Залежність кута заломлення від кольору має один незручний наслідок: скляні лінзи таких телескопів, як у Ґалілея, Кеплера та Гюйґенса, фокусують різні кольори в біле світло по-різному, розмиваючи зображення віддалених об’єктів. Щоб уникнути такої хроматичної аберації, у 1669 році Ньютон винайшов телескоп, у якому світло спочатку фокусується кривим дзеркалом, а не скляною лінзою (після цього промені світла спрямовувалися пласким дзеркалом з телескопа до скляного окуляра, тому усувалася не вся хроматична аберація). За допомогою рефле´кторного телескопа завдовжки лише якихось шість дюймів він зумів досягти збільшення в 40 разів. Сьогодні всі основні астрономічні світлозбиральні телескопи є саме рефле´кторними, нащадками того, який винайшов Ньютон. Під час мого першого візиту до нинішньої штаб-квартири Лондонського королівського товариства в Карлтон-Хаус-Террас мене на знак поваги провели до підвалу, щоб показати маленький телескоп Ньютона, другий із тих, які він виготовив.
У 1671 році Генрі Олденбурґ, секретар і натхненник Королівського товариства, запропонував Ньютону опублікувати опис його телескопа. На початку 1672 року Ньютон подав листа з описом цього пристрою та свої роботи з вивчення кольорів до журналу «Філософські праці Королівського товариства». З цього почалася суперечка щодо оригінальності та важливості роботи Ньютона, особливо з Робертом Гуком, який із 1662 року був куратором експериментів у Королівському товаристві, а з 1664 року отримував пожертву на проведення лекцій від сера Джона Катлера. Гук був не зі слабких опонентів, зробивши суттєвий внесок у розвиток астрономії, мікроскопії, виготовлення годинників, механіки та містопланування. Він заявив, що провів такі самі експерименти з вивчення світла, що й Ньютон, і що вони нічого не довели – просто призма додавала кольори до білого світла.
У 1675 році Ньютон виступив у Лондоні з лекцією про свою теорію світла. Він припускав, що світло, подібно до матерії, містить багато дрібних частинок – усупереч погляду, який запропонували приблизно в той самий час Гук та Гюйґенс, що світло – це хвиля. Це був той випадок, коли наукове чуття підвело Ньютона. Є багато спостережень, деякі навіть часів Ньютона, що свідчать про хвильову природу світла. Справді, у сучасній квантовій механіці світло описують як сукупність безмасових частинок під назвою фотони, але у світлі, яке ми бачимо в повсякденному житті, фотонів безліч, унаслідок чого світло все-таки поводить себе як хвиля.
У «Трактаті про світло» 1678 року Гюйґенс описував світло як хвилю збурення в якомусь середовищі – ефірі, що містить величезну кількість крихітних матеріальних частинок, які перебувають дуже близько одна від одної. Так само, як в океанській хвилі на глибині вздовж поверхні океану рухається не вода, а збурення води, так і в теорії Гюйґенса у промені світла рухається хвиля збурення частинок ефіру, а не самі частинки. Кожна збурена частинка діє як нове джерело збурення, що робить свій внесок до загальної амплітуди хвилі. Сьогодні завдяки роботі Джеймса Клерка Максвелла в XIX столітті ми знаємо, що (навіть якщо не брати до уваги квантові ефекти) Гюйґенс лише наполовину мав рацію – світло справді є хвилею, але хвилею збурень електричних та магнітних полів, а не хвилею збурення матеріальних частинок.
Використовуючи таку хвильову теорію світла, Гюйґенс зумів вивести результат, що світло в однорідному середовищі (або в порожнечі) поводить себе там, немов воно рухається по прямих лініях, неначе хвилі, породжені всіма збуреними частинками, складаються разом лише вздовж цих ліній. Він надав нове пояснення правила рівності кутів падіння й відбиття, а також закону заломлення Снелліуса, не спираючись на апріорне припущення Ферма, що промені світла йдуть шляхом, на який потрібен найменший час (див. технічну примітку 30). У теорії заломлення Гюйґенса промінь світла заломлюється, проходячи під непрямим кутом крізь межу між двома середовищами з різними швидкостями світла, подібно до того, як змінюється напрямок маршової лінії солдатів, коли авангард вступає на болотисту місцину, де його швидкість просування вперед меншає.
Відхилившись трохи від теми, зазначу, що важливим моментом хвильової теорії Гюйґенса був рух світла зі скінченною швидкістю, усупереч уявленням Декарта. Гюйґенс стверджував, що ефекти цієї скінченної швидкості важко спостерігати тому, що світло рухається дуже швидко. Якби, наприклад, світлу потрібна була година, щоб подолати відстань від Землі до Місяця, то під час місячного затемнення Місяць було б видно не прямо навпроти Сонця, а з відставанням приблизно на 33°. З того факту, що жодного відставання не видно, Гюйґенс зробив висновок, що швидкість світла має бути щонайменше у 100 000 разів більша за швидкість звуку. І це правильно: фактичне співвідношення цих швидкостей становить приблизно 1 млн разів.