什麼是反證實驗？
就是為了否定某一個理論或理論預言錯誤而進行的實驗驗證，
或者說：假定一個理論是正確的，那麼就可以推演一種現象發生，如果實驗結果沒有這一現象發生，那麼就證明這個理論是錯誤的。
再幹脆點就叫反推法，如數學中的反證法與否定法的綜合運用。
在物理史上，通過實驗來驗證一個物理理論的預言現象，實驗得到否定的結果，再推翻了這一理論，這本是很正常的事情。
但是，這四大物理實驗卻不同尋常，非常聞名，都是推翻了當時主流和權威性的物理理論，顛覆了人們的固有觀念，把物理學帶入了一個新篇章。
限於篇幅，今天講第一個，下篇待續第二個。
泊松亮斑
第一個實驗：泊松亮斑
要說清楚這個實驗，必需回到18世紀時期，關於光是粒子還是波的爭論背景。
1、英國物理史上光的“波粒”之爭
對於光是粒子還是波，歷史上素有爭論，物理史上稱為“波粒之爭”
在英國曆史的牛頓時代，牛頓堅持認為光是一種粒子，即粒子學說，而以胡克為代表，堅持光是一種波動。
胡克是英國著名的物理學家，彈性定律中的胡克定律就是以他的名字命名的，他任英國皇家學院院長的時候，牛頓還是無名小子，因為與牛頓在光是波還是粒子、以及萬有引力定律誰先發現而存爭論。
胡克與牛頓
胡克在位時期，波動學說是主流理論和權威學說，因此，胡克對名不經傳堅持光是粒子的牛頓，常有輕視和嘲笑，牛頓很委屈。常常連學術會議都不願參加。
慧眼的天文學家哈雷看了牛頓《自然哲學的數學原理》後，堅持要牛頓發表，在沒有版費的情況下，哈雷拿自己的工資墊付而出版，牛頓因此替代了胡克當上了皇家學院的院長。
這樣，胡克被排擠，最後鬱郁而死，因為牛頓的權威，光的粒子學說成為主流和權威學說，統治長達一百多年。
1807年，英國有個醫生改行研究物理學，作了一個著名的實驗，即光的雙縫干涉實驗，他就是托馬斯—楊，實驗驗證了光是波，他繼續發揚胡克、惠更斯的光的波動理論。
托馬斯—楊
但是，托馬斯—楊在英國宣傳自己的實驗和光的波動理論時，卻招到了嘲笑和排擠，因為那時候的英國物理學，牛頓是神一般的存在，反對牛頓光粒子學說，就是反對主流和權威學說，更何況是早被否定的胡克、惠更斯的光的波動理論。
因此，托馬斯—楊的論文連發表的地方都沒有，自己自費出版的《光學》也無人購買，人們譏笑：一個醫生的物理論文，完全是外行和無知。
托馬斯—楊鬱郁不得志，最後放棄了物理學，這個被歷史稱為全能的人開始了埃及的古文字研究，成為歷史上第一個埃及的古文字翻譯者。
托馬斯楊的光的雙縫干涉
2、法國物理史上的光的“波粒”之爭
法國不同於英國，牛頓的權威性沒有英國濃厚，因為在牛頓以前，物理權威理論是法國的笛卡爾，法國人對笛卡爾的情結，一直對牛頓的理論持反感態度，尤其是萬有引力定律，法國人一直認為是違反笛卡爾的超距作用力的思想。
19世紀初期，法國科學家對光是粒子還是波，再次論戰，特別是托馬斯—楊的雙縫干涉實驗傳到法國，更加復活了法國科學家對光是波的認定。
但法國科學院仍然是堅持牛頓光粒子說，面對學術界的爭議，力圖壓制光的波動學說。
笛卡爾
1818年，法國科學院提出了兩個徵文競賽題目，要求用光的粒子學說解釋光學的兩個問題。
一是利用精確的實驗確定光線的衍射效應；二是根據實驗，用數學歸納法求出光通過物體附近時的運動情況。
法國物理學家菲涅耳用半波帶法定量地計算了圓孔、圓板等形狀的障礙物產生的衍射花紋，向科學院提交了光是波動的應徵論文。
這引起了法國科學院的軒然大波，因為題目的要求是用粒子學說來解釋這兩個問題，菲涅耳卻反其道而行之，引起了爭議。
當時徵文的評委對光是粒子還是波分成了三派，即波動理論的支持者阿拉果；粒子論的支持者拉普拉斯、泊松和比奧；持中立態度的蓋·呂薩克。顯然，光的粒子說支持者佔絕對優勢。
所以，菲涅耳的波動理論遭到了光的粒子論者的堅決反對。
菲涅爾
作為光的波動說的反對者泊松，為了反對菲涅耳的理論，泊松認定，假定菲涅耳的理論正確，應當能看到一種非常奇怪的現象：
如果在光束的傳播路徑上，放置一塊不透明的圓板，由於光在圓板邊緣的衍射，在離圓板一定距離的地方，圓板陰影的中央應當出現一個亮斑，這是不可能發生的現象，因此泊松認為，菲涅耳波動說是荒謬的、不可信的。
波動理論的支持者阿拉果說，那就乾脆用實驗驗證一下，不就行了嗎？
菲涅耳沒有放棄，當場用實驗檢驗，正如泊松理論預言，影子中心果然出現了一個亮斑。
泊松覺得，這真是不可思議，這樣，泊松反而成為光的波動說的支持者，這就為光的波動學說奠定了基礎。
菲涅爾透鏡
後來，，菲涅耳不斷研究，用更復雜的計算表明，圓片的半徑越小，亮點越明顯。
通過實驗驗證，果然如此。菲涅耳因此榮獲了這一屆的科學獎。
後人為紀念泊松為這個實驗提供了設想，便稱這個亮點為泊松亮斑。
菲涅耳從此為光的波動學說注入了新鮮血液，繼承了惠更斯和托馬斯·楊的波動理論，推翻了牛頓的光粒子學說，光波動學說再次成為了主流理論，也統治了近百年，直到愛因斯坦的光量子理論確認，光的波粒二象性才寫入課本。
物理學對光是波還是粒子的理論反覆顛覆，是人們對光認識的一次次飛躍。
下篇繼續，敬請等待！
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