阳燧照物

这则笔记描述阳燧（古代的一种凹面镜）奇异的成像现象，并用生动的比喻阐述了这些现象产生的原因。从现代物理光学角度看，沈括在文中论及的光学现象主要包括了以下几方面：

解释了凹面镜倒立成像的原因。沈括以为，阳燧的中间存在一个“碍”，因此照出的物像都是倒的。这种“碍”是什么东西呢？沈括用船上安橹的小支柱、窗棂的缝隙、腰鼓的最细处作了形象的比喻。实际上“碍”就是现代光学中所讲的凹面镜的焦点。

分析了小孔成像的倒影问题。沈括观察了鹞鹰飞翔的情况。如果没有东西阻碍，鹰投射到地面的影子与其本身飞行的方向是一致的，如果受到窗户缝隙的阻碍，则鹰的投影与它的飞行方向相反。沈括同样也把这一现象归结为“中间有碍”的缘故，但究其实质，小孔成像与凹面镜成像是两类不同的光学现象。

论述了凹面镜所成物像与物体距离的关系，沈括发现，当手指接近镜面的时候，可以看到一个正立的物像。手指后移，移动到一定的位置，物像会突然消失，这一处就是阳燧的“碍”。手指再向后移，消失的物像又重新出现，但已经是倒立的物像了。在这一实验中，沈括论证了物体在凹面镜焦点内、焦点上和焦点以外成像的重要规律。

早在二千多年前，古人就已经观察到凹面镜、小孔成像等一系列光学现象了。先秦墨家学派的代表著作《墨子》记载：“下者之人也高，高者之人也下，足蔽下光故成影于上，首蔽上光故成影于下。”同时又说：“鉴位，景一下而易，一大而正。”（见该书《经说》下、《经》下）这是世界上最早最系统的文献记录，已经达到很高的水平。沈括在笔记中论及的问题，正是对前人研究的继续和深入。

阳燧照物皆倒[1]，中间有碍故也，算家谓之“格术”[2]。如人摇橹，臬为之碍故也[3]。若鸢飞空中[4]，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影，中间为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。阳燧面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒[5]。其无所见处，正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之[6]，本末相格[7]，遂成摇橹之势。故举手则影愈下，下手则影愈上，此其可见（阳燧面洼，向日照之，光皆聚向内。离镜一二寸，光聚为一点，大如麻菽[8]，著物则火发，此则腰鼓最细处也）。岂特物为然，人亦如是，中间不为物碍者鲜矣。小则利害相易，是非相反；大则以己为物，以物为己。不求去碍，而欲见不颠倒，难矣哉（《酉阳杂俎》谓[9]：“海翻则塔影倒。”此妄说也，影入窗隙则倒，乃其常理）。

【翻译】

阳燧照出的物体影像都是倒立的，因为中间有“碍”的缘故。算家把这叫“格术”。比如人摇船橹，做支柱的臬就成为橹的“碍”。如鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰就作相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移。又如窗隙中透过的楼塔的影像，由于光线被中间的窗孔所约束，影像也都是倒垂的，和阳燧成倒像是同一个道理。阳燧镜面是凹的，用一个指头靠近镜面，照出的影像是正的；手指渐渐离远，移到一定位置，就看不见影像了；超过这个位置，影像就倒立了。那个看不见影像的地方，正如窗户的孔隙、架橹的臬、腰鼓的腰构成了“碍”一样，物体与影像位置相反，就形成了摇橹的情形。所以手往上举，影子就越向下；手往下移，影子越向上。这是可以看得到的（阳燧镜面是凹的，对着太阳照，光都向中间汇聚，在离镜面一二寸的地方，光线聚结为一点，像芝麻粒、豆子那样大，放一个东西在那里就会着火，这就是腰鼓最细的地方）。岂只物体是这样，人也是如此，中间不被外部事物阻碍的人太少了。小者则把利害相混淆，是非相颠倒；大者把自己当做外部事物，把外部事物当做自己。不求去掉“碍”，而想见到不颠倒的物像，那真太难了（《酉阳杂俎》说：“海翻腾，楼塔的影子就倒了。”这是妄说，影子透过窗孔则形成了倒像，这是通常的道理）。

[1] 阳燧：古代照日取火的铜镜，是一种曲率很大的凹面镜。

[2] 算家：指精通计算之术的人。格术：我国古代推求球面镜原理与球面镜制作方法的算术。

[3] 臬（niè聂）：指船上架橹的支柱。

[4] 鸢（yuān渊）：鹞鹰。

[5] “阳燧面洼”四句：这是以手指为物像，人眼睛为受像器的凹面镜成像实验。当手指在镜面与焦点之间时，人眼处于反射光束中，可以见到正立的虚像在镜面后。手指移到焦点时，它所成的物像在人眼的后边，人的眼睛不能接收这种散射光线，所以“无所见”。手指移到焦点之外，通过凹面镜的反射可以得到倒立的实像，并可被人眼接收。

[6] 腰鼓：即杖鼓，一种中间细两头大的鼓。

[7] 格：相反相违。

[8] 菽（shū叔）：豆子。

[9] 《酉阳杂俎》：唐代段成式所著的笔记，记载了当时的都市、文化、习俗及怪异。下面的引文摘自该书卷四《物革》。