漫話中國(guó)古代光學(xué)

西方科技的發(fā)展是以希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系和通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)因果關(guān)系為基礎(chǔ)的。在我看來(lái)，中國(guó)的賢哲沒(méi)有走上這兩步，那是用不著驚奇的。令人驚奇的倒是這些發(fā)現(xiàn)（在中國(guó)）全都做出來(lái)了。

就技術(shù)的影響而言，在文藝復(fù)興之時(shí)和之前，中國(guó)占據(jù)著一個(gè)強(qiáng)大的支配地位……世界各國(guó)受中國(guó)古代和中世紀(jì)頑強(qiáng)的手工業(yè)者之賜遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受亞歷山大時(shí)代的技工、能言善辯的神學(xué)家之賜。

第1條影子是不動(dòng)的，影子變動(dòng)的表象是物體和光源位置改變所造成的。

物體如果受兩個(gè)光源照射，就會(huì)有兩個(gè)影子。兩個(gè)光束的重疊部分是一束更亮的光，產(chǎn)生的是一個(gè)影子。

墨子，名翟

春秋末戰(zhàn)國(guó)初期人。

他的《墨經(jīng)》是人類歷史上第一部關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律的著作，《墨經(jīng)》中有關(guān)光的紀(jì)錄有8條。

光照到人身后的鏡子上再反射到人身上，人影的位置和太陽(yáng)在同一側(cè)。

影子大小取決于物體位置和遠(yuǎn)近，小光源照射物體，物體影大于物，大光源相反。

光線通過(guò)小孔形成倒立的影像，倒像的大小取決于小孔的位置。

平面鏡成像時(shí)，由于鏡面對(duì)稱，“物體”與“像”分立鏡面兩邊。

描述了凹面鏡成像的規(guī)律，成虛像和實(shí)像大小與物體距離焦點(diǎn)位置的關(guān)系。

物體距凸面鏡鏡面近時(shí)所成像大，距鏡面遠(yuǎn)時(shí)所成像小，且都是正立虛像。

墨子還在觀察中發(fā)現(xiàn)了視覺(jué)形成的機(jī)制，眼睛因光線的存在而能看見(jiàn)，這是領(lǐng)先世界的偉大發(fā)現(xiàn)。

墨家精確的科學(xué)理論直至漢代仍有極大的影響力。

淮南王劉安的《淮南子》受其影響，記載了簡(jiǎn)單潛望鏡的制作方法。

北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中對(duì)小孔成像、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡進(jìn)行了更細(xì)致的研究，還提出了本土光學(xué)概念“格術(shù)”。

古人利用光學(xué)投影原理發(fā)明了各種游戲。有人在豆莢的透明內(nèi)膜上作畫(huà)，畫(huà)完之后，表面上看不出區(qū)別。

而利用光影的原理來(lái)看，屋內(nèi)白墻上的龍、蛇、車(chē)、馬等歷歷可見(jiàn)。

漢武帝思念過(guò)世的李夫人，有方士說(shuō)能夠招魂，于是設(shè)立了簾帳，簾后出現(xiàn)了李夫人的身影。這個(gè)故事是中國(guó)關(guān)于皮影戲的最早記載。

中國(guó)與光相關(guān)的器物種類繁多。青銅時(shí)代之后，中國(guó)古代人又率先發(fā)明了銅鏡技術(shù)。殷商銅鏡是人類歷史有記載的最早的光學(xué)儀器。

中國(guó)的銅鏡還被用來(lái)取火，是用銅的凹面鏡會(huì)聚太陽(yáng)光線取火。

中國(guó)的圭表是一種光學(xué)儀器，分為“圭”和“表”兩部分，根據(jù)投影的長(zhǎng)短可以測(cè)定節(jié)氣、推算歷法等。

漢代開(kāi)始，中國(guó)就有金屬的“透光鏡”。當(dāng)一束光線射到這種金屬鏡的鏡面時(shí)，經(jīng)過(guò)反射，鏡背面的花紋能清楚地映現(xiàn)在屏上。

到了現(xiàn)代，日本和西歐各國(guó)分別稱中國(guó)銅鏡為“魔鏡”、“不等曲率鏡”。說(shuō)明我們的前輩已經(jīng)了解金屬吸收對(duì)反射的影響，并且掌握了精確控制鏡子厚度的工藝技術(shù)。

《淮南子》一書(shū)中還有關(guān)于用冰透鏡取火的記載，把冰削圓，做成一個(gè)冰透鏡，做成一個(gè)冰透鏡，

清代光學(xué)家鄭復(fù)光希望制作冰透鏡，他選取透明度好的冰，用手工削圓，結(jié)果不成功。

他想到一個(gè)巧妙的辦法：用凹底的錫壺，注入熱水，把冰塊投進(jìn)去，旋轉(zhuǎn)壺體，直到冰塊變成形狀很好的凸透鏡，取出。冰體凸透鏡口徑3寸，焦距2尺，對(duì)著太陽(yáng)聚焦，竟然可使火媒著火。

南唐時(shí)著名的學(xué)者譚峭著有《化書(shū)》。其中記載了四種透鏡：“小人常有四鏡：

英國(guó)的李約瑟教授在研究了《化書(shū)》后認(rèn)為：譚峭說(shuō)的“圭”是雙凹透鏡，“珠”為雙凸透鏡，“砥”為平凹透鏡，“盂”為平凸透鏡。

而現(xiàn)代學(xué)者戴念祖經(jīng)過(guò)考證認(rèn)為， “圭”是平凸透鏡，“珠”是雙凸透鏡，“砥”是類似磨刀礪石形狀的平凹透鏡， “盂”是以盂底命名的凹凸透鏡。

趙友欽（1279-1368）字子恭，自號(hào)緣督，因此被稱為緣督先生。他研究了“月體半明”的問(wèn)題。他將一個(gè)黑漆球掛在屋檐下，比作月球，反射太陽(yáng)光。他通過(guò)這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，形象地解釋了月的盈虧現(xiàn)象。

趙友欽設(shè)計(jì)了一個(gè)大型光學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)布置在一幢2層樓房?jī)?nèi)。在樓下兩個(gè)房間中各挖一個(gè)圓井，右房中的井深4尺，左房的井深8尺，其中放一個(gè)4尺高的臺(tái)子。分別在右井底和左井中的臺(tái)面上放置“千燭”作為光源，代表日、月。再用兩塊中間帶孔的圓板蓋住井口，左板上的孔較小，右板上的孔稍大。用天花板作為接受像的屏幕。用這套實(shí)驗(yàn)裝置和小孔成像的實(shí)驗(yàn)方法，趙友欽正確而詳細(xì)地確認(rèn)了光直線傳播的性質(zhì)，并討論了物距、像距、光的強(qiáng)度以及孔的大小變化對(duì)成像的影響。

中國(guó)古代的學(xué)者們?nèi)〉昧吮姸嗔瞬黄鸬墓鈱W(xué)成就，本文根據(jù)中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)提供資料進(jìn)行改編，特此致謝。