海水是无色透明的，而大海是蓝色的，为什么呢？这个在现代人看来颇为简单、被列入《十万个为什么》的问题，在一个世纪以前，科学家们却搞不清楚，直到一位印度科学家进行深入研究，给出完美答案，他也因此获得诺贝尔奖……

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1921年夏天，在欧亚大陆与非洲大陆之间的地中海上，一艘豪华轮船缓缓行驶着。蔚蓝苍茫的海面风平浪静。船尾的甲板上，一个八九岁的男孩与母亲正在看海。

“大海为什么是蓝色的？”男孩突然发问。慈爱的母亲一时语塞，便向旁边的一位印度籍中年人投去求援的目光。

中年人蹲下来，牵着小男孩的手，犹豫了一会儿说：“这是因为海水反射了天空的蓝色。”

蓝色的地中海(网络图)

中年人之所以犹豫，是因为男孩所问的问题，他已经关注有些年头。他计划本次返航回到印度，便全力研究这个问题。

他叫拉曼，33岁，时任印度的最高学府——加尔各答大学物理学教授。

在加尔各答大学，拉曼正常授课外，抓紧时间进行声学和力学研究。他的研究成果引起了英国科学界的注意。

当时的印度属于英国的殖民地，拉曼心中燃烧着炽热的爱国主义情怀。他认为欧洲人能办到的事儿，印度人也能办到。                                     

多年的科学研究中，拉曼对英国物理学家瑞利（注一）关于光的散射（注二）的理论产生了怀疑。

瑞利通过实验得出一个结论，即太阳光遇到大气分子后，红色光大部分被吸收，蓝色光大部分被散射，所以天空一般呈蓝色；他进一步推断说，之所以海水没有颜色，看起来是蓝色，是因为反射了天空的颜色。

天空中的蓝色是这样形成的(网络图)

不知道是由于从小就养成的对自然奥秘刨根问底的习惯，还是由于研究光散射问题时查阅文献中的深入思考，拉曼一直对瑞利的推断——大海反射了天空的颜色而变蓝感到怀疑。

这种怀疑，一直持续到他代表印度科学界出席在英国牛津召开的英国大学会议，乘船经过地中海，遇到这位好奇的男孩。为了不让男孩失望，他便“借”瑞利的话进行回答。

话说拉曼答完男孩的问题后，内心总感觉不踏实。他快步回到船舱，翻阅了相关资料；见没有结果，便拿出一台尼科尔棱镜（注三），来到甲板上，仔细观察海面。

之所以选用这种镜子，是因为观察从海面反射的光线时，可以消去来自天空的蓝光，这样看到的光就是海水自身的颜色。

尼科尔棱镜示意图（网络图）

“天啊，海水的颜色居然比天空的蓝色更深，”拉曼小声嘀咕着，“原来，蓝色的大海根本不是反射蓝色的天空，瑞利的话不对。”

眼见为实，拉曼确认瑞利的第二个问题是错的。可是，由于缺乏更多的实验设备，他只能按捺住好奇心，准备回到印度再研究。

一路上，男孩的问题一直萦绕在他脑海，挥之不去。

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当年9月，刚刚回到加尔各答大学，拉曼便与助手一起探索蓝色大海的奥秘。他用光栅分析海水的颜色，发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更蓝。这进一步说明大海的颜色并非由天空的颜色引起，而是其本身的一种特性。

接着，拉曼通过观察光线穿过纯净水及冰块时的散射的实验，得到许多有力的证据，最终取得可喜的成果。

1922年《英国皇家学会会报》发表了拉曼的一篇论文。文中细致分析了水分子对光线的散射使海水显出蓝色的原理：太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成，从红光到紫光，波长由长渐短，其中波长较长的红光、橙光、黄光穿透能力强，最易被水分子所吸收；波长较短的蓝光穿透能力弱，遇到纯净海水时，最易被水分子散射，这就是蓝色大海的真正奥秘。

论文最后表示，瑞利关于蓝色天空的结论是正确的，但对蓝色海水的解释不合理。

探索蓝色天空奥秘的瑞利（网络图）

拉曼终于用行动告诉世人：欧洲人不一定能办到的事儿，印度人也能办到。

让拉曼更激动喜的是，他在实验中发现，光的散射这一课题的研究意义远远超出了课题本身：它很可能把光学带到深奥的物理化学领域。

这种信念对拉曼的后期工作带来两方面影响：一是把光的散射问题作为加尔各答大学科研活动的主题之一；二是通过各种精巧的实验研究光的散射，并归纳成一种物理现象。

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此后5年多时间，拉曼与助手一起，全力研究光经过固体、液体和气体物质时发生的散射现象。实验中，他们多次改变光源、透镜、检测器等，只为证明数据的准确。

1928年2月28日下午，拉曼与助手做了一个在光学上具有重要意义的实验。他从目测分光镜里看到在蓝光和绿光的区域里，有两根以上的尖锐亮线；这两根线的波长比入射光频率更低。

综合之前实验，拉曼得出一个结论：光线照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动，然后散射出较低频率的光。

拉曼实验简图（网络图）

半个月后的3月16日，拉曼在南印度科学协会成立大会上，作了以《一种新的辐射》为题的报告，报告中详细介绍了实验过程及理论解释。不久，英国物理学家普林赛姆提议把拉曼关于光散射的结论称为“拉曼效应”。这一称法很快被各国科学家接受。

一石激起千层浪。拉曼效应传遍全世界，引起国际科学界的高度评价和极大关注。英国皇家学家将之称为“（十九世纪）二十年代实验物理学最卓越的三四个发现之一（《今日科学》杂志）”，美国光谱学权威伍德则认为“拉曼教授为分子结构的研究开辟了全新的领域……”

1928—1937年间，世界上发表了1785篇关于拉曼效应的论文，研究成功了2500种以上的化合物。

拉曼效应的发现，不但为研究物理结构提供了一种有效的手段，也为全世界科学研究开辟了一条新的道路。拉曼因此获得1930年度诺贝尔物理学奖，成为第一个荣获诺贝尔科学奖的亚洲人。

据说，获奖消息是加尔各答一家新闻机构进行电话通知的。当时，拉曼正在实验室里专心工作，他的学生接到电话后，冲进实验室，激动地报告这一消息。

拉曼反应很平静，只问了一句话：“是我独享，还是必须与陌生人分享？”

或许，他的思维已经跳到水平如镜的地中海上，自己正用尼科尔棱镜观察蔚蓝色的大海……

拉曼像(网络图)

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【人物档案】

拉曼（1888—1970），印度物理学家，因光散射方面的研究工作和喇曼效应的发现，获得了1930年度的诺贝尔物理学奖，是为第一位获得诺贝尔物理学奖的亚洲科学家。他也教育家，从事研究生的培养工作，并将其中很多优秀人材输送到印度的许多重要岗位。1934年，拉曼和其他学者一起创建了印度科学院，并亲任院长。

【注释】

1、 瑞利（1842—1919）：英国物理学家，世界上第一个用科学诠释“天空为什么是蓝色”的人。原名约翰·威廉·斯特拉特，尊称瑞利男爵三世。1892年瑞利从密度的测量中发现了第一个惰性气体——氩；1904年因发明“瑞利散射”而获得诺贝尔物理学奖。

2、 光的散射：光在传播过程中，会不断遇到障碍物，当障碍物的大小和波长差不多的时候，障碍物会有选择性得透光光线，而使得另一些光的传播方向发生偏转，就好像三棱镜能让光散开一样，这个现象叫光的散射。

3、 尼科尔棱镜：利用光的全反射原理与晶体的双折射现象制成的一种偏振仪器。