《中国通史》

第三卷 上古时代(下册)·第四节光学知识

  
第四节 光学知识

  光学知识起源甚早。日光或火光照射物体时所出现的阴影,平静湖面反映山丘、树木所成的倒影,对原始人类光学知识的积累都有一定的影响。商周时期已利用静止的水面来照自己的影。《庄子·德充符篇》:“莫鉴于流水,而鉴于止水,以其静也”。金文中的“鉴”字,写作“■”,表示一个人弯腰向水盆照自己的脸。由于商周青铜冶铸技术的发展,人们铸造了不少铜镜。它的出现为光学的实验研究提供了重要前提。《墨经》中记载了物体成影、光的反射、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜成像的实验结果,内容相当丰富。

  墨家认为,影是由物体遮住了光而出现的,其大小同物体、光源、影屏三者之间的位置有关。并且指出,影是不会随着物体运动而移动的(“景不徙”,景,即影)①。当物体移动时,前影消失,后影产生。人们通常所看到的影的移动,其实只是前影不断消失,后影不断产生的连续过程。这是很科学的见解。《庄子·天下篇》也有“飞鸟之景未尝动也”的见解。

  “光的直线前进”是几何光学中的一条重要原理,在二千四五百年前的墨家学派就已知道了。墨家指出,光的照耀就跟射箭一样(“煦若射”)。基于这样的看法,对小孔成像实验做了正确的解释:人体反射的光线经过小孔以后,“足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下”②,这样,所成的便是倒像。墨家还指出:单个平面镜所成的像只有一个,同物体的大小、形态完全一样,而且总是跟物体以镜面成对称的。对于凸面镜来说,所成的也只有一个正立的像,但较小。凹面镜所成的像较复杂。墨家把凹面镜的曲率中心至焦点的一段距离称为“中”,当物体在“中”以外时,所成的是倒立的小像;当物体在靠近镜面的“中”以内时,所成的是正立的放大的像。(“镜洼,景一小而易,一大而正,说在中之外内”③)。墨家没有区分焦点和圆心是其光学成就上的一个缺陷,但他们的实验研究在世界几何光学发展史上占有重要的地位。墨家关于几何光学的理论比古希腊欧几里得(约公元前330—275年)所着《反射光学》约早了一百多年。

  

  ①《墨子·经下》。

  ②《墨子·经说下》。

  ③《墨子·经下》。

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