加布里埃爾·李普曼（Gabriel Lippmann）回到酒店房間，啖了一口剛送來(lái)的熱咖啡，小心翼翼而又不失優(yōu)雅的從壁爐里拿出一塊昏黃暗淡的底片，仔細(xì)端詳。

“還不錯(cuò)，應(yīng)該可以了?！?/p>

他把底片放在前端開(kāi)口的盒子里，掛在墻上，用一道白光照射，如魔法一般，湛藍(lán)的湖邊飄著兩座紅頂小屋，在黑乎乎的底片上即刻顯現(xiàn)。

此時(shí)的李普曼已經(jīng)在旅行中利用他獨(dú)家發(fā)明的彩色攝影技術(shù)拍攝了不少照片。下一站，就是斯德哥爾摩，他即將站上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，接受諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

無(wú)中生有

1908年，為了表彰法國(guó)物理學(xué)家加布里埃爾·李普曼（1845-1921）發(fā)明干涉彩色攝影法，瑞典皇家科學(xué)院向他授予了諾貝爾物理獎(jiǎng)。

雖然李普曼的彩色攝影技術(shù)沒(méi)有在后世廣泛普及，時(shí)至今日甚至失傳，但他的思路和方法無(wú)疑具有超越時(shí)代的意義，啟迪了未來(lái)科學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展。相較于前人借助染色劑實(shí)現(xiàn)色彩在照片上的“集結(jié)”，李普曼更相信自然的力量，選擇了更“純粹”的方式，讓光來(lái)“捕捉”色彩，而且這樣的物理成像方式可使得照片保持長(zhǎng)時(shí)間不褪色。

肥皂泡與彩色照片

“其實(shí)背后的原理跟肥皂泡呈現(xiàn)色彩是一模一樣的！”李普曼在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮上說(shuō)道。

1802年，“光微粒說(shuō)”已經(jīng)流行200年，人們普遍認(rèn)為光是由球形微粒聚集而成。而通過(guò)托馬斯·楊（Thomas Young）的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，人們看到光呈現(xiàn)出了“波”的性質(zhì)，對(duì)“光微粒說(shuō)”產(chǎn)生了質(zhì)疑，光的“波動(dòng)學(xué)說(shuō)”就此興起。

其實(shí)二者都能說(shuō)明和解釋光的一些行為和性質(zhì)，所以現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展出我們熟悉的“波粒二象性”。

光作為波，具有種種特性：光波相遇會(huì)發(fā)生疊加與抵消，這種現(xiàn)象叫做干涉（Interference）。在疊加與抵消的部分發(fā)生強(qiáng)度的重新分配，反映在光波上就形成了亮度的重新分布，出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋。

陽(yáng)光下的肥皂泡之所以五顏六色，是由于薄膜干涉與選擇性反射（Selective Reflection）。

本來(lái)沿直線傳播的光在穿過(guò)氣泡薄膜時(shí)發(fā)生折射和反射，改變了傳播方向，進(jìn)而光波之間發(fā)生干涉。

由于白光中不同波長(zhǎng)的光的折射率不同，光波被分散。不同的波長(zhǎng)反映到我們?nèi)祟?lèi)的感知就是不同的色彩，有些顏色的光波疊加而亮度增強(qiáng)，色彩看起來(lái)更明顯；有一些抵消減弱，色彩就會(huì)暗淡。反映到我們眼中，就呈現(xiàn)出富有顏色變化的“七彩泡泡”。

一顆成熟又好動(dòng)的蘋(píng)果砸出了牛頓萬(wàn)有引力定律，而肆意游走的泡泡在破裂之前把色彩投射在照片上。有時(shí)，科學(xué)的那些突破點(diǎn)竟然就漂浮在眼前的日常之中。

復(fù)刻的光

李普曼首先改造了成像底片。將平整光滑的薄玻璃板、感光乳液和水銀底板依次層層疊放，將鏡頭對(duì)準(zhǔn)玻璃板，而傳統(tǒng)攝影的感光乳液則在玻璃板的前方，直面鏡頭。

當(dāng)光線穿過(guò)玻璃和感光乳液到達(dá)水銀后，水銀像鏡子一樣，將光反射回來(lái)，和入射光波疊加，產(chǎn)生干涉。進(jìn)行曝光時(shí)，感光乳劑發(fā)生反應(yīng)，將干涉條紋“印刻”在玻璃上，這些干涉條紋實(shí)際上就是被拍攝物體的顏色信息，此刻的玻璃板充滿(mǎn)了人眼無(wú)法察覺(jué)的條紋溝壑，其實(shí)就是被凝固了的肥皂泡膜。

當(dāng)需要觀看照片的時(shí)候，先將沾有感光乳液的玻璃底片進(jìn)行沖洗（develop），將沒(méi)有感光乳劑的背面涂黑，再用白光由正面從特定的角度照射銀版（也可以在自然光下與其呈一定角度擺放），干涉條紋的溝壑就反射了相應(yīng)波長(zhǎng)的光波，不同色彩即顯現(xiàn)。

我們也許可以通過(guò)“模具翻?！钡倪^(guò)程去理解這個(gè)原理。模具一般是用硅膠乳劑等粘性溶液包裹“本體”，待冷卻定型后，“本體”的外形輪廓被記錄，我們?cè)俅螌⑹嗷蚱渌牧献⑷肽＞?，即可?fù)制“本體”。干涉條紋實(shí)際上就可以看做是模具上本體的“負(fù)形”輪廓，觀看照片時(shí)用的白光就相當(dāng)于復(fù)制模型用的材料，我們看到的色彩其實(shí)是“復(fù)刻”的光。

1892年，在世界上第一部電影《工人離開(kāi)里昂的盧米埃爾工廠》首映前三年，盧米誒爾兄弟與科學(xué)家們積極合作，研究探索各類(lèi)新穎的攝影技術(shù)。

李普曼也在他們的技術(shù)及資金的支持下，與其他科學(xué)家合作，完成了三幅彩色攝影作品：一盞彩色玻璃、一碗橘子和一只標(biāo)本鸚鵡。1894年他完成并發(fā)表了整套彩色攝影方法及理論。德國(guó)蔡司公司則根據(jù)李普曼的彩色攝影法設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款新型相機(jī)和彩色照片觀看系統(tǒng)。

相較于主流攝影成像技術(shù)，不論是數(shù)字還是膠片，不論是過(guò)去還是今天，都只是記錄紅綠藍(lán)三色光譜并混合來(lái)顯現(xiàn)萬(wàn)千色彩。

而EPFL（瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院）的研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，李普曼的技術(shù)可以捕捉26到64個(gè)頻段的可見(jiàn)光譜，甚至有些光譜還沒(méi)有被現(xiàn)代科學(xué)所發(fā)現(xiàn)。雖然不是歷史上第一張彩色照片，卻是最特別的?？梢哉f(shuō)，這種技術(shù)直接獲取了陽(yáng)光的色彩，這些色彩更純粹、更自然。

全息啟蒙

在獲得諾貝爾獎(jiǎng)之后不久，李普曼發(fā)表了一篇論文，提出了一種實(shí)現(xiàn)立體觀感照片的方法。這次，他要升級(jí)改造的是19世紀(jì)中，歐洲出現(xiàn)的“立體眼鏡”，利用左右眼視差而制成的視錯(cuò)覺(jué)娛樂(lè)裝置。李普曼這個(gè)想法是最古早的裸眼3D解決方案。

雖然沒(méi)有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)他所預(yù)想的成果，但他的這套方案卻啟發(fā)了后人，最終發(fā)展成了我們所熟知、具有一定立體動(dòng)態(tài)觀感的“光柵立體圖像”（Lenticular Printing）。

李普曼在天文、計(jì)時(shí)、測(cè)量等領(lǐng)域均有突出貢獻(xiàn)。除了發(fā)明和科研，李普曼在科學(xué)教育方面也頗有成就，雙料諾貝爾第一人——居里夫人（Madame Curie），就是他的博士生。

由于曝光時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，觀看不便以及不易復(fù)制，李普曼的彩色攝影法沒(méi)有被廣泛利用和發(fā)展，他的思路卻被后代的科學(xué)家學(xué)習(xí)借鑒，在現(xiàn)代干涉成像及光學(xué)存儲(chǔ)領(lǐng)域，都有一定影響。

而對(duì)于我們經(jīng)常聽(tīng)到的“全息”技術(shù)來(lái)說(shuō)，李普曼的這套理論和方法則是“祖師爺”一般的存在。“全息之父”丹尼斯·加博爾（Dennis Gabor）受到他的啟發(fā)，提出了“全息”的基本理論及全息成像的基本方法。在他之后，前蘇聯(lián)科學(xué)家尤里·丹尼蘇克（Yuri Denisyuk）則更直接的利用李普曼的思路，更進(jìn)一步的發(fā)明了“白光全息”（White Light Holography）。為了致敬李普曼，這種全息技術(shù)也叫做“李普曼全息”（Lippmann Holography）。

參考文獻(xiàn)：

[1]Hans I. Bjelkhagen, Darran P.M. Green, “The True Colour of Photography” Susan A. Gamble, Wolfson College, “The Hologram and its Antecedents 1891-1965: The Illusory History of a Three-Dimensional Illusion”

[2] Gabriel Lippmann, Colour Photography, Nobel Lecture, 14 December 1908.GillesBaechler, “Shedding light on 19th century spectra by analyzing Lippmann photography”

[3] Tanya Petersen,Ecole Polytechnique, Federale de Lausanne, “Uncovering the secrets of some of the world's first color photographs”

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Gabriel_Lippmann