T激发视觉器官功能活动的自然因素或影响。”这是光的第一个定义牛津英语词典(OED)。附加的定义范围从“基督的内在启示”到“填字游戏的线索的答案”,然而七页的牛津英语词典致力于定义光几乎没有开始接近光对我们意味着什么,更不用说光在整个时间中的意义了。在宇宙形成后的137亿年中,光子几乎影响了一切,而在我们物种诞生后的20万年中,光与水和碳一样是我们生存的核心。
本词典中定义的20个单词来自极光来金字形神塔-反射光照射宇宙的方式,照亮我们对世界的感知。因为没有一个单一的科学、宗教、哲学或文化系统可能包含光的每一个含义,因此本词典系统性地缺乏系统性,通过充当我们理解光及其无数影响的方式的同义词来探索这些领域中的每一个。
极光
照亮夜空的闪光环。地球的每一个极点都有极光,它偶尔会变大到足以在赤道附近看到,激发了天启的想象。(在圣经第二章马卡比书在美国,北极光被描述为“穿着金色衣服的骑士在半空中冲锋”)。对于更习惯于极光的因纽特人来说,极光被认为是天上的灵魂在踢足球。科学解释也同样令人震惊。太阳释放的带电粒子被地球的磁场带到北极和南极,与大气气体相撞,导致它们发出类似的光霓虹灯的迹象。
照相机
一种用来拍照的装置。甚至在摄影术发明之前,相机就是记录观察的工具,在二维平面上保留现实的三维。亚里士多德熟知暗箱,暗箱是一个有一个小孔的暗室,可以将外部景物投射到一堵空白的墙上,并在拍摄过程中帮助绘制风景和解剖图启蒙运动.威廉·亨利·福克斯·塔尔博特(William Henry Fox Talbot)与人合作发明了一种他称之为“上镜绘图”的方法。光没有引导他的手,而是用光化学的方法改变了一张纸。这一过程的机械性——胶片和数码摄影使其越来越自动化——赋予了相机对人类感知的客观权威,这是历史比例的一种讽刺:暗箱最初被认为是眼睛的模型,展示了如何做到这一点小的我们实际看到的现实。
叶绿素
吸收阳光进行光合作用的分子。植物和光合细菌通过将水和二氧化碳转化为糖而生存,需要能量来催化反应。叶绿素捕获高能光子。然而,叶绿素并不理想。这种分子的两个版本在可见光的红端和蓝端吸收光的效率最高光谱. 中间的反射波长使树叶呈现绿色,并标志着错失良机。任何明智的工程师都会将植物和蓝藻染成黑色,以吸收所有的阳光。自然选择不那么挑剔,而且是一种足够养活整个地球的分子,包括工程师。
神
神或女神,或敬虔的品质。古往今来,神一直与光联系在一起。古埃及人崇拜太阳神拉。灯光是他的凝视,当他闭上眼睛时夜幕降临。对琐罗亚斯德教徒来说,光是世界的创造者阿胡拉·马自达神,而他的敌人是黑暗之神安格拉·梅因尤,一个代表善与恶斗争的反对派。犹太教-基督教信仰更为复杂。在创世记中,光是上帝的第一个创造物,根据约翰福音,上帝是光。但是光也体现在堕落天使路西法身上,他的名字意味着不记名的光他的名声来源于诱人的夏娃。皇帝和国王常常以光明为冠冕,渴望敬虔。路西法应该作为一个公正的警告,光可以致盲。
启蒙运动
理性的时代。启蒙运动兴起于18世纪的欧洲,是对抗君主专制和天主教会的一种力量。因为光是神,以及路易十四等专横的君主,启蒙运动的哲学家们盗用了这些意象,颠倒了古代的权力方程式。勒内·笛卡尔遵循“理性的自然之光”,伏尔泰将理性思维视为火炬,与宗教的黑暗迷信形成鲜明对比。这是一项别出心裁的宣传壮举,永远不会读这本书的人一眼就能理解我思或坦率的更不用说艾萨克·牛顿了Opticks——启蒙运动的理性更理性地应用于光。
醚
光波起伏的假想介质。乙醚是启蒙运动焦虑,被假定用来解释像万有引力这样的现象,而不调用神秘的远距离作用。尽管有各种各样的说法,但对光的解释是以太的主要吸引力。特别是在19世纪博学多才的托马斯·杨(Thomas Young)展示了光波的实验证据之后,科学家们感到有必要用类似声学的术语来描述光。(如果声波通过空气,那么等效于发光的是什么?在那里必须做一些物质的东西,就像任何非物质的东西都是精神的一样。)为了解释光速如此之快,同时也为了解释行星转动时没有飘逸的风,数学家们计算出以太必须比钢铁更坚固,但比空气更微妙。没人能找到它。乙醚就像它想要推翻的神秘概念一样,是虚无缥缈的。
细丝
白炽灯泡内发光的线。与电灯的其他方面相比,实用灯丝的发现更让包括托马斯·爱迪生在内的发明家们感到困惑。任何碳化纤维在真空烧瓶内通电时都会发出光,但在热灯丝自毁之前,光只会持续几分钟。爱迪生宣布他已经解决了这个问题,这让天然气公司陷入了恐慌。他试验了数千种物质——纸板、软木、生丝、人胡子——然后找到了日本竹子的正确质量组合。那时,其他的发明家正在寻找替代的解决方案。(英国工程师约瑟夫•斯旺使用的是棉花。)但对爱迪生来说灯丝只是一个行业的尖端灯光照亮了通往电气化城市的道路。
萤火虫
一种有翅膀的甲虫,用闪光吸引配偶。这种光是由一种叫做荧光素的化学物质与氧气反应在昆虫的腹部产生的,萤火虫通过控制气流来调节闪光。这种被称为“生物发光”的现象对人类也很有吸引力。在前现代的亚洲,萤火虫被关在笼子里作为活灯笼。(在日本,捕捉萤火虫是一种职业。)其他生物发光生物体,从鱼类到细菌,都被其他文化用来照明,甚至在使用火焰作为光源可能造成灾难的矿井中也是如此。今天,最重要的消费者是生物学家,他们使用萤火虫酶和生物发光水晶水母的绿色荧光蛋白作为分子标记来照亮医学实验。
日晷
日晷上的指数最初,时钟只不过是日晷:插在地上的木棍,通过踱步来判断影子的长度。随着城市和官僚机构的发展,日晷变得更加精致和不朽。在罗马帝国,最宏伟的建筑使用从埃及掠夺来的方尖碑作为日晷,将阴影投射到地面上巨大的时间网格上。那时,水钟也很常见,它模拟太阳每天的进程,以水从容器中流出的速度。这是日晷和太阳末日的开始。从钟摆到原子的振荡,时钟越来越独立于日光,最终比它们被设计模仿的行星系统更有规律。现在,原子钟需要用周期性的闰秒来“校正”,以免正午的时间会漂移到夜晚的黑暗中。
定日镜
旋转以反射稳定阳光的镜子。在激光当太阳被发明时,它是许多光学实验中唯一合适的强光源。发条式定日镜通过随时间旋转来补偿地球的转动。今天,定日镜也做同样的事情,尽管是自动的,但目的不同:定日镜环将太阳的热量集中在中心塔上,以产生兆瓦的太阳能。这些太阳能热电厂赋予了定日镜新的实验价值,使天文学家能够在夜间探测到最微弱的辐射。桑迪亚国家实验室(SandiaNationalLaboratory)的一个8英亩的阵列现在可以作为伽马射线天文台使用。
激光
辐射受激发射光放大的首字母缩写。激光发射出的窄光束可以调谐到特定的频率,并可定时到阿秒,它已经改变了从全球通信(通过光纤电缆传输激光电话和电视数据)到内科,如今,美国至少有一半的国内生产总值(gdp)依赖于现代科技。但它们的价值并没有立即得到认可。当休斯研究公司的工程师西奥多·梅曼在1960年宣布了第一个工作原型时,甚至连他自己的助手都称它是“寻找问题的解决方案”,休斯拒绝开发这项技术。最初的用途之一是外科医生爆破肿瘤。与x射线在美国,激光第一次接触我们的生活是通过医生的实用主义。
光年
光在一年内走过的距离。在历史上的大部分时间里,这种距离测量方法都是毫无意义的,因为光被认为是瞬间传播的。即使是那些持不同看法的人,如伽利略,也无法证明这一点,因为速度太大了,无法通过实验测量。只有天文观测——根据地球与木星在不同季节的距离——才足够了。从17世纪到20世纪,这个数字逐渐精确到每秒299,792,458米。也就是说,一光年大约是9.5千万亿米,大约是半人马座阿尔法星距离的四分之一。但是米不再是独立的。自1983年以来,它被定义为光在299,792,458分之一秒内走过的距离。1
超材料
具有负折射率的人造材料。光在从一个天然衬底到另一个天然衬底的过程中会发生弯曲,比如从空气到水,它们折射率的不同决定了光弯曲的剧烈程度。超材料使光线向后弯曲,甚至可以被构造成将光波引导到物体周围,使物体看起来好像不存在一样。在这种情况下,它们被称为“隐形斗篷”,这是一个扭曲事实的科幻名字,因为大多数超材料都局限于弯曲特定的波长,通常远远超出可见范围光谱.
霓虹灯
元素周期表上的第十个元素。氖是一种带电时发出桔红色光芒的惰性气体。由于霓虹灯的热量很小,所以它的照明效率很高,而且在20世纪早期,这种气体作为氧气制造的废料已经唾手可得,这使得企业家工程师乔治·克劳德(Georges Claude)将霓虹灯管视为热照明的替代品细丝灯泡。1910年,他炫耀自己的发明,用霓虹灯照亮了巴黎大皇宫的正面。由于其他惰性气体(包括氦气和氩气)产生的绚丽色彩,克劳德未能掀起一场家庭照明的革命,但同样的品质使灯管成为户外广告的理想选择。在许多城市,霓虹灯仍然比天空中的所有星星都要亮。
元气
古代的视力机制。根据罗马时代伟大的医生盖伦的说法,大脑是灵魂的所在地,而气是灵魂从大脑通过眼睛进入世界,然后再回到世界:一种被阳光激发的视觉触觉。由于盖伦的著作对大约50代医生来说就像法律一样好,他的立场不仅仅是一个哲学问题。他根据对牛的解剖和对视神经的仔细观察来进行气动分析。他把神经描述为气体通过的管道是错误的,但他正确地认识到感官是通过神经系统进行交流的。
光谱
包括可见光在内的电磁辐射的范围。人类能看到的颜色,以及在历史上观察到的彩虹颜色,只是光谱的一小部分,即使是它们也会根据信仰被不同的感知。例如,牛顿就武断地给他的棱镜折射出的无数的阳光颜色命名为七种颜色,想象彩虹和音阶之间的对等关系。当19世纪天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)感受到棱镜一端的热量时,一种不那么神秘的观点给了他关于光谱真正影响范围的暗示:红外光的不可见热量。随着光谱知识的扩大,我们对宇宙的看法也在扩大,现在已经扩展到宇宙微波背景辐射,大爆炸的余辉,以及我们可以探测到的最古老的光。
超新星
一颗大质量恒星的爆炸性消亡。一颗超新星以数枚八亿核弹头的威力爆炸,其亮度足以清晰地在整个银河系中看到。(美洲土著洞穴壁画记录了产生蟹状星云的公元前1054年的超新星。)超新星来自遥远的100亿年光年由于所有Ia型超新星都有相同的亮度,比较它们可以揭示宇宙的膨胀,表明膨胀正在加速,物质扩散得越来越薄。这是一个孤独的宇宙未来,但如果没有超新星,我们就不会在这里进行观察:过去的爆炸产生了对生命至关重要的更重的元素,并将它们分散在宇宙中。
脂
从中世纪到19世纪,煮熟的动物脂肪被用来制作蜡烛。最理想的组合是一半羊一半牛,比燃烧猪油少烟熏和臭气(只要每隔几分钟修剪一次灯芯)。在工人阶级家里,太阳落山以后,只有朦胧燃着的牛油蜡烛才有灯光,而贵族们却大肆挥霍抹香鲸的大头。由于鲸脑的火焰非常明亮,而且大多数科学家都是贵族,所以人们把烛光定义为一支两盎司的鲸脑蜡烛以每小时一百二十粒的速度燃烧所产生的光,这种标准的计量方法比捕鲸和蜡烛都要持久。
x射线
能够穿透不透明固体的高能辐射。1895年11月8日,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen)意外地发现了X射线,当时他注意到在真空玻璃管中释放高压电会导致经过化学处理的屏幕发光。更奇怪的是,当他把妻子的手放在试管和照相底片之间时,他得到了她的骨骼图像。他的X光片刊登在欧洲各地的报纸上。到1896年1月,医生们用他的方法诊断断肢。但主流采用先于理解,许多发明家努力拍摄思想就证明了这一点。与此同时,人们对隐私权的终结产生了一波偏执狂。即使X射线不能穿透个人的心灵,也能揭示社会的集体希望和焦虑。
金字形神塔
在研究太阳和星星时可以站在一个阶梯金字塔上。金字塔是公元前6世纪迦勒底人在巴比伦建造的,颜色像彩虹一样。虽然迦勒底人被认为是第一个能够预测日数和日食日期的天文学家,但他们的科学成就是由占星术推动的,重要的决定都依赖于占星术。这是一个合理的逻辑:注意太阳可以改善农业,那么为什么不可以改善婚姻和战争呢?无论如何,太阳是神.在最宏伟的金字塔顶端,大约有400英尺高,有一个神龛,里面有一张床,一个适婚的女孩每晚都睡在那里,等待太阳的到来。
作家兼艺术家乔纳森·济慈(Jonathon Keats)是包括故事集在内的六本书的作者《未知之书》2010年美国图书馆协会索菲·布罗迪奖章获得者,以及伪造:为什么赝品是我们这个时代的伟大艺术。他目前正在写一本关于巴克明斯特·富勒的书。