színelméleteket alapvetõen változtatta meg Isaac Newton optikai és színjelenségekkel kapcsolatos munkája. A forradalmian új elméletet ismertetõ elsõ cikke a Transactions of the Royal Society hasábjain 1672-ben azonban csak az utókor számára vált történelmi jelentõségûvé. Ez a tanulmány egyszerre keresi a választ arra, hogy a kortársak miért nem tartották és mi miért tartjuk Newton publikációját korszakalkotónak. A tanulmány az optika és a színek vizsgálatának 17. századi bemutatását (1.1) és a kor magyarázati keretének ismertetését (1.2) követõen Newton ko rai kutatásait (2.1), majd elsõ komolyabb tudományos vitáit (2.2) mutatja be a késõbbi optikai munkák recepciójának összefoglalásával együtt (2.3), majd vázlatosan elemzi a newtoni elmélet hatását a késõbbi ko rok színelméleteire (3.).

1.1 A GEOMETRIAI OPTIKA ÉS A KORBAN FELFEDEZETT ÚJ JELENSÉGEK A tizenhetedik század során a klasszikus optika egyik legrégebbi kérdésére született megnyugtató válasz: a fénytörés jelensége matematikailag kezelhetõvé vált. A fénysugár egyenes vonalú terjedését már az ókorban elfogadták, és a beesési és visszaverõdési szögek azonosságát feltételezve igen korán magyarázni tudták az egyik legfeltûnõbb optikai jelenséget, a katoptrika területéhez tartozó visszatükrözõdést (Cohen (1948) 1969). Platón Timaiosza már beszél a síktükrök és homorú tükrök tükrözésének sajátságairól (46 a-c). Hérón Katoptrikája pedig bevezeti a természet gazdaságosságának elvét (a fényilletve a látósugár a lehetõ legrövidebb utat teszi meg két pont között), mely a legtöbb tükrözésnél magyarázatot ad a fény útjára (Park 1997: 63). A görög geometriai optika harmadik ága, a dioptrika, a fénytörés vizsgálata azonban nem tûnt ilyen megoldottnak. Ptolemaiosz (részben) kísérleti úton talált igen ötletes fénytörési törvényét (Smith 1996) a 17. századig nem tudták felülmúlni pontosság tekintetében. Ez a törvény a babiloni csillagászatban is már használt módon a 10 fokonként belépõ sugarakhoz folyamatosan változó törési szögeket rendelt hozzá, a változás mértéke azonban állandó volt. Egyszerûség tekintetében a középkor felülmúlta az ókort: Robert Grosseteste szerint vízben a törési szög mindig a beesési szög fele. Tudománytörténeti és Tudományfilozófiai Évkönyv Tudás az idõben, 2004

69 C:\Documents and Settings\All Users\Dokumentumok\Tudás az idõ ben5_6.VP 2004. októ ber 21. 15:31:00

71


72

Zemplén Gábor

Holott a fénytörés pontos törvénye a lencsékre épülõ és a tudomány számára egyre na gyobb jelentõségû eszközök számának és szerepének növekedésével több tudós érdeklõdésének is homlokterébe került. A ma már gimnáziumokból ismert szinusztörvény végül az angol Thomas Harriot, a holland Willibrord Snel vagy a Hollandiában élõ fran cia René Des ca rtes nevéhez kapcsolódóan (a tudománytörténész nemzeti hovatartozása és szimpátiája alapján) 1601 elõtt, 16 21-ben, vagy 16 37-ben vált ismertté — Európa azon területein, ahol a leg jobb lencsecsiszolók is dol goz tak. Az így felis mert szinusz-törvény nyilvánvalóvá tette a gömbi lencsék (gyakorlatból már korábban is mert) aberrációját: a len cse test különbözõ részein áthaladó párhuzamos su ga rak nem egy pont ban, ha nem a len cse test ten ge lye mentén egy sza ka szon találkoznak. Ám a kor szemléletmódja nem csak a régi elméleti probléma megoldása és annak gya kor lati alkalmazhatósága mi att változott meg szinte elõzmény nélküli sebességgel. A klas szikus és matematizált ge o met riai optikától részben függetlenül — ha nem is an nyira, mint azt Kuhn sej teti (Kuhn 1976) —, és egyelõre a matematizálás reménye nélkül, pár év leforgása alatt korábban soha nem publikált felfedezések láttak napvilágot. Robert Hooke elõször írta le a vékony lemezek színeit 1665-ös Micrographiajában (Hooke 1665)1. Ez zel egy évben publikálták a je zsu ita Francesco Maria Grimaldi felfedezését a diffrakcióról (Grimaldi 1665) — errõl kis késéssel a Transactions is értesítette az angol olvasókat (Hooke olvasta ezt a szöveget, New ton valószínûleg csak késõbb). 166 9-ben Erasmus Bartolin az iz landi pát (kalcit) vizsgálatakor elõször írja le a kettõs törést, Newton pe dig a diszperzió részletes ismertetését adja a 2.2 pont ban részletesebben elem zett 1672-es levelében. A kor tudósai az új felfedezéseket nem szükségszerûen kategorizálták a mai tankönyvi felosztás alapján. Ami számukra adott volt: soha nem látott, meglepõ, gyakran színes jelenségek, ahol a tárgyak felületén lévõ „valódi” színektõl eltérõen a fénysugarak, kölcsönhatásba lépve az anyaggal, „látszólagos”, tünékeny színeket eredményeztek. A megkülönböztetés az ókortól fennállt: a valódi színek a tárgyak felületének színei, bár befolyásolhatja azokat a megvilágítás, a felület milyensége, a környezõ színek, stb. A látszólagos színek, mint a szivárvány színei, vagy a gerle nyakának ill. a páva farkának irizáló színei nem állandó színek, ha nem a fény módosulásainak köszönhetõek. Fény és sötét (árnyék), fény és felület, fény és közeg interakciójakor a fény modifikációja eredményezi eze ket a színeket. Az új jelenségeket a kor tudósai a fény újfajta, is me ret len modifikációinak te kin tette: így ezek egy szerre je len tet tek problémát az is mert op ti kai és kromatikai elméletek számára.

1.2 A KOR MAGYARÁZATI KERETEI Az optika az ókortól az ún. „kevert matematikai tudományok” közé tartozott, tehát természeti jelenségeket vizsgált, de a matematika módszereivel. Ha az új jelenségek az 1

Ma in ter fe ren cia szí nek nek ne vez zük a szap pan bu bo rék okon, ví zen úszó olaj folt okon, vagy a csil lám le mez kéi közt meg fi gyel he tõ szí ne ket.



A kromatika newtoni forradalma

73

optikához tartoztak, akkor a kielégítõ magyarázathoz geometriai törvényszerûségek felismerése elengedhetetlen volt. Mindez azonban nem ment egykönnyen. A 17. század még a már évezredek óta ismert szivárvány magyarázatakor is csak a két szivárványív megjelenését (és a közöttük látott, elõször Alexandriai Aphrodiziasz által leírt sötétebb égboltsávot) tudta sikeresen magyarázni, a megjelenõ színeket nem (Descartes 1998). Nehéz belátnunk mekkora probléma volt a korban az új jelenségeket beilleszteni az optika ókortól ismert hármas tagolásába. Hova sorolhatók be ezek az új jelenségek? Már említettük az optikai tudományok hármas felosztását: a szûkebben vett optika csak a fény egyenes terjedésével és a látással foglalkozott, a katoptrika a tükrözés problémáival — mind az elmélettel, pl. parabolikus tükrök gyújtópontja, mind a gyakorlattal, mint gyújtótükrök kialakítása — a dioptrika pedig a fénytörési jelenségekkel birkózott korlátozott sikerrel két évezreden keresztül. Úgy tûnt, hogy egyes jelenségek vagy több területhez is tartoznak (például a vékony filmek színei a dioptrikához és a katoptrikához), mások azonban egyikhez sem (a diffrakció optikai jelenség volt, de ellentmondott a legalapvetõbb optikai elképzelésnek, a fény egyenes vonalú terjedésének). Nem csak az nem volt nyilvánvaló, hogy az új jelenségek mi lyen vi szony ban álltak a már ismert jelenségekkel. Az új „látszólagos” színek nagyban hasonlítottak pl. a szivárvány színeihez. Egye sek látszólag pe ri o di ku sak vol tak, de mások nem tûntek an nak. Newton idõskorában így fo gal mazta meg a filozofálás elsõ törvényét (melyet korábban még csak „hipotézisként” em le ge tett): „Ne tételezzünk fel több okot a természeti dol gok ban, mint amen nyi igaz és elégséges a jelenségek magyarázására. Vagyis ahol egy magyarázat elég, ne használjunk többet. A második törvény így szólt: Ennélfogva ugyanazon természeti következményeket amennyire csak lehetséges, ugyanazon okoknak kell tulajdonítanunk.” (New ton 2003: 85). Ez a szemlélet az 1660-as, 70-es évektõl sem volt ide gen: a ma alapvetõen különbözõnek te kin tett jelenségeket tehát általában ugyan az zal az elképzeléssel próbálták magyarázni (mi vel feltételezték rej tett azonosságukat) — már ha értesültek a jelenségek létezésérõl. Hooke, ami kor a vékony fil mek színeire ki dol go zott elméletét be mu tatja, kije lenti, hogy meg adta az összes okot ame lyek „képesek az összes színjelenséget megmagyarázni, nem csak a prizmában, vízcseppben vagy a szi vár vány ban megjelenõket … ha nem a világban található összeset, le gye nek azok akár folyékony vagy szilárd tes tek, vastagak vagy vékonyak, átlátszóak, vagy látszólag átlátszatlanok” (Hooke 1665: 67).

Az új je len sé ge ket ér tel me zõ op ti kai el mé let te hát nem volt, a szín tan pe dig annyi ra sem szer ve zõ dött ka no ni zált tu dás test té, mint az op ti ka (Gage 1993). Ha el te kin tünk a kor szá mos pigmentkeverési mo dell jé tõl és a fes tõk szín ke ve ré si el kép ze lé se i tõl, azt látjuk, hogy a szi go rú ér te lem ben tu do má nyos szín el mé le tek (va gyis azok, ame lye ket természet ku ta tók és ko rai kí sér le te zõk, op ti kai mun kák hoz kap cso ló dó an ír tak) a va ló diszí neket a látszólagos szí nek se gít sé gé vel ma gya ráz ták, míg eze ket va la mi lyen fény mó do su lásnak te kin tet ték (Kuhn 1958). A fény mó do su lá sa a ho mo gén, tisz ta fény, a fe hér sö té tedé sé vel, va la mint a sö tét, a fe ke te vi lá go so dá sá val ma gya ráz ták: az elõb bi fo lyamat a vi lágos, me leg szí nek, a sár ga vagy a vö rös lét re jöt té ért, az utób bi a sö tét, hi deg szí nek, a kékek ki ala ku lá sá ért fe lel. Bár a kor nem csak li ne á ris szín ská lá kat is mert(Shapiro 1994), a szí nek leg több ször a két vég pont, a fe ke te és a fehér közé, luminanciájuk alap ján let tek



74

Zemplén Gábor

sor ba ren dez ve (vissza té rõ prob lé ma a pi ros és a zöld hely ze te, hi szen ezek luminanciája igen ha son ló). Röviden így vázolható fel az a háttér, ami New ton fiatalkorának tudományát jel lemezte. Az „anomáliák özönében” kezdte meg New ton op ti kai és színelméleti kísérleteit az 1660-as évek második felében, ahol az op tika korábban meghatározottnak tûnõ ke re tei fellazultak és a kromatika nyilvánvalóan sürgetõ fel a data a soha nem látott szín je len ségek magyarázata volt.

II.

Newton korai antimodifikácionista munkái A 2.1 rész megpróbálja röviden rekonstruálni az elmélet fejlõdésének nyilvánosságtól elzárt idõszakát, a 2.2 rész pedig Newton állításának további finomodását vizsgálja az írását ért viták kereszttüzében. Az életrajz részleteihez ma gya rul lásd (Gleick 2004).

2.1 A NEWTONI FORDULAT INKUBÁCIÓJA Newton életének elsõ felét viszonylagos izoláció és hihetetlen intenzitású és komplex kutatási periódusok jellemzik. Egyetemi tanulmányait befejezve hamar megkapja ma tematikaprofesszori kinevezését. Ebben valószínûleg nagy szerepet játszott a korábbi pro fesszor, Isaac Bar row ajánlása. Kettejük kapcsolata nem teljesen ismert, de tudjuk, hogy Newton optikai ismereteinek jelentõs részéhez Bar row révén jutott (még akkor is, ha a mester könyvének kiadásakor a tanítvány már sok ponton attól eltérõ nézeteket vallott). Egyetemi oktatómunkáját 1669-ben (matematikai) optikai témájú elõadásokkal kezdte. Nem tudjuk volt-e rendszeres hallgatója, de a pár évvel késõbb leadott elõadásvázlatok nem tûnnek könnyen emészthetõnek a kor átlagos hallgatója számára. Mindez azt sej teti, hogy bár elsõ publikációja 167 2-es, az elmélet nagy vo na la i ban már évekkel korábban kész volt. A pon tos rekonstrukciót megnehezíti, hogy bár New ton számos ko rai jegyzetfüzete fenn ma radt, ezek datálása prob le ma ti kus és egyes bejegyzések idõpontjáról sok szor sem mit sem tu dunk. Az alábbiakban egy lehetséges rekonstrukciót ad unk — részletesebben lásd (Zemplén 2004).

2.1.1. Az elsõ jegyzetek Newton korai jegyzetfüzetei számos meghatározó olvasmányélményérõl részletesen számot adnak. Nagyban hatott rá több olyan, a modifikácionista kereteken belül dolgozó kortárs író, akik a színjelenségeket mechanikus módon magyarázták (Charleton 1654 (1966); Boyle (1664) 1964; Hooke 1665). Saját kutatásaiban azonban nagyon korán érvényesültek egyéni szempontjai, amelyek a fizikai szempontokon túl (ilyen volt például a korpuszkuláris magyarázatok keresése) pszichológiai és fiziológiai kísérletei révén alakított ki.




75

A fejlõdés gyors és radikális. A legkorábbi jegyzetfüzet (Add. MS 39962) még hagyományos felfogásról tanúskodik. „A színek keletkezhetnek az árnyék és a fény keveredésekor, vagy erõsebb vagy gyengébb visszaverõdések révén. Vagy, a tes tek részei keverednek és elszállítódnak a fény által.” (McGuire és Tamny 1983: 389). Ebben az idézetben, Charletonhoz hasonlóan, Newton két modifikácionista alapelképzelést tart elképzelhetõnek: a színek létrejöttéért felelhet a fény/sötét határ illetve a fény interakciója a különbözõ sötétségû felületekkel (a fehéret és feketét ek kor még a tes tekhez tartozónak gondolta). A harmadik elképzelés az ókori atomizmus és a középkori simulacra vagy species elmélet hatását mutatja — amely a színeket a tárgyakról leváló, kiáramló részecskékhez köti. De a felvetéseket na gyon ha mar megcáfolja New ton: „Sem mi lyen szín nem jön létre a tiszta fe kete és fehér keveredésével, hi szen ak kor a tintával rajzolt képek színesnek tûnnének, vagy a nyomtatás távolról színesnek tûnne… Így a színek nem jöhetnek létre a na gyobb vagy ki sebb visszaverõdés vagy a fény és árnyék keveredése révén.”

A fel so rolt példák azon ban nem támasztják alá a le vont konklúziót. Bár sok eset ben nem elégséges a fe kete és a fehér jelenléte a színek kialakulásához, ez nem zárja ki, hogy ad ott körülmények között nem szükséges jelenlétük. Úgy tûnik, a modifikáció egyes formái (például a közegeken áthaladó fény modifikációi) New ton számára vagy is me ret lenek, vagy irrelevánsak vol tak azon a pon ton, ahol elõször utasította el a modifikácionista hagyományt. Ugyanennek a jegyzetfüzetnek késõbbi, 1664 közepe táján kelt bejegyzései már konkrét kísérleteket javasolnak. Szubjektív prizmatikus kísérletek mellett, amikor a prizmán keresztül néz pl. színes csíkokat, a következõt olvashatjuk: „Próbáld ki, hogy két prizma — az egyik kék, a másik piros fényt vetve — egymásra vetítésekor nem fehéret kapsz-e.” (McGuire és Tamny 1983: 431). Azon kívül, hogy ebbõl arra következtethetünk, hogy Newtonnak csak egy prizmája volt, valószínûsíthetõ, hogy a korábbiaknál már kidolgozottabb szín- és fényelmélete volt, amit empirikusan kívánt tesztelni. Az egy prizmával végrehajtott kísérletek során elõször veszi észre a fénysugarak különbözõ törékenységét. Ezt a részecskék sebességének különbségével magyarázza: „a lassan mozgó sugarak jobban megtörnek, mint a gyorsak” (McGuire és Tamny 1983: 433). Ezzel együtt kapcsolatot talál a sugarak fizikai viselkedése (egy újonnan felfedezett elsõdleges minõség) és a pszichológiai színélmény (egy másodlagos minõség) között. A prizma elválasztja a színeket és „kétféle szín jön létre: a lassúakból kék, égszín és lilák; a gyorsakból pirosak, sárgák”. Ezeket a vizsgálatokat támasztják alá fájdalmas fiziológiai kísérletei is: a szemüregbe kis bottal benyúlva megpróbálja elérni a látóideg kilépési helyét, hogy mechanikus (a sensoriumra közvetlenül ható) magyarázatot találjon a látás problémáira. Ahol erõsebb a nyomás a szem fenekén ott vöröset, ahol gyengébb, ott kéket lát. Úgy tûnik, a különbözõ diszciplínák ugyanazt az elméletet erõsítik meg: a szín és a törékenység összefügg, mindkettõ a részecske sebességének függvénye, a nagyobb sebesség kisebb kitérési (törési) hajlandóságot és erõsebb színt eredményez. Ez az 2

Itt és a kö vet ke zõ ol da la kon meg adom a kéz irat ok stan dard szá mo zá sát (Additional Manuscript, Add. MS.). A ko rai kéz irat ok jó ré sze nyom ta tás ban is el ér he tõ: (Whiteside 1966; McGuire és Tamny 1983; Hall és Hall 1978)



76

Zemplén Gábor

elképzelés a fehér fényt magyarázó princípium helyett másodlagos, magyarázandó jelenséggé teszi. „Minél egyformábban mozgatják meg a globulusok a látóideget, annál inkább tûnnek a testek piros, sárga, kék vagy zöld színûnek, stb. Minél sokfélébben mozgatják azonban, annál inkább fehérnek, feketének, vagy szürkének tûnnek a testek.” Ez az elképzelés már radikálisan eltér a kortárs elméletektõl. Bár a fény módosulása nincs kizárva (hiszen a részecske sebessége könnyen megváltoztatható) és a modifikácionista színelméletekre jellemzõ két alapszín is megtalálható, Newton leteszi voksát a fény heterogenitása mel lett. A 1664 szep tem be ré ben meg kez dett jegy zet fü zet ben (Add. MS. 4004) 1665-bõl számos ma te ma ti kai le ve ze tést ta lá lunk, ame lyek meg pró bál ják a göm bi len csék fény tö rési hibájából adó dó pon tat lan kép al ko tás Descartes ál tal fel ve tett prob lé má já ra meg adni a vá laszt. Bár a nem göm bi len csék csi szo lá sa jó val bo nyo lul tabb, New ton meg pró bál ja ki szá mol ni azt a len cse ala kot, amely a pár hu za mosan be lé põ su ga ra kat mind egy pontba gyûj ti össze. Ez azt sej te ti, hogy eb ben az idõ ben a fény he te ro ge ni tá sát (és így vál to zó törékenységét) nem fel tét le nül tar tot ta a fe hér fény inherens tu laj don sá gá nak. Egy valószínûleg 1665-66 telén keltezett másik kéziratban (Add. MS. 4000) pedig összetett lencsék modelljei láthatók, azt sejtetve, hogy erre az idõre már tisztában volt a kromatikus aberrációval (vagyis a különbözõ törékenységû sugarakat már a felbontatlan fehér fényre is jellemzõnek tartotta). Munkamódszerének és optikai kísérleteinek megértésében különösen fontos a szintén 1665-66 során írt 22 fóliánsnyi jegyzet „A színekrõl” (Add. MS. 3975). Bár számos részlet korábbi jegyzetek másolásának tûnik, itt jelenik meg elõször a prizmán megtörõ napfény falra vetítése a többi szubjektív prizmatikus kísérlet mellett. A heterogenitás Newton számára már nem csak a megtört fény, hanem a Napból érkezõ fehér fény tulajdonsága is. Ebben szerepet játszhatott az, hogy korábbi magyarázati modelljét, amely a részecskék sebesség-különbségével operált feladta. Hiszen ez esetben távoli testek (pl. a Jupiter holdjai) eltûnésükkor kékesnek tûnnének, míg az ismételt megjelenéskor elõször vörösnek látnánk õket. Ehelyett a részecske-méret (és ezzel tömeg) különbség válik meghatározóvá — a nagyobb kevésbé törik és piros, mivel jobban nyomja a látóideget (Hendry 1980). A méret azonban sokkal nehezebben változtatható, mint a sebesség, így a heterogenitás már nem jöhet létre modifikációval. A színek említésekor azonban még mindig nyilvánvaló a piros és a kék túlsúlya — ugyanaz a két szín, amely Hooke 1665-ös mûvében (vagy korábban Descartes-nál és egyéb modifikácionista szerzõknél) a modifikáció során létrejövõ két alapszín. A kezdetektõl korpuszkuláris magyarázati modellben dolgozó New ton még egyetemi oktatómunkája elõtt a kortársakétõl több ponton eltérõ (de még inkonzisztens) fény és színelméletet dolgozott ki. Ennek alapja az ismert geometriai optikai összefüggések (köztük a fénytörés szinusztörvénye) és a diszperzió jelenségének összekapcsolása volt. Lehetséges lett volna ezen a ponton a mellett érvelni, hogy az új szinusz-törvény egyszerûen rossz — hiszen nem írja le a fehér fény törését. Newton azonban más utat választott, és a törvény megmentésén fáradozott. Ha nem általános, minden sugárra vonatkozó, hanem csak az egyes sugarak viselkedését leíró törvénynek tekintjük, amely különbözõ sugarakra más-más törési szöget ad meg azonos belépési szög és azonos




77

közegek esetén, akkor a dioptrika régóta áhított és immár fellelt matematikai szabályszerûsége megmenthetõ. A heterogenitás és immutabilitás feltételezése azonban a modifikácionizmus elvetését is jelenti — ahogyan egyetemi tanárként az elsõ években megtartott optikai elõadásainak jegyzeteibõl nyilvánvalóan kitûnik.

2.1.2. Az optikai elõadások Könnyen lehet, hogy az 1665-ös év során New ton hallgatóként bejárt késõbbi mentora, Isaac Bar row optikai elõadásaira, aki hozzá hasonló pályát futott be: alszolgadiákként kezdte karrierjét, majd matematikai professzúráját királyközeli és befolyásos pozícióra cserélte fel. Az biztos, hogy Barrow 1669-ben megjelenõ optikakönyvét Newton korrektúrázta (Bar row 1669 (1987)). Ez a könyv a színeket éppolyan modifikácionista keretben tárgyalta, mint a kortársak és máig kérdéses, miért nem közölte Newton az ekkorra már kialakult és a modifikációt elutasító elképzelését a szerzõvel. Amikor a Barrow által betöltött professzori állást megkapta, az elsõ szemeszterekben optikai elõadássorozatot tartott. Bár Camb ri dge szabályzata kötelezõvé tette az elõadások szövegének eljuttatását az egye temi könyvtárba, New ton csak jóval az elõadások után, 1674 októberében tett ele get e kötelességének. Az elõadásoknak azon ban egy valószínûleg korábbi változata is fennma radt, és mi vel ez valószínûleg már 1671 októberében elkészült és New ton a következõ év áprilisában átnézte, így csak ezt az ún. Lectiones opticæ címû munkát vizsgálom a következõkben. Az elsõ két elõadás a különbözõ törékenységû fénysugarak meglétét bizonyítja egyetlen prizmával elvégzett kísérletek segítségével. Bár a prizmaszínek „látszólagos” színek, Newton célja ezek vizsgálatán keresztül egy általános színmagyarázat felállítása. A korábbi, pe ri pa te ti kus munkákat „értéktelennek” tekinti és hasonlóképp veti el az ato mista (Epiküreánus) elméleteket is (Newton 1984: 81). Az indoklás metodológiai és ismeretelméleti: a magyarázatok nem okságiak, és nem adnak magyarázatot a színek kialakulására. Ebbõl úgy tûnik, hogy Arisztotelész színekkel kap cso la tos munkáinak csak egy részét ismerte, hiszen a Meteorológia harmadik könyvében viszonylag részletes színkeletkezési magyarázatot ad. Newton csak Az érzékelés és tárgyai címû munka színelméletét támadja (Arisztotelész 1988) és ki je lenti, hogy „egy pi ros test, például, mindig pirosnak fog tûnni, szürkületben éppúgy, mint a legvakítóbb napfényben”. Ez nem csak a 19. században kibontakozó fiziológia szem pont jai sze rint téves állítás, ha nem már az ókori megfigyeléseknek is el lent mon dott: So ha sem látjuk a színeket tisztán. Vagy más színekkel, vagy fénysugarakkal, vagy a sötéttel ke veredve megváltozik színe. … Tehát min den szín a fény, a fényáteresztõ közeg (pl. víz vagy levegõ) és a test alapszínének — amelyrõl a visszaverõdés történik — keveréke. (Aristoteles 1999, 793b14-794a11, ford. Z.G.)

New ton kritizálja Arisztotelész szín-definícióját — vagyis hogy a szín „a határolt testben jelen lévõ átlátszónak a határa” (439 b12-13) — mivel ez nem tûnik felhasználhatónak a prizmák, színes üvegek, folyadékok, a levegõ vagy a láng színének magyarázatához.



78

Zemplén Gábor A ten ger esetén, amit gyak ran zöldnek látunk, a szín nem a határfelületen jön létre, ha nem az egész vastagságban; a levegõ, ame lyik különösképp átlátszó és nem határolja sûrû test, en nek ellenére kéknek tûnik tiszta éjjeleken. (New ton 1984)

Ez a kri tika különösképp an nak fényében tûnik furcsának, hogy pon to san a kritizált szöveghely elõtt beszél Ariszotelész a levegõ és a víz színérõl. Inkább úgy kell vélekedni, hogy ami lyen színû az azo nos természetû do log kívül, ol yan színû belül is. Úgy tet szik, a levegõ és a víz is színes. A csillogás ugyanis ilyesmi. De meghatározatlanságuk mi att [vagyis, hogy határfelületük nem határozott, Z.G.] nem ugyanaz a színük közelrõl, ha odamegyünk, és távolról — sem a levegõnek, sem a ten ger nek. Ám a tes tek esetében, ha ami beborítja õket [az atmoszférikus környezet, Z.G.], nem változik, a szín látványa is meghatározott. (439b1-8).

Ho gyan magyarázható így New ton kritikája? Valószínûsíthetjük — és Alan Shapiro, az optikai munkák kritikai kiadásának szerkesztõje is így gondolja — hogy Newton egyszerûen nem ismerte a fent idézett releváns szöveghelyet, hanem csak azokat a részleteket, amelyeket a kor ismert kompendiumában, Johannes Magirus Physiologiae peripateticae libri sex címû munkájában olvasott. Így Newton csak a valódi színek keletkezésének pe ri pa te ti kus elméletét támadja és ezt ütközteti a látszólagos színekrõl kidolgozott saját elméletével. Hiszen a kritizált idézet a testek felületének színeit (a „valódi” színeket) tárgyalta, a közegek színeit az ezt megelõzõ so rok, a látszólagos színek kialakulását pe dig a Meteorológia tar tal mazta. Itt Arisztotelész ki fejti, hogy Erõs fény sötét közegen vagy felületen keresztül (ni ncs különbség a kettõ közt) vörösnek látszik. Láthatjuk mi lyen vörös a fr iss fa lángja: ez azért van, mert sok füst ke ve re dik az erõs, fehér tûz fényével; éppígy tûnik a nap is vörösnek a füstön és ködön keresztül. (Aristotle 1984: 374a2-8, ford. Z.G.)

Ez a magyarázat határfelületek, fénytörés és visszaverõdés nélküli fénymódosulásra hívja fel a figyelmet (a tágabb keret a szivárvány színeinek magyarázata). Az ilyen közeg-modifikációra épülõ elméletekrõl Newton — legalábbis a források alapján úgy tûnik — sem mit sem tu dott. A modifikácionizmust tehát úgy ve tette el, hogy a fon to sabb modifikácionista elméletek csak nagyon szelektíven ismerte. Holott Arisztotelész modifikácionista elmélete pontosan azokat a látszólagos színeket próbálta magyarázni, ame lye ket New ton (Des ca rtes-hoz hasonlóan) az összes színjelenség alapjának te kin tett. Úgy tûnik, a tudomány történetének hiányos ismerete nem hátráltatta, ha nem inkább elõsegítette az új elmélet kialakulását. Ezt támasztja alá Newton azon kijelentése, hogy a korábbi elméletek „mind közös hibát követnek el; vagyis hogy elfogadják a fény modifikációját, amely alapján az egyéni színek nem eredendõen részei a fénynek, ha nem tükrözõdés vagy fénytörés révén jönnek létre” (Newton 1984).3 Ez a leírás jól jel lemzi a legtöbb 17. századi elméletet (ame lyek határfelületeken végbemenõ módosulásokról beszéltek), de nem az arisztotelészi közeg-modifikációt. A számos fiziológiai, pszichológiai és fi zi kai szem pon tot fi gye lembe vevõ kísérletezés (Steinle 1993), a prizma újszerû használata (Schaffer 1989), a modifikácionizmus hiányos ismerete és az elkötelezõdés a korpuszkuláris magyarázatok iránt fon tos tényezõi vol tak 3

Ké sõbb hoz zá te szi „a tes tek bár mely kva li tá sát vagy módusát” is. (New ton 1984).




79

New ton ko rai op ti kai és színelméleti munkáinak. Elsõ publikációja elõtt már évekkel egy átgondolt elméletet dolgozott ki. Ez a kor elképzeléseivel több ponton radikálisan ütközött.

2.1.3 Az elsõ publikáció Mindeközben az eredeti optikai probléma is megváltozott: New ton kezdetben — egyes kortársakhoz hasonlóan — a (szférikus) aberráció kiküszöbölésére különbözõ lencseformákkal kísérletezett; számításokat készített, összetett lencséket tervezett, és talán az elsõ prizmát is azért vette, hogy egy egyszerûsített „lencsemodellel” tudjon dolgozni. Kutatásainak eredménye azonban reménytelenné tette a lencsék képalkotási hibájának kiküszöbölését. A felismert kromatikus aberráció Newton szerint ugyanis a fény elválaszthatatlan és megkerülhetetlen tulajdonsága volt — így a problémát megoldani nem, csak kikerülni lehetett. Ha a korban egyre jelentõsebb optikai eszközök ilyen módon nem tökéletesíthetõk aszférikus lencsék használatával, más módot kell találni — és Newton talált is. Saját kezûleg 1669-ben készített reflektor-távcsöve — amely körülbelül 15 cm hosszú volt és 40-szeres nagyítású — Bar row révén Londonba jutott és feltûnést keltett a Királyi Társaság tagjai közt. A Társaság titkára, Henry Oldenburg kéréssel fordult New ton felé: a plágium lehetõségét is megakadályozandó, közölje a nyilvánossággal munkájának részleteit. A cél egy nagy gyakorlati ha szonnal kecsegtetõ találmány elsõbbségi jogának biztosítása volt. New ton egy ideig szabódott, majd hir te len úgy döntött: itt az al ka lom forra dal mian új elméletének bemutatására. Oldenburgnak azt írta: Ja vas lom, hogy vizsgáljanak meg és vegyék fi gye lembe egy filozófiai felfedezés beszámolóját, am ely az említett távcsõ készítésére buzdított és ami, kétségem si ncs felõle, sok kal na gyobb jelentõségûnek fog tûnni, mint az eszköz bemutatása, hi szen ítéletem sze rint a legkülönösebb ha nem a legszámottevõbb felfedezés a Természet mûködésével kap cso la tos mind ez i deig. (Turnbull 1959: 35)

Nem kétséges, hogy New ton felfedezését korszakalkotónak tar totta, hi szen egy természetkutató aligha várná, hogy a tudományuk [a színeknek] matematikaivá váljon, és mégis én ki je len tem, hogy éppoly bizonyosság van eb ben, mint az op tika bármely egyéb részében. (Turnbull 1959: 96)

Ezt erõsíti meg az utókor véleménye is, hiszen a 18. század egyik legfontosabb tudományos mûvévé vált Newton optikai munkája, számos költõ verselte meg a diszperzió során megjelenõ színeket (Nicolson 1963). Ez az elsõ publikáció pedig a tudománytörténet eg yik leginkább elem zett munkájává vált. A cikket nem ismertetem rész le te sen — a szö veg ma gya rul is el ér he tõ Fe hér Már ta for dí tá sá ban (New ton 1977), és több ér té ke lé se is hoz zá fér he tõ (Vekerdi 1977; Gleick 2004; Zemp lén 2002, 2000). Egy le het sé ges rö vid össze fog la ló a kö vet ke zõ képp hang zik. Newton egy konstruált narratívával Baconiánus hallgatóságát úgy kívánja meg gyõzni, hogy a spekt rum fal ra ve tü lõ ké pé nek ará nya it vizs gál va az is mert op ti kai el mé le tek nek ellentmondó tényt re giszt rál. Ez zel a ko ra be li el kép ze lé se ket cá folt nak te kin ti. Ezt kö vetõen beve ze ti sa ját fény el mé let ét: „a fény he te ro gén su ga rak ke ve ré ke”, ezt egy kísérlet



80

Zemplén Gábor

alap ján bi zo nyí tott nak ve szi, majd ki hasz nál va, hogy a fény su ga rak ra nem csak tö ré ke ny sé gük, ha nem szí nük is jel lem zõ, egy ben meg old egy kro ma ti kai prob lé mát: a színt a tö r é kenység jelzõjének tekinti és for dítva. Egy másik összefoglaló szerint (Bechler 1974: 116-7): Newton 1672-es optikai cikkének elsõ bekezdése optikai forradalom szükségességét je lenti be. Három ol dal lal késõbb, meg int egyet len bekezdésben, a for ra da lom megtörténik. A cikk hátralevõ ol da lai részletesen megmagyarázzák: mindennek vége. … Ez rossz forma volt. A dol gok nem úgy történnek, hogy egyszerûen besétál valaki, bejelenti elfogadott tudományos nézeteink alapvetõ inkonzisztenciáját, ki je lenti a for ra da lom szükségességét, véghez vi szi azt, és kisétál. Egyszerûen nem így kell csinálni az ilye ne ket.

Newton nem csak egyedül, nagyrészt izolálva fej lesz tette ki for ra dal mian új — és késõbb alapvetõen el fo ga dott — elméletét, ha nem azt közölve kiváltotta az elsõ, évekre elhúzódó tudományos vitát is egy szakfolyóirat hasábjain. A tudományos tudás nagy vált(oz)ásait vizsgáló kötetnek az il yen — utókor szempontjából anomáliának számító — jelenségekre is fel kell hívnia a fi gyel met.

2.2 A NEWTONI TUDOMÁNY NAPPAL: AZ 1670-ES ÉVEK OPTIKAI VITÁI Oldenburg, a Királyi Társaság titkára többször is megnyugtatta Newtont felolvasott levelének elsöprõ sikerérõl és a pozitív visszajelzésekrõl. Ennek ellenére 1676-ig, amíg Newton meg nem tiltotta az utolsó levelek publikálását és meg nem szakította hirtelen a levelezést, számos bírálat és kritika érkezett a Philosophical Trans ac tions szerkesztõjéhez. Érdekes kérdés hogy a kortársak mi kivetnivalót találtak „a tizenhetedik század talán legmegdöbbentõbb felfedezésében” (Can tor 1996: 631). A kritikák egy része a levél belsõ ellentmondásaira hívta fel a fi gyel met: a második tétel sze rint „a fénytörés egy bi zo nyos mértékéhez min dig ugyanaz a szín tar to zik ésugyan a zon színhez min dig egy a zon mértékû törés.” A ha to dik tétel azon ban ki je len tette, hogy „Az elsõdleges színekkel azo nosfajtájú színek keveréssel is kialakíthatók…” (New ton 1977: 18, 21). Több nagy hírû kortárs (mint Robert Hooke vagy Christiaan Huygens) vélte úgy, hogy Newton a szükségesnél több színt tételez fel egyszerûnek, hol ott a színjelenségek magyarázhatók mindössze két egyszerû szín létrejöttével, amelyek további módosulásai hoznák létre a többi színt. A gazdaságosság elve a kortársak szerint érv volt a modifikácionista elméletek mellett. Huygens azt is felvetette, hogy akár két egyszerû színbõl (mint a sárgából és a kékbõl) elõ lehet állítani a fehér színt, holott Newton kijelentése sze rint a fehér fény „Min dig csak keveredés eredménye, s elõállításához va lamennyi fent mondott elsõdleges szín megfelelõ arányú összekeverése szükséges.” Huygens igazát a tizenkilencedik század során Helm holtz iga zolta. A legtöbb kritikus számára Newton kijelentései nem tükrözték a természet vizsgálatához szükséges alázatot — Hooke kijelentette, hogy a newtoni magyarázatot „nem tu dom az egyet len hipotézisnek te kin teni, am ely a ma te ma ti kai demonstrációhoz hasonló bizonyosságú lenne.” (Turnbull 1959: 113). Ignace Gaston Pardies párizsi je zsu-




81

ita pro fes szor le ve lei szintén azt sejtették, hogy adöntõ kísérlet (ex pe ri men tum crucis) nem alkalmazható egy elmélet bizonyítására — a kor módszertana egy kísérletet legfeljebb mint cáfoló instanciát is mert el. Szintén így gon dolta Hooke is, aki Ba con két kifejezését ötvözve elõször használta az experimentum crucis kifejezést. New ton pe dig Hooke-tól és nem Francis Bacontõl kölcsönözte a kifejezést (ez szintén meglepõ hiányra utal olvasmányainak listájában). A ko rai viták legkevésbé feltárt de sok szempontból legérdekesebb fejezetét azok a leve lek alkotják, ame lye ket a kor más je zsu ita szer ze te se i hez hasonlóan kitûnõ kísérletezõ és matematikában is jártas Liège-i teológusoktól származtak. Ami kor ugyanis Pardies, pár hónappal halála elõtt kielégítõnek te kin tette New ton válaszait kérdéseire és vis szavonult a vitától (így a világtörténet elsõ olyan arisztoteliánus — és egy ben modifikácionizmust hirdetõ — tudósává vált, aki meghajolt New ton módszere elõtt), elõször Francis Line, szintén jezsuita ma tematikus, majd az õ halálát követõen rövid ideig John Gascoines, végül Line fizika professzúráját megkapó Anthony Lucas folytatta a vitát Newtonnal. Közülük is kiemelkedik Lucas, aki 1676-ban írt elsõ levelében elõször támadja meg a newtoni elmélet alapjait képezõ kísérleteket. Kifejti, hogy a Newton által megadott távolságban a prizma által vetített spekt rum korántsem an nyira elnyúlt, mint aho gyan azt Newton kijelenti. M ivel ilyen nagy különbség nem származhatott a használt prizmák eltéréseibõl, még a leg el fo gul tabb történészek is bevallják: ha New ton ko mo lyan ve szi Lucas megjegyzéseit (amelyek meglepõen jól egyeztek Newton saját, korábbi, csak jegyzetfüzeteiben fenn ma radt ada ta i val), ak kor valószínûleg nem kell Dollondra 17 58-ig várni az ak ro ma ti kus (vagyis a kro ma ti kus aberrációt kiküszöbölõ) lencsék felfedezésével. Még job ban fel in ge relte New tont, hogy semmibe véve a döntõ kísérletet, Lu cas Newton elméletének tesztelésére tett ja vas la to kat. Például az elméletbõl következett, hogy a vörös és kék fény eltérõ törékenysége a lencserendszereknél is megjelenik. Mikroszkóp alatt vizsgálva kék és vörös selyemszöveteket azon ban ez a fokális különbség nem je lentke zik. Lu cas a színek keletkezésénél nem csak a fényt te kinti fon tos nak, ha nem a fény környezetét is: „ha a nap mögött még fényesebb test lenne, akkor min den bizonnyal fordított sor rend ben látnánk a spekt rum színeit” (Turnbull 1960: 11). Mi kor pe dig a fény útjába vékony elefántcsontlemezkéket tesz, megfigyeli, hogy a kez det ben sárgás szín a lemezkék számának növekedésével vörösessé válik — így nem le het mind a sárga, mind a vörös „egyszerû” szín. Ez utóbbi jelenség a newtoni elmélet számára anomáliának számított — de jól felismerhetjük benne Arisztotelész kétezer évvel korábbi közeg-modifikációs elméletét. A kísérletek egy része igen naiv és könnyen megválaszolhatónak tûnik. A mai is me retek alapján tekinthetnénk akár megmosolyogtatónak ezek a kísérleteket, amelyek összekeverik a monokromatikus fényt és tárgyak reflektanciáját, a diszperzió leírását fényszóródási jelenségekkel próbálják megcáfolni, de ez eset ben túl so kat feltételezünk az egész kortól. Newton harminc évvel késõbbi optikakönyvében már az elsõ kísérlet ugyanígy tárgyak színeit vizsgálva „bizonyítja” a fénysugarak eltérõ törékenységet. A színjelenségek kielégítõ osztályozása és a jelenségek stabilizálása még ma, háromszáz évvel késõbb sem problémamentes feladat. Lucas (és Newton) hibái az egész korra jellemzõ hibák vol tak.



82

Zemplén Gábor

New ton válaszából na gyon jól kitûnik, men nyire radikálisan eltérõ nézeteket vallott a természet megismerésérõl. Elutasítja Lu cas kísérleti felvetéseit, a kísérletek súlyát szembeállítja azok számával, és ki e meli, hogy „demonstratív” kísérletek fellelése a fon tos. Newton, úgy tûnik, a kísérletekre úgy tekint, mint egy szillogizmus egyes premisszáira: meg kell találnunk a helyes „mondatokat” ah hoz, hogy érvényes következtetéshez jus sunk. Az így demonstrált tudás fel fed va la mit a természet mind ed dig rej tett szerkezetébõl — például az anyag új tulajdonságát, a fény törékenységét fedezhetjük fel. Ezzel a felfogással ütközött meg a jezsuiták arisztotelianizmusa. Ez nem jelen tette a kísérletek elvetését — Lucas minden levele több kísérletet tartalmaz, mint Newton korai publikációi — azon ban a világ szerkezetének alapvetõen a ta pasz ta la to kon keresztül kellett megnyilvánulnia. A keresztény arisztotelianizmus így sok szempontból nagyobb jelentõséget tulajdonított a tapasztalatoknak, mint az új, „kísérleti” filozófia (Tamny 1996). A Liège-i kollégium munkáját összefoglaló 1685 -ös Florus Anglo-Bavaricus errõl a következõket írja: A filozófia oktatásában a pro fes szorok nem csak a pe ri pa te ti kus is kola doktrínáit tanítjákhárom éven keresztül, ha nem többen szor gos kod nak azon, hogy a természet tit kait kísérleteken keresztül tárják fel, hogy diákjaink azon tudásterületeket is megismerjék, amelyeket, különösen Angliában, igen nagyra értékelnek. … Nem hiányzik az al gebra, az oszt ha tat la nok módszerének, vagy az apolloniusi kúpszeletek vizsgálata… Általánosságban elmondható, hogy ni ncs ol yan, akár fi zi kai akár ma te m a tikai felfedezése a Királyi Társaságnak, amelyet II. Károly alapított Londonban, amely ne lenne megvizsgálva és továbbfejlesztve kollégiumunkban (idézi Reilly 1962: 225).

Newton és Lucas vitája Galilei kiötlött hõseinek, a bölcs (modern gondolkodó) Salviati és a korlátolt (arisztoteliánus) Simplicio sze re peit mu tatja be a valóságban. Lucas, komolyan véve Newton kérését, valóban megvizsgálta „demonstratív”-e a döntõ kísérlet. A kísérlet szillogisztikus formában (!) a következõképp hangzana: Különbözõ színû sugarak egyforma beesési szög esetében különbözõképp törnek meg (maior). A különbözõ törés a különbözõ színû sugarak különbözõ törékenységével magyarázható (minor). Így különbözõ színû sugaraknak különbözõ a törékenysége, még egyforma beesési szög esetében is (konklúzió). A premisszák igazságának eldöntéséhez Lu cas elvégezte a szükséges kísérleteket. Azon ban, bár az ibo lya su ga rak valóban job ban törtek meg a vörös sugaraknál, ki je len tette, hogy „a második prizma utáni ernyõn az ibolya su ga rak mel lett min dig számottevõ vörös su ga rat is találtam” (Turnbull 1960: 105). További ellenpéldákat is ismertet és kijelenti, nem tekinti demonstratívnak Newton kísérleteit. New ton második válaszában Salviatihoz kevéssé méltó módon megvádolja Lucast: A kísérleteim igazsága fo rog kockán. Ezektõl függ elméletem, és ami még fon to sabb, hi te lem azzal kapcsolatban, hogy elõvigyázatosan, pontosan és hûen közöltem vagy fogok közölni megfigyeléseket… (Turnbull 1960: 184)

A megfigyelési hiba és a személyiségi hiba ez esetben nem tûnik könnyen elválaszthatónak. (A kísérletek elvégzésére Newton nem azért bíztatta kollégáit, hogy függetlenül megerõsítsék megfigyeléseit, hanem, hogy saját szemükkel is lássák az eredményeket.) Az egyre személyesebb hangnem ellenére Newton érvelése sokat erõsödik és a vita hatására minden korábbinál pontosabban kifejti a döntõ kísérlet jelentõségét. Pár évvel korábban, az eg yik Hooke-nak írt levélben még azt írja, hogy a




83

kísérlet „célja megmutatni, hogy elválasztott, különbözõ színû sugarak azonos beesési szög mellett különféleképp törnek meg…” (Turnbull 1959: 187). Ez alapvetõen meg egye zik Lu cas rekonstrukciójával, amire válaszként azon ban már úgy fo gal maz, hogy a döntõ kísérlet nem azt dönti el, hogy … különbözõ színû su ga rak különféle törékenységûek-e meg, ha nem azt, hogy van nak-e különbözõ törékenységû su ga rak. … ha azt mondanám, hogy a különbözõ törékenységû su ga rak nak ni ncs hozzájuk tartozó színe, min den ellenvetése sem mis lenne. (Turnbull 1960: 257-8)

A fordulat meglepõ: Newton a legszámottevõbb felfedezésként a színek matematizálását hir dette Oldenburgnak, és most egy alig is mert je zsu ita ellenvetései elõl úgy bújik ki, hogy fel adja pozícióját. Simplicio si kere azon ban nem válhatott közismertté, hi szen New ton meg til totta Oldenburgnak a levelezés e részének publikálását. Ha annak okait keressük, hogy Newton forradalmian új elmélete miért nem vált elfogadottá, az egyik lehetséges válaszunk az, hogy nem tudta kora tudományos közvéleményét meggyõzni. De ak kor miért lett a 18. század eg yik leg di va to sabb elmélete ugyanez a fény- és színelmélet?

2.3 AZ OPTIKA MEGJELENÉSE ÉS A KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK STABILIZÁLÁSA Az 1670-es években még túl kevesen gondolkodtak úgy, mint Newton. Gross és munkatársai a Philosophical Trans ac tions 1700 elõtti cikkeit vizsgálva megmutatják, milyen ritka (bár nem példa nélküli) volt a megfigyelések (36%), mechanikai magyarázatok (27%) és a kísérleti eredmények ismertetésének (15%) özönében a jelenségek matematikai magyarázata aránya (6%) (Gross, Harmon és Reidy 2000). A matematikus Barrow mellett felnövõ Newton a tudományról számos olyan nézetet vallott, ami elütött a Királyi Társaság korai nézeteitõl (Dear 1995). New ton a vita hirtelen feladásával visszavonult a nyilvánosság elõl. Csak a Principia sikere után, Hooke halálát követõen publikálta optikai eredményeit az 1704-ben megjelenõ Optikában. Az itt kifejtett elmélet sokkal jobban körülbástyázott volt, választ adott az anomáliák jelentõs részére. Ennek ellenére a tudósközösség jelentõs része még mindig kételkedett. A langyos angliai fogadtatásnál is hûvösebben reagált a kontinens. A bencés Edmé Mariotte kísérletei széles körben ismertek voltak. Õ is, Lucashoz hasonlóan, a spektrum ibolya sugarainak további vizsgálatával vörös és sárga sugarakat talált. Bár Nicolas Malebranche és mások elfogadták Newton kísérleti eredményeit (és azokat saját hullámelméletükkel magyarázhatónak tartották) egyre nõtt az igény a kísérletek nyilvános megismétlésére. Leibniz 1709-ben kijelenti: hogy az Académie Royale-ban elvégzett kísérletek ez ügyben igen nagy jelentõségûek lennének … Azon a véleményen va gyok, hogy ha e színkísérleteket elvégeznék, sok ol yan pon tot találnának, ame lye ket sem New ton sem Mariotte nem fe de zett fel. Aki ezt a munkát elvégzi, nem dics te len feladatot vállal magára. (Hall 1993: 204)



84

Zemplén Gábor

A kísérletek reprodukálására 1714 nyarán került sor. Az an gol Királyi Társaság tag jai (nem meglepõ módon) meggyõzõnek találták John Theophilus Desaguliers bemutatóját — bár ez a kísérleti bemutatónem az ere deti new toni kísérleti beszámolótiga zolta, ha nem megváltoztatott kísérleti beállításokat al kal mazva a kísérlet konklúzióját támasztotta alá. A következõ évben egy Franciaországban nem látható napfogyatkozás mi att Lon donba utazó fran cia tudóscsoport is egyértelmûnek találta a megismételt kísérlet eredményeit. Ezt követõen fran cia majd itáliai területeken is általános elfogadást nyer tek New ton op tikai kísérletei. A prizmából, a „bo lon dok Paradicsomából” megbízható és reprodukálható kísérleti eszköz lett (Schaffer 1989). Bár a kutatók nem mind fogadták el Newton elképzeléseit a fényrõl, a színek korábban általánosan elfogadott modifikácionista elmélete drasz ti ku san vis szaszorult. Azok is, akik hullám- vagy pulzuselméletet ter jesz tettek elõ, elfogadták a fény heterogén jellegét. A színekrõl alkotott kétezer éves elképzelés gyorsan feledésbe merült. A 18. század során elszórva — fõleg antinewtoniánus szerzõknél — még megtaláljuk a modifikácionista felfogást. Philippe de la Hire, Giovanni Rizetti és mások azonban képtelenek vol tak a fo lya ma tot megfordítani. Az utolsó nagy modifikácionista, Johann Wolfgang von Goe the elmélete sem változtatott a színek fi zi kai elméletén, ha nem csak segítette azt a fo lya ma tot, am ely a ti zen ki len ce dik század során a mo dern fiziológiai optika hatáskörébe vonta a színjelenségek tanulmányozását. Az arisztoteliánus színfelfogás eltûnt az arisztoteliánus tudományképpel. Eb ben nagy szerepet játszott az, hogy New ton kísérleti módszere és a kísérleti eredmények fo ko za tos elfogadása kölcsönösen erõsítették egymást. A ti zen he te dik század utolsó harmadában Newton színelmélete és tudományos munkamódszere nem talált elfogadásra. A ti zennyolcadik század elsõ harmadában azonban Newton növekvõ hírneve (részben a korai popularizálók hatására) egyre több em bert — köztük volt Johann Bernoulli és Leib niz is — az op ti kai kísérletek hitelének elfogadására késztették. 1715 után, ami kor a fran cia tudósok meggyõzõdhettek a kísérletek hitelességérõl, felgyorsult a new toni módszerek elfogadása is.

III. Összegzés: a kortársak szemével hipotézis, az utókor számára paradigma A tanulmány a tudományos színelméletek történetének egyik döntõ fordulatát mutatta be. New ton elsõ publikációja — amely nemcsak a késõbb mítikus tudóshõs elsõ cikke volt, hanem talán a legelsõ olyan jelentõs tudományos eredmény is, amelyet tudományos szakfolyóirat hasábjain tettek közzé — és az azt követõ viták rávilágítanak arra, hogy a forradalmian új elmélet egyáltalán nem eredményezett forradalmat. Az elsõ elismerõ, de kritikus megjegyzések után bõ negyed századnak kellett eltelnie, míg a newtoni elképzelések elfogadásra találtak. Míg korábban a színeket a feketébõl és fehérbõl származtatták, addig Newtonnál a helyzet megfordult: az egyszerû színek keveredésébõl jönnek létre a szürkék és a fehér, a fekete pedig nem a színek létrejöttéért felelõs aktív princípium, hanem minden fény hiánya. Elméletének legjelentõsebb elemeit a kortárs tudomány számos eredményérõl értesülve, de izoláltan alakította ki. Sok szor meglepõen újszerû kísérletei a magányos,




85

már-már megszállott tudós szívós elszántságának eredménye: a több éves inkubáció után publikált elmélet így nem kis megütközést váltott ki kora tudósközösségébõl. Az elmélet kialakulásának útját nem is merve New ton állításait so kan és sok módon bírálták. A fény heterogenitását legfeljebb „valószínû hipotézisként” elfogadva a kortársak legtöbbje továbbra is modifikácionista ke ret ben gon dol ko zott. Newton késõbbi munkájában integrálta a kor újonnan felismert színjelenségeinek jelentõs részét. A na gyobb elõvigyázatossággal megírt Optika, a már is mert tudós hírneve, a követõk egyre nagyobb tábora alapvetõen hozzájárultak a pozitív megítéléshez és a modifikácionista elképzelések periferizálódásához. A továbbra is modifikácionista ke retben dolgozó kutatók számos problémát tártak fel, de ezekkel már nem lehetett újjáéleszteni az elbukott tradíciót. Goethe például megfigyelte a spektrum színeinek változását: a prizmától különbözõ távolságokban az azo nos „törékenységû” su ga rak színe módosul. A prizmától távolodva nem a spekt rum színeinek egyre jobb elkülönülését, hanem a zöld és vörös sáv kiterjedését va la mint a kék és sárga sáv szûkülését ta pasz tal juk. Az ilyen anomáliák azon ban csak ak korra váltak elismertekké, ami kor a megfelelõ — immáron nem fi zi kai, ha nem fiziológiai — magyarázat megszületett (Duck 1987). A modifikácionista színfelfogásokat hiányosan ismerõ New ton új, korpuszkuláris modellje véglegesen kiszorította a bevett nézetet. A kromatika newtoni forradalma — hibáival együtt — hozzájárult az arisztoteliánus tudománykép elvetéséhez. New ton op tikai írásai „paradigmatikussá” váltak — így utalt rájuk Georg Christoph Lichtenberg, göttingai tudós éppúgy, mint Stephen Toulmin.

HIVATKOZÁSOK Aristoteles. 1999. De coloribus. szerk. H. Flashar. Vol. Band 18 Opuscula Teil V,Werke in Deutscher Übersetzung. Darmstadt: Wissenschaftliche Buchgesellschaft. Aristotle. 1984. The complete works of Aristotle: the revised Oxford translation. szerk. J. Barnes, Bollingen series ; 71: 2. Princeton, N.J.: Princeton University Press. Arisztotelész. 1988. Lélekfilozófiai írások. Ford. Steiger, K. Budapest: Európa. Barrow, Isaac. 1669 (1987). Isaac Barrows Optical Lectures (Lectiones XVIII, trans. Fay, H. C.). szerk. A. G. E. Bennett, D. F. London: The Worshipful Company of Spectacle Makers. Bechler, Zev. 1974. „Newton’s 1672 Optical Controversies: A Study in the Grammar of Scientific Dissent.” In The Interaction Between Science and Philosophy, szerk. Y. Elkana. Atlantic Highlands, N.J.: Humanities Press. Boyle, Robert. (1664) 1964. Experiments and Considerations Touching Colours. London (reprinted in 1964). Cantor, Geoffrey N. 1996. Physical Optics. In Companion to the History of Modern Science, szerk. R. C. Olby, G. N. Cantor, J. R. R. Christie és M. J. S. Hodge. London; New York: Routledge. Charleton, Walter. (1654) 1966. Physiologia Epicuro-Gassendo-Charltoniana; or, A fabrick of science natural, upon the hypothesis of atoms founded by Epicurus . London (reprinted New York).



86

Zemplén Gábor

Cohen, Morris R.; Drabkin, I. E. 1948 (1969). A Source Book in Greek Science. szerk. E. H. Madden, Source Books in the History of Science. Cambridge, MA: Harvard University Press. Dear, Peter Robert. 1995. Discipline & experience: the mathematical way in the scientific revolution, Science and its conceptual foundations. Chicago: University of Chicago Press. Descartes, René. 1998. The World and Other Writings (trans. Stephen Gaukroger). szerk. K. C. Ameriks, Desmond M., Cambridge Texts in the History of Philosophy. Cambridge: Cambridge University Press. Duck, Michael John. 1987. „The Bezold-Brücke phenomenon and Goethes rejection of Newton’s Opticks.” American Journal of Physics 55 (9): 793-6. Gage, John. 1993. Colour and Culture. Practice and Meaning from Antiquity to Abstraction: Thames & Hudson. Gleick, James. 2004. Isaac Newton. Ford. Zemplén, G. Budapest: Göncöl Kiadó. (Megjelenés alatt.) Grimaldi, F. M. 1665. Physico-mathesis de lumine, coloribus, et iride. Bologna: Bernia. Gross, Alan G., Joseph E. Harmon és Michael S. Reidy. 2000. „Argument and 17th-Century Science: A Rhetorical Analysis with Sociological Implications.” Social Studies of Science 30 (3): 371-396. Hall, Alfred Rupert. 1993. All Was Light: an introduction to Newton’s Opticks. Oxford; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. Hall, Alfred Rupert és Marie Boas Hall, (szerk.) 1978. Unpublished Scientific Papers of Isaac Newton — A Selection from the Portsmouth Collection in the University Library, Cambridge. Cambridge: Cambridge University Press. Hendry, John. 1980. „Newton’ s Theory of Colour.” Centaurus 23 (3): 230-251. Hooke, Robert. 1665. Micrographia. London. Kuhn, Thomas S. 1958. „Newton’s Optical Papers.” In Isaac Newton ’s Papers & Letters On Natural Philosophy, szerk. I. B. Cohen. ———. 1976. „Mathematical versus Experimental Traditions in the Development of Physical Science.” The Journal of Interdisciplinary History 7: 1-31. McGuire, John. E. és Martin Tamny. 1983. Certain Philosophical Questions: Newtons Trinity Notebook. Cambridge: Cambridge University Press. Newton, Isaac. 1977. A világ rendszerérõl és egyéb írások. Ford. Fehér, M. Budapest: Magyar Helikon. ———. 1984. The optical papers of Isaac Newton. szerk. A. E. Shapiro. Vol. I. Cambridge; New York: Cambridge University Press. ———. 2003 Newton válogatott írásai. szerk. Ropolyi, L. és Szegedi, P. Budapest: Typotex Nicolson, Marjorie. 1963. Newton Demands the Muse — Newton’s Opticks and the Eigteenth Century Poets. Hamden, Connecticut, London: Archon Books. Park, David. 1997. The Fire Within the Eye — A Historical Essay on the Nature and Menaing of Light. Princeton, NJ: Princeton University Press. Reilly, Conor S. J. 1962. „Francis Line, Peripatetic.” Osiris 14: 222-253. Schaffer, Simon. 1989. „Glass works: Newton’s prisms and the uses of experiment.” In The uses of experiment: Studies in the natural sciences , szerk. D. Gooding, T. Pinch és S. Schaffer. Cambridge: Cambridge University Press.




87

Shapiro, Alan E. 1994. „Artists’ Colors and Newton’s Colors.” ISIS 85: 600-630. Smith, A. Mark. 1996. „Ptolemy’s Theory of Visual Perception: An English Translation of the Optics With Introduction and Commentary.”Transactions of the American Philosophical Society 86 (2): 1-300. Steinle, Friedrich. 1993. „Newton’s Colour-theory and Perception. In Hegel and Newtonianism.” szerk. M. J. Petry. Dordrecht: Kluwer. T amny, Martin. 1996. „Atomism and the Mechanical Philosophy.” In Companion to the History of Modern Science, szerk. R. C. Olby, G. N. Cantor, J. R. R. Christie és M. J. S. Hodge. London; New York: Routledge. T urnbull, H. W., (szerk.) 1959.The correspondence of Isaac Newton I. 1661-1675. Cambridge: Cambridge University Press. ———, (szerk.) 1960. The correspondence of Isaac Newton II. 1676-1687 . Cambridge: Cambridge University Press. Vekerdi, László. 1977. Így élt Newton . Budapest: Móra. Whiteside, D. T. 1966. The Mathematical Papers of Isaac Newton 1664-66. Vol. I. Cambridge: Cambridge University Press. Zemplén, Gábor. 2000. „Hogyan is lássuk a színeket — színvizsgálati paradigmák.” Magyar Pszichológia Szemle LV (2-3): 327-341. ———. 2002. „Megroppant szivárvány? In Tudomány és történet .” szerk. Forrai, G. és Margitay, T. Budapest: Typotex. ———. 2004. „Newton’s rejection of the modificationist tradition.” In Form, Zahl, Ordnung. Studien zur Wissenschafts- und Technikgeschichte, szerk. R. Seising, M. Folkerts és U. Hashagen. Stuttgart: Franz Steiner Verlag.


A kromatika newtoni forradalma

Recommend Documents