为什么泊松认为自己计算出的亮斑能很好地反驳光的波动说？
1. 背景：光的粒子说与波动说的争论
在泊松的时代，关于光的本质是粒子还是波的争论已经持续了很长时间。
粒子说 (Newtonian Corpuscular Theory): 牛顿认为光是由微小的粒子组成的，这些粒子沿着直线传播，可以解释光的直射、反射和折射等现象。
波动说 (Wave Theory): 惠更斯等早期支持者认为光是一种波，可以在介质中传播，可以解释光的衍射和干涉等现象。
2. 波动说的主要论据和实验
支持波动说的主要证据来自于一些“非直观”的光学现象，这些现象用粒子说很难解释：
衍射 (Diffraction): 当光通过一个狭窄的缝隙或绕过一个障碍物时，光会向后弯曲，传播到几何阴影区域。这表明光不像粒子那样只沿着直线传播。
干涉 (Interference): 当两束相干光波叠加时，会在某些区域加强（亮条纹），在另一些区域减弱（暗条纹）。这是波动的典型叠加效应。
3. 泊松的“反驳”逻辑：从波动说推导出看似荒谬的结论
泊松作为一位杰出的数学家，倾向于粒子说。他认为，如果光的波动说成立，那么在某些特定情况下，应该会产生一些违反常识、甚至是“荒谬”的现象。他选择了一个具体且看似简单的场景来检验波动说的完备性：一个不透明圆盘的影子中心是否应该是一个亮斑？
他的思考过程是这样的：
场景设定： 将一束光（假设是平行光，即光线平行传播）照射到一个圆形的不透明圆盘上。按照粒子说的观点，光线是粒子，它们会沿着直线传播，圆盘会阻挡一部分粒子，在后面的屏幕上形成一个清晰的圆形阴影，阴影的中心应该是黑暗的。
波动说下的分析： 泊松运用惠更斯原理（Huygens' Principle）来分析光波绕过圆盘边缘的衍射情况。惠更斯原理认为，波前的每一点都可以看作是产生新的球面子波源。
当光波遇到圆盘边缘时，边缘上的每一点都会发出新的球面子波。
在圆盘后面的区域，特别是几何阴影中心（原本粒子说预测的黑暗区域），来自圆盘边缘各个点的子波会汇聚和叠加。
泊松精妙地运用了数学工具（傅里叶分析的早期思想和衍射积分）来计算这些叠加效应。
推导出的结果： 泊松的数学计算表明，如果光真的是一种波，并且以特定的方式传播，那么在圆盘的几何阴影中心，所有来自圆盘边缘的子波会以同相叠加，从而形成一个极其明亮的点。 这就是著名的“亮斑”或阿拉戈圆盘。
4. 泊松的“反驳”为何是“反驳”？
泊松认为这个结果是“反驳”波动说的理由在于：
与直觉和常识相悖： 对于当时大多数人来说，一个不透明物体挡住光线，其影子中心应该是最暗的，而不是最亮的。一个明亮的点出现在几何阴影的中心，这在直观上是难以接受的，看起来像是波动说的“荒谬推论”。
粒子说的预测： 粒子说预测的是一个均匀的阴影，中心是黑暗的。泊松看到波动说推导出的亮斑，本意是想证明波动说站不住脚，因为波动说得出了一个看似错误的结论。他可能认为自己找到了一个“死证”来击垮波动说。
5. 历史的转折：阿拉戈的实验证实了泊松的计算，但证实了波动说！
讽刺的是，泊松的这种“反驳”尝试，在后来成为了波动说最有力的证据之一。
阿拉戈的实验： 在一次学术讨论中，泊松的同事，法国物理学家阿拉戈（Dominique François Jean Arago），对泊松的计算感到困惑，并决定进行一个实验来验证。他精确地设置了一个实验，用一束光照射一个小的圆形金属片，然后在后面的屏幕上观察影子。
实验结果： 阿拉戈惊奇地发现，在圆盘的几何阴影中心，确实存在一个明亮的点！
结论的颠覆： 这个实验结果完全支持了泊松的数学预测，但却恰恰证明了光的波动说比粒子说更能解释这个现象。 那个看似“荒谬”的亮斑，实际上是光的衍射和干涉现象的直接结果，是波动理论的自然产物。
总结来说，泊松认为他计算出的亮斑能很好地反驳光的波动说，是因为：
他从波动说的基本原理（惠更斯原理）出发，通过严谨的数学推导，得出了一个与日常经验和粒子说预测截然不同的、看似“荒谬”的结论：在圆盘阴影中心会出现一个亮斑。
他本意是想利用这个“荒谬”的结论来证明波动说的错误和粒子说的正确。
然而，历史以一种意想不到的方式发展。阿拉戈的实验证实了泊松的计算，但这个被用来“反驳”波动说的现象，最终却成为了证明光的波动性的关键证据，也让人们认识到物理学的理论预测有时会超越直觉。这成为了光学史上一个经典的“误打误撞”的伟大发现。
网友意见
菲涅尔的波动说并不仅仅是“波动说”三个字；相反，它实质上是一个断言。
这个断言可通过经典的“三段论推理”如此表述出来：
大前提：所有的波都可通过某种波动方程描述 波动方程_百度百科
小前提：光是一种横波
结论：可以用横波的波动方程描述光
很显然，只要承认了大小前提，结论就必然正确。这种“说了A和B，就相当于说了C”的关系，我们就叫它“逻辑推理”——掌握了“逻辑推理”的规则与技巧，才有“举一反三”的可能。这是题外话，暂且不提。
怎么反驳菲涅尔的这个断言呢？当然是想办法证明菲涅尔的逻辑推理不能成立。
怎么证明呢？
方向一，攻击大前提：证明横波不可能满足波动方程。
方向二，攻击小前提：证明光不是横波。
无论哪一步攻击成功，都能造成对方的逻辑链条断裂——然后这个逻辑上无法自圆其说的理论当然就只能丢垃圾堆了。
但无论如何，不能直接攻击结论。攻击结论就外行了。
当然，有的结论的确荒谬；但你如何确定对方不是故意证出一个荒谬的结论、从而证明对方小前提/大前提存在错误呢？
别笑。知乎就有很多看不懂反证法的。
但是对这个命题，大前提可不好攻击，甚至可以说，它很可能是真理之一（只是我们没法证明而已）。
因此，现在只剩一条路，就是攻击小前提：证明光不是横波。
要证明光不是横波，你可千万不能拿“我邻居”“我朋友”“我老师”说事——这种是要贻笑大方的。
搁过去，这种不学无术还好得瑟的，就得叉出去打屁股！
一个有趣的花絮：为了治疗考生“胸无点墨”的毛病，中国古代科举考试曾有罚喝墨汁的规定。
据史料记载，至迟在北齐(公元550-577年)时，就有了对应试者罚饮墨水的规定。南朝梁武帝萧衍时规定：凡应试“差谬者罚饮墨汁一斗”。隋朝也规定：“士人应试时，凡书迹滥劣者，罚饮墨水一升。”这种今天看来近乎荒唐的规定，却在历史上相沿很久。
如何处理科举考试违规者？--文史--人民网
嗯，要是知乎答题评论也有类似规定，我觉得这是中国墨汁行业崛起的好机会。哪怕喝不出个阿里腾讯，起码也得喝个网易出来LOL
回归正题。怎么正确反驳菲涅尔“光是横波”的论断呢？同样得玩三段论。
大前提：横波都有性质A
小前提：光没有性质A
结论：光不是横波
性质A是哪个性质呢？
这就是最见功底的地方了：你必须先找出这个无可争议的、横波都有但光肯定不可能有的性质，这才能证明你的结论。
你看，泊松教授牛就牛在这里。你这边刚张嘴说光是横波，他马上就能想出一个横波必然有、而光必然没有的性质出来！
这得对波动方程熟悉到什么程度！
总之，依靠波动方程，泊松教授如此反驳了：
大前提：拿一个大小合适的小圆片，阻挡在横波的传播路径上，那么必然能在圆片的阴影区找到一个点，在这个点上波峰叠加，取极大值——翻译成人话就是“小圆片对横波来说，会产生一个类似聚焦透镜的效果”。
小前提：光不可能在不透明小圆片的影子中心形成一个亮点，这和“横波会在绕过合适大小的圆片时，因干涉在中心取极大值”矛盾。
结论：光不是横波
当然，大前提不能瞎说，你得列出横波的波动方程，然后证明“无论哪种周期、哪种波形的横波，都必须有这个性质”；然后才可以拿来作为证据使用。
至于小前提……人类几千年的历史了，全球多少亿人，有一个人见过“不透明圆盘的影子中心有亮点”吗？
看起来这波优势很大……
但恰恰在这里，飞龙骑脸也能输！
你看，这就是逻辑思维。它可不能瞎说，一步步都得照着规矩来。
那么，菲涅尔该怎么反驳呢？
他当然也只能想办法找出对方大小前提的错误来。
大前提没法挑战，人家无懈可击；那么想反驳，当然就只能从小前提下手。
泊松在小前提中断言“光不可能在不透明圆盘影子中心形成亮点”，那么菲涅尔就可以做个实验，证明果然存在亮点就完了。这可表述如下：
大前提：光的确在不透明圆盘影子中心形成了亮点
小前提：泊松断言光不可能在不透明圆盘影子中心形成亮点
结论：泊松错了，因此他关于“光不是横波”的证明无效。
你看，人类成千上万年，一代代不知多少亿人，从没人发现过的“满足一定条件时，不透明圆盘影子中心有亮点”这个神奇现象，硬生生被泊松算出来了——这人牛不？
拿“泊松亮斑”为这个神奇现象命名，当然不乏某种恶趣味；但更多的……难道不应该是佩服吗？
明显可以看出，学者在辩论问题时，虽然没有明确说明，但他们说出来的每一句话，都可以展开写成三段论的样子；同时，他们的每一次攻击，也全都精准的打在对方的大小前提上，可不是闭着眼睛随便说——打不到大小前提上，那就叫牛头不对马嘴、自说自话、打稻草人……反正就没一个好词儿。
事实上，自初中开始的教育，尤其如几何证明，就是在潜移默化的训练我们“以三段论的形式严谨思考”。
为什么不明说呢？你不嫌啰嗦吗。
总之，久而久之，哪怕我们从未听说过“三段论”，也应该学会“在说出每一个因为所以时，自觉的检查自己的逻辑，确保逻辑链条有效”了。
但是很遗憾，起码一大半的大学生并没能体会到逻辑的存在。
他们并不能像真正学有所成的人那样，本能的把一个断言补足为三段论的标准格式；又不知道有效的攻击点在哪里；最后，他们还不知道什么样的三段论是有效的、什么样的三段论本身就是个谬误。
这就使得，精彩的攻防辩论他们看不懂；和人辩论张嘴就错，完全摸不着边，甚至表现得像个惹人厌的“杠精”……
泊松对菲涅尔的反驳，就是这种完全符合三段论的、完美的逻辑攻击——如果圆盘影子中心没有亮斑的话，这就是一场经典的完胜。
但是，大自然并不打算成全他。
或者说，他所持的“光没有波动性”立场存在错误，这才使得他的推理成了无源之水、无本之木。那么不管这个推理有多经典、多准确，他都必须在实验事实面前低下头来、找出问题所在。
你去跟一个没听说过泊松亮斑的人说“我拿一束光照一个圆盘，圆盘的影子正中央会有一个亮点”的话，他一定会认为你精神有问题，因为根据我们的日常认知，影子的正中央是不可能有亮点的。
所以泊松当时的心情是“哈哈哈哈傻逼，我拿你的公式算出了影子中央有亮点的结果，说明你那破公式根本不靠谱啊！”
而且我猜，泊松公布了计算结果之后，菲涅尔应该也是产生了超级大的自我怀疑的，因为那时他也没见过影子中央有亮斑这种诡异的事儿，所以他很可能是抱着做完实验就自尽的心去做的实验，结果没想到竟然真照出个亮斑来（估计他都能兴奋得“嘎～”一下子抽过去）。
不要只看到泊松亮斑啊，人家还有泊松方程、泊松分布、泊松过程、泊松括号。。。
牛人被打脸了还是牛人啊。
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