第三节 光学知识

　　第三节 光学知识 对视差和大气消光问题的认识

　　我国在战国秦汉之间就提出了对人眼所观察到的远处物体距离远近的判断问题，其中“小儿辨日”的故事尤为著名。《列子·汤问》载：“孔子东游，见两小儿辨斗。问其故，一儿曰：‘我以日始出时去人近，而日中时远也。’一儿以日初出远而日中时近也。一儿曰：‘日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？’一儿曰：‘日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？’孔子不能决也。两小儿笑曰：‘孰为汝多知乎！’”①日初出时远还是日中时远的问题，实际上是个光学问题，它涉及到视差和大气的消光等因素。这个问题从汉代就开始讨论了。东汉初年桓谭（前？—56）在《新论》中提到：汉“长水校尉平陵关子阳，目为日之去人，上方远而四旁近”①。东汉王充（27—约79）则把日中时的距离看作是直角三角形的直角边，而把日出入时的距离看作是斜边，从而断定“日中近而日出入远”；至于日中近为什么反而看起来小则是由于亮度对视觉影响的结果（“日中光明，故小；其出入时光暗，故大。犹昼日察火光小，夜察火光大也”）②。西晋束晳则认为日中与日出入同人的距离相等（“旁方与上方等”）。他先从生理上找原因，认为人们习惯于平视，对于同大的物体，仰视时总觉其小（“旁视则天体存在于侧，故日出时视日大也。日无大小，而所存者有伸厌。厌而形小，伸而体大”）。又从亮度上分析人们视白小，视赤大（“日始出时色白者，虽大不甚；始出时色赤者，其大则甚”）。还从比衬的角度分析，认为有比较则觉其大，无所比较则觉其小（“且夫置器广庭，则函中之鼎如釜；堂崇十仞，则八尺之人犹短。物有陵之，非形异也”）。因此，他认为“物有惑心，形有乱目”，“此终以人目之惑，无远近也”。总之，束晳从生理、亮度、比衬三个方面解答了日出日中的视差问题③。后秦姜岌赞同日出日中与人距离相等的观点。他还进一步指出，日出日入时所呈现的赤色是由于“地有游气”作用的结果（“夫日者纯阳之精也，光明外耀，以眩人目，故人视日为小。及其初出，地有游气，以厌日光，不眩人目，即日赤而大也。无游气则色白，大不甚矣。地气不及天，故一日之中，晨夕日色赤，而中时日色白”）。在这里，姜岌用“游气”已对日出入时的赤色作了科学的解释，实际上他所认识的是关于大气的吸收与消光问题④。

　　 关于多面平面镜成象和凸透镜取火的认识

　　魏晋时期人们已开始用多面平面镜进行成象实验。葛洪在《抱朴子》中说：“明镜或用一或用二，谓之日月镜。或用四，谓之四规者，照之时，前后左右各施一也。用四规所见来神甚多，或纵目，或乘龙驾虎，冠服彩色，不与世同，皆有经图。”①用两个平面镜或用四个平面镜照人，可得到众多的人像，“所见来神甚多”即指此。这是葛洪的实验所得。

　　西汉时期成书的《淮南万毕术》载有削冰令圆以取火的方法。晋张华也提到此事，而且他更进一步提到用珠取火。他说：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。取火法如用珠取火。多有说者，此未试。”②这是现存历史文献中最早关于用珠取火的记载，说明当时人已有以珠聚焦取火的知识。当然，这里所说的珠，应该是相当大的水晶球、琉璃球或玻璃球。关于以珠取火，在晋王嘉所撰的《拾遗记》中也有类似的记述：糜竺“货财如山，不可算计。内以方诸盆瓶，设大珠如卵，散满于庭，谓之‘宝庭’，而外人不得窥。……旬日，火从库内起，烧其珠玉十分之一。皆是阳燧旱燥，自能烧物。”③王嘉认为这是因“阳隧旱燥”起燃，但文中提到“设大珠如卵，散满于庭”，所以也有因珠聚焦起火的可能性。

　　

　　①刘敬叔：《异苑》卷二。

　　①《列子·汤问》。

　　②桓谭：《新论》，离事第十一。

　　③王充：《论衡·说日》。

　　④王锦光等：《中国光学史》，湖南教育出版社，1986年，第128—129页。

　　①薛道远：《大气吸收、消光和蒙气差现象在我国的发现》，载《科技史文集》第3辑，上海科技出版社，1980年，第77—78页。

　　②葛洪：《抱朴子·内篇·杂应》。

　　③张华：《博物志》卷四《戏术》。