The History of Vision, Colour, & Light Theories

399 Pages·2005·5.01 MB·English

The History of Vision, Colour,
& Light Theories
The History of Vision, Colour, & Light
Theories
Introductions, Texts, Problems
Gábor Á. Zemplén
Bern Studies in the History and Philosophy of Science
Educational materials 5
Copyright ⃝c 2005 Bern Studies in the History and Philosophy of Science,
Editor: Gerd Graßhoff, Bern
Co-editors: Timm Lampert, Bern; Kärin Nickelsen, Bern
Gábor À. Zemplén:
The History of Vision, Colour, & Light Theories – Introductions, Texts,
Problems / Gábor Á. Zemplén – Bern, 2005.
ISBN 3-9522882-4-1
Contents
I Introduction 13
1 The Aim of the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 Choice of Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 Preliminaries to the First Part of the Book . . . . . . . . . 15
5 Preliminaries to the Second Part of the Book . . . . . . . 18
A Beginnings 21
II Presocratic Theories and Their Critique 23
1 The Presocratics: A Short Guide . . . . . . . . . . . . . . 23
2 Heraclitus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3 The Parmenidian Challenge . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4 Empedocles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5 Anaxagoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6 The Critique of Theophrastus . . . . . . . . . . . . . . . 29
7 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
7.1 Text 1: Heraclitus of Ephesus . . . . . . . . . . . . 30
7.2 Text 2: Parmenides of Elea . . . . . . . . . . . . . . 30
7.3 Text 3: Empedocles of Acragas . . . . . . . . . . . 31
7.4 Text 4: Anaxagoras of Clazomenae . . . . . . . . . . 34
7.5 Text 5: Theophrastus on Empedocles . . . . . . . . 36
7.6 Text 6: Theophrastus on Anaxagoras . . . . . . . . . 39
8 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
9 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
III Plato 43
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2 The Timaeus and Plato’s Writings on Vision, Colour, and
Mirroring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3 Greek Colour Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4 The Pythagorean Influence . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.1 Text 1: Timaeus 45a-46c . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.2 Text 2: Timaeus 67c-68d . . . . . . . . . . . . . . . 52
6 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
IV Aristotle and the Aristotelian corpus 59
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2 Atmospheric Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3 On the Soul and the Senses . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1 On the Soul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2 Alexander of Aphrodisias . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3 On the Senses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4 On Coloured Bodies: De Coloribus . . . . . . . . . . . . . 70
5 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.1 Text 1: Meteorology . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.2 Text 2: On the Soul . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Book II Chapter 5 . . . . . . . . . . . . . . . 73
Book II Chapter 6 . . . . . . . . . . . . . . . 75
Book II Chapter 7 . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.3 Text 3: Sense and Sensibilia . . . . . . . . . . . . . 79
Book I Chapter 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Book I Chapter 2 . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Book I Chapter 3 . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.4 Text 4: On colours . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Chapter 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Chapter 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Chapter 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapter 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Chapter 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Chapter 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
V Atomist Theories, Epicureanism, Lucretius 101
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2 Early Greek Atomism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3 Epicurus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4 Lucretius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.1 The Poem De Rerum Natura . . . . . . . . . . . . . 106
5 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.1 Text 1: Democritus on Vision . . . . . . . . . . . . 108
5.2 Text 2: Epicurus: Principal Doctrines . . . . . . . . . . 110
5.3 Text 3: Lucretius: De Rerum Natura IV. . . . . . . . . 112
6 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
7 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
VI The Mathematical Tradition 115
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2 The Beginnings of Mathematical Optics . . . . . . . . . . 116
3 Euclid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4 Hero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5 Ptolemy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.1 The Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.1 Text 1: Euclid’s Optics . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Proposition I . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Proposition II . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Proposition III . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Proposition IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Proposition V . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Proposition VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Proposition VII . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Proposition XLV . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Proposition XLVIII . . . . . . . . . . . . . . . 125
6.2 Text 2: Hero’s Catoptrics . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.3 Text 3: Ptolemy’s Optics, Book II, Introduction . . . . 133
6.4 Text 4: Ptolemy’s Optics, Book II, Illusions . . . . . . 143
6.5 Text 5: Ptolemy’s Optics, Book V, Refraction . . . . . 160
7 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
B Theories & Problems 169
VII The Rainbow 171
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
2 The Aristotelian Rainbow . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
3 Grosseteste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
4 Descartes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4.1 Views on Scientific Theories and on Experimentation 179
4.2 The Theory of the Rainbow . . . . . . . . . . . . . 181
5 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
5.1 Text 1: Robert Grosseteste . . . . . . . . . . . . . . 183
5.2 Text 2: René Descartes . . . . . . . . . . . . . . . . 189
6 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
VIII The Modificationist Tradition 203
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
2 The Beginnings of the Tradition . . . . . . . . . . . . . . 204
3 The Historical Development of the Theories . . . . . . . 204
4 Seventeenth Century Modificationism . . . . . . . . . . . 207
4.1 Hooke’s Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
5 Anti-Newtonian Modificationism . . . . . . . . . . . . . 211
5.1 Goethe’s Work on Colours . . . . . . . . . . . . . . 212
5.2 The Theory of Colours . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
5.3 The Dioptric Colours . . . . . . . . . . . . . . . . 214
6 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.1 Text 1: Hooke’s Micrographia, Observation IX . . . . . 216
6.2 Text 2: Goethe’s Farbenlehre . . . . . . . . . . . . . 241
IX. Dioptric Colors . . . . . . . . . . . . . . . 242
X. Dioptric Colors Of The First Class . . . . . . 242
XI. Dioptric Colors Of The Second Class (Refrac-
tion) . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
XII. Refraction Without The Appearance Of Color 249
XIII. Conditions For The Appearance Of Color . 249
XIV. Conditions Under Which The Appearance Of
Color Increases . . . . . . . . . . . . 251
XV. Source Of The Foregoing Phenomena . . . . 253
XVI. Decrease In The Appearance Of Color . . . 256
7 Epilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
8 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
9 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
IX Newton’s 1672 “New Theory” 263
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
2 The Close Reading of the Letter . . . . . . . . . . . . . . 263
2.1 Preliminary Observations . . . . . . . . . . . . . . 264
The Opening Lines . . . . . . . . . . . . . . . 264
The First Modificationist Theories . . . . . . . . 266
The First Measurements . . . . . . . . . . . . . 267
The Received Laws of Refraction . . . . . . . . . 270
2.2 The experimentum crucis . . . . . . . . . . . . . . . . 272
2.3 Glass-works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
The Magnitude of Chromatic Aberration . . . . . 273
Reflecting Telescopes . . . . . . . . . . . . . . 274
2.4 The Origin of Colours . . . . . . . . . . . . . . . . 276
The Mathematical Science of Colours . . . . . . . 276
The First Three Propositions . . . . . . . . . . . 278
Primary and Compound Colours . . . . . . . . . 279
Whiteness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Colour Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . 282
2.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
2.6 The Last Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . 286
3 Further problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
4 Further readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
X The Moon Illusion 291
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
2 Main Types of the Explanations of the Illusion . . . . . . 292
2.1 Classical Science and the Illusion: Ptolemy and the Ar-
istotelian Vapour Theory . . . . . . . . . . . . . . 292
2.2 Psychological Explanations in the Middle Ages: Alhazen 293
2.3 Natural Geometry or Contingent Cues . . . . . . . . 294
2.4 Further-larger-nearer Theories . . . . . . . . . . . . 295
3 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
3.1 Text 1: Ptolemy’s Almagest . . . . . . . . . . . . . . 297
3.2 Text 2: Samuel Dunn, 1762 . . . . . . . . . . . . . 298
3.3 Text 3: Ptolemy’s Optics . . . . . . . . . . . . . . . 302
3.4 Text 4: Alhazen’s Optics . . . . . . . . . . . . . . . 302
3.5 Text 5: Descartes on Natural Geometry . . . . . . . 308
3.6 Text 6: Berkeley on the Illusion . . . . . . . . . . . 310
3.7 Text 7: Kaufman and Rock . . . . . . . . . . . . . . 318
4 Epilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
5 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
6 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
XI Molyneux’s Problem: A Congenitally Blind Recovering the Faculty of Sight 339
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
2 The question . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
3 Answers to a Hypothetical Problem . . . . . . . . . . . . 341
4 The (Ir)relevance of Empirical Data . . . . . . . . . . . . 342
4.1 The First Publication: Cheselden . . . . . . . . . . . 342
4.2 Testing Object Recognition: Home . . . . . . . . . . 343
4.3 A Sphere and a Cube: Franz . . . . . . . . . . . . . 343
5 Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
5.1 Text 1: William Molyneux . . . . . . . . . . . . . . 343
5.2 Text 2: John Locke . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
5.3 Text 3: George Berkeley . . . . . . . . . . . . . . . 347
5.4 Text 4: Thomas Reid . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
5.5 Text 5: Edward Synge . . . . . . . . . . . . . . . . 348
5.6 Text 6: William Cheselden . . . . . . . . . . . . . . 350
5.7 Text 7: Everard Home . . . . . . . . . . . . . . . . 355
5.8 Text 8: John Charles August Franz . . . . . . . . . . 360
6 Epilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
7 Further Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
8 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369