如果不是Mark, 从来没想过为什么天空是蓝的。我们的这段小讨论，在之前的日志中记述过。

好吧，我错了。
For record, 先引一段Joy的理论论述：

“empricial data suggests（还不好indicate）天空是蓝色的可能性比较高。于此同时，一些理论学家也对此提出过支持性言论（叔本华，1840：367；尼采，1886：23-67；海德格尔，1936：98-99，278-279）。当然，应当指出的是，目前证据主要来自于德国理论学家，而其他国家，例如（永远见不到太阳的）英国，对此尚未有明确的理论或经验支持。Further studies on this topic would not only be helpful but also neccesary.”

从物理的角度来解释，天空为什么是蓝色的，为什么世界上各个地方在正常情况下看到的天空都是蓝色，而不是紫色或者绿色的？人们经历了三个漫长的认识阶段，而最终”正确“（出于科学的考虑，在此打上引号）的解释要感谢爱因斯坦的贡献。简单在搜索框里输入“天为什么是蓝色的”，回车，用时 0.23 秒便找到约 3,630,000 条结果 。原来这还真是个困扰大家的重大问题，有必要仔细讨论。

那么，关于玻璃棱镜与光的折射原理就不多赘述了。简单说起来：

1.
根据【十万个为什么】的解释：“空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质，当太阳光通过空气时，波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方，使天空呈现出蔚蓝色。”

2.
如果你对上面这段倒背如流，恭喜恭喜，目前你对“天是蓝色的”的认识已经达到十九世纪中叶（鸦片战争时期）的水平。它是英国物理学家丁铎尔 (John Dyndoll, 1820-1893) 首创的。常称作丁铎尔散射模型。确实，“波长较短的蓝色光，容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，……散射向四方”。但它并不是“天蓝”的真正原因。如果天蓝主要是由水滴冰晶等微粒的散射引起的，那末，天空的颜色和深浅，就应随着空气湿度的变化而变化。因为当湿度变化时，空气中水滴冰晶的数目会明显变化。潮湿地区和沙漠地区的湿度差别很大，但天空是一样的蓝。丁铎尔散射模型解释不了。到十九世纪末叶，丁的天蓝解释已被质疑。

3.
1880年代，另一个John, 瑞利 (John Rayleigh, 1842-1919)注意到，根本不必求助尘埃、水滴、冰晶等空气中的微粒，空气本身的氧和氮等分子对阳光就有散射，而且也是蓝色光容易被散射。所以，空气分子的散射就可以作为“天蓝”的主因。然而，各个分子有散射，不等于空气整体会有蓝色。如果纯净的空气是极均匀的，分子再多也没有“天蓝”。就像一块极平的镜子，只有折射或反射，而极少散射。在均匀一致的环境中，不同分子的散射相互抵消了。就如在一个集体纪律超强的环境（如监狱）中，每个人的独立和散漫行为被彻底压缩。而“天蓝”靠的就是分子各自的独立和相互不干涉，或少干涉。

为此，瑞利假定，空气不是分子的“监狱”。相反，氧和氮等分子，无规行走，随机分布。瑞利由这个模型算出的定量结果，很好地符合天蓝的性质。１８９９年，瑞利写了一篇总结式的文章“论天空蓝色之起源”，开宗明义就说：“即使没有外来的微粒，我们依旧会有蓝色的天”。“外来的微粒”即指丁铎尔散射所需要的。从此，丁铎尔的天蓝理论被放弃。瑞利散射成为“天蓝”理论的主流。

瑞利的天蓝理论虽然很成功，瑞利的分子无规分布假定，也有根据。然而，瑞利实质上还要假定空气是所谓理想气体，这是一个不大的，但也不可忽略的弱点。因为空气不是理想气体（忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点；假设分子间没有相互吸引和排斥，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。这种气体称为理想气体) 。

4.
1910年，爱因斯坦最终解决了这个问题。爱因斯坦用当时刚刚发展的熵（混乱的度量）的统计热力学理论证明：那怕最纯净的空气，也有涨落起伏。空气本身的密度涨落也能散射，也是蓝色光容易被散射。密度涨落的散射，不多也不少，正好能产生我们看到的蓝天。如果空气是理想气体，爱因斯坦的结果就同瑞利的一样。所以，简单地说，天空蓝色之起因是：“空气中有不可消除的‘杂质’，即空气自身的涨落。密度涨落等对阳光的散射，形成了蓝天。”“天蓝”起源物理不是爱因斯坦首创，但最完整的理论是爱因斯坦奠定的。所以说，“天蓝”物理学，完成于1910年, 距今也有百年历史了。

5.
瑞利和爱因斯坦的“天蓝”理论，是普遍适用的。可以用来解释纯净空气中的“蓝天”现象，也可以用来解释纯净的水，纯净的玻璃等液体或固体中的“蓝天”现象。当然，也有该理论不适用的地方, 比如，千万不要把“我爱祖国的蓝天” 误解为 “我爱祖国的独立而又无规游荡的分子们”。

“天蓝”物理学的一个重要应用，是光纤通讯，即高锟先生去年获得物理诺贝尔奖的项目。高锟先生在他为“光纤通讯”奠基的第一篇论文中引用的第一个物理公式，就是爱因斯坦的“天蓝”瑞利散射公式（即Einstein-Smoluchowski公式)。玻璃是凝固了的液体。即使最理想的玻璃，没有气泡，没有缺陷，玻璃中依旧有不可消除的‘杂质’，即玻璃本身的不可消除的涨落。在光纤中传播的讯号（光波），会被玻璃的涨落散射。“天蓝”机制，是光纤通讯讯号损失的一个物理主因。它是不能用光纤制造技术消除的。只能选择“不太蓝”的光，减低它的影响。

读到这里，如果还有人想用“Wow，那天为什么是蓝色的“作反诘~那我只能理解为show-off啦！

另一个补充，关于曾讲过的苹果的故事。Red Delicious为什么被叫做“蛇果”呢？我想大概是跟圣经里的伊甸园有关。但wiki上可是这么说的：

“在香港等地，西洋苹果又称蛇果，并非因为它是圣经中蛇引诱夏娃亚当吃的禁果，而是因为以前从外国进口苹果时，有人听到外国人称赞苹果delicious（美味），误以为此即苹果的洋名，所以又将其称为“地厘蛇果”，后简称蛇果。”

“这一甜苹果品种最初的英文名称本来只是Delicious，但是当另一外表呈现黄色的品种Golden Delicious于1914年出现后，蛇果的英文名称就此改为Red Delicious.”

对苹果这种格外嬗变的植物来说，亲友团及其庞大，而Red Delicious自诞生起将近150年的历史，依旧是是世界上最容易被识别的品种之一。它在中国的近亲，就是著名的“红香蕉”苹果~

地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果地厘蛇果……真是天雷滚滚啊！