張思婷

摘 要：《墨經(jīng)》是中國(guó)古代的一部經(jīng)典著作，其中涉及很多自然科學(xué)知識(shí)。本文選擇了《墨經(jīng)》中的日下成像、影子長(zhǎng)短與銅鑒成像等問(wèn)題進(jìn)行了探討，希望能對(duì)初學(xué)者了解中國(guó)傳統(tǒng)文化以及自然科學(xué)知識(shí)有所幫助。

關(guān)鍵詞：墨經(jīng)；成像；發(fā)射

《墨經(jīng)》是我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期后期墨家的著作，《墨經(jīng)》中包含了關(guān)于力學(xué)、光學(xué)、幾何學(xué)、工程技術(shù)方面的豐富知識(shí)和現(xiàn)代物理學(xué)、數(shù)學(xué)基本要素。本文主要就《墨經(jīng)》中成像問(wèn)題做一個(gè)粗淺的探討。

1.日下成像

關(guān)于日下成像，《墨經(jīng)》中是這樣記載的。

《經(jīng)下》：景迎日，說(shuō)在摶。

《經(jīng)說(shuō)下》：景：日之光反燭人，則景在日與人之間。

此條主要是指光的反射現(xiàn)象。人立于太陽(yáng)光中，人影一般是背著太陽(yáng)的。 現(xiàn)在人影迎著太陽(yáng)，人影在太陽(yáng)與人之間，那是由于日光被某一物體所反射， 光線進(jìn)行方向的反轉(zhuǎn)，因而影的位置才是這樣，所以“說(shuō)在摶”?！督?jīng)說(shuō)》進(jìn)一步說(shuō)明日光從一個(gè)物體的表面反射著照人，所以人的影子才會(huì)在太陽(yáng)與人之間成像 （圖1）。

關(guān)于日下成像，由于當(dāng)時(shí)關(guān)于角度的概念還沒(méi)有完善，也缺少用于測(cè)量角度的精確儀器，所以反射定律在《墨經(jīng)》中并沒(méi)有論及。

2.影子長(zhǎng)短

除對(duì)日下成像有所論及外，《墨經(jīng)》中還有關(guān)于影子長(zhǎng)短方面的論述。

《經(jīng)下》：景之小大，說(shuō)在地正遠(yuǎn)近。

《經(jīng)說(shuō)下》： 景：木柂，景短大；木正， 景長(zhǎng)小。大小于木，則景大于木。非獨(dú)小也，遠(yuǎn)近。

這一條說(shuō)明物體陰影有大有小的成因。“柂”同“施”，就是斜的意思?！赌?jīng)》說(shuō)明同一物體的陰影之所以有大有小，是由于物體的位置有斜有正，和光源與物體的距離有遠(yuǎn)有近。

“木柂，景短大；木正 ，景長(zhǎng)小?！?說(shuō)明當(dāng)光近似為點(diǎn)光源的時(shí)候，光線發(fā)散射來(lái)，當(dāng)木料斜放時(shí)，則壁上的木影短﹝圖2（甲）﹞，當(dāng)木料正放時(shí)則壁上的木影長(zhǎng)（乙）；當(dāng)太陽(yáng)光射到地面時(shí)，木木料斜放則影大；木木料正放時(shí)則影小。如果太陽(yáng)光垂直地投射地面， 則上面的現(xiàn)象更為明顯。

3.銅鑒成像

銅鑒是指用青銅鑄作的照容用具，亦稱“青銅鏡”“銅鏡”?！赌?jīng)》中關(guān)于銅鑒成像的問(wèn)題是這樣記載的。

《經(jīng)下》 ： 臨鑒而立，景到，多而若少，說(shuō)在寡區(qū)。

《經(jīng)說(shuō)下》： 臨：正鑒，景寡、貌能、白黑、遠(yuǎn)近柂正，異于光。鑒、景當(dāng)俱，就、去尒當(dāng)俱，俱用北。鑒者之臭，于鑒無(wú)所不鑒。景之臭無(wú)數(shù)，而必過(guò)正。故同處其體俱，然鑒分。

這一條是關(guān)于各種球面反射鏡的總論，把凹面反射鏡和凸面反射鏡的共同特點(diǎn)以及不同特點(diǎn)都明確地提出來(lái)?！赌?jīng)》“臨鑒而立”意說(shuō)明人正立在一個(gè)球面反射鏡的前面?！熬暗健本褪恰坝暗埂薄?gòu)成物體倒立的像是凹面反射鏡的特點(diǎn)?！岸喽羯佟闭f(shuō)明物體大而在鏡中所成的像縮小，這是凸面鏡成像的特點(diǎn)：只有凹面反射鏡才會(huì)永遠(yuǎn)構(gòu)成倒立的像，只有凸面反射鏡才會(huì)永遠(yuǎn)構(gòu)成縮小的像。《墨經(jīng)》作者試圖說(shuō)明其原因，認(rèn)為是人的顏面和軀體都要比鑒面大一些，要把整個(gè)顏面或軀體裝進(jìn)去才發(fā)生此種現(xiàn)象，這就是“說(shuō)在寡區(qū)”的意思。《經(jīng)說(shuō)》更就各種鏡面成像的特征來(lái)加以說(shuō)明。“正鑒”就是所謂“臨鑒而立”，“景寡，貌能、白黑、遠(yuǎn)近柂正，異于光”，這一句總結(jié)了球面反射鏡所成像的大小、狀貌形態(tài)：暗淡與明亮、遠(yuǎn)與近、倒與正每每和所鑒的物體是不同的?！督?jīng)說(shuō)》在這一句里全面概括了各種成像的現(xiàn)象。