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,中國的賢哲沒有走上這兩步,那是用不著驚奇的。令人驚奇的倒是這些發(fā)現(xiàn)(在中國)全都做出來了。
就技術(shù)的影響而言,在文藝復(fù)興之時(shí)和之前,中國占據(jù)著一個(gè)強(qiáng)大的支配地位……世界各國受中國古代和中世紀(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條影子是不動的,影子變動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)了視覺形成的機(jī)制,眼睛因光線的存在而能看見,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,記載了簡單潛望鏡的制作方法。
北宋科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中對小孔成像、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,畫完之后,表面上看不出區(qū)別。
而利用光影的原理來看,屋內(nèi)白墻上的龍、蛇、車、馬等歷歷可見。
漢武帝思念過世的李夫人,有方士說能夠招魂,于是設(shè)立了簾帳,簾后出現(xiàn)了李夫人的身影。這個(gè)故事是中國關(guān)于皮影戲的最早記載。
中國與光相關(guān)的器物種類繁多。青銅時(shí)代之后,中國古代人又率先發(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。
中國的銅鏡還被用來取火,是用銅的凹面鏡會聚太陽光線取火。
中國的圭表是一種光學(xué)儀器,分為“圭”和“表”兩部分,根據(jù)投影的長短可以測定節(jié)氣、推算歷法等。
漢代開始,中國就有金屬的“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,日本和西歐各國分別稱中國銅鏡為“魔鏡”、“不等曲率鏡”。說明我們的前輩已經(jīng)了解金屬吸收對反射的影響,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,對著太陽聚焦,竟然可使火媒著火。
南唐時(shí)著名的學(xué)者譚峭著有《化書》。其中記載了四種透鏡:“小人常有四鏡:
英國的李約瑟教授在研究了《化書》后認(rèn)為:譚峭說的“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,自號緣督,因此被稱為緣督先生。他研究了“月體半明”的問題。他將一個(gè)黑漆球掛在屋檐下,比作月球,反射太陽光。他通過這個(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層樓房內(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尺高的臺子。分別在右井底和左井中的臺面上放置“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成像的影響。
中國古代的學(xué)者們?nèi)〉昧吮姸嗔瞬黄鸬墓鈱W(xué)成就,本文根據(jù)中國光學(xué)學(xué)會提供資料進(jìn)行改編,特此致謝。