《墨经》中的光学知识

光的直线传播原理是人们从大量的观察事实中得到的认识。墨家从这一基本事实出发，对针孔成像，影子的生成等光学现象进行实验、观察和分析，作出了科学的说明。

在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔，人对着小孔站在屋外，在阳光照射下，屋里相对的墙上就出现一个倒立的人影。对此，墨家解释说，“光之煦（照）人若射。下者之人也高，高者之人也下”，即光穿过小孔如射箭一样，是直线进行的，人的头部遮住上面来的光，成影在下边，人的足部遮住下面来的光，成影在上边，就形成了倒立的影。这是墨家所作的著名实验之一，既明确地阐述了光的直线传播原理，又科学地解释了小孔成像的现象。

《墨经》对运动着的物体的影子动与不动的关系作了辩证的说明。它指出：“景（影）不徙，说在改为”，“光至，景亡；若在，尽古息”，其意为在某一特定的瞬间，运动物体的影子是不动的，影子看起来在移动，只是旧影不断消失，新影不断产生的结果。《墨经》还解释了本影与半影现象。指出一个物体有两个影子，是由于它受到双重光源的照射。当两个光源照射一物时，就有两个半影夹持着一个本影，一个光源照射物体，只有一个影子。光被遮挡之处就生成影子，此即所谓“景二，说在重”，“二

光，夹，一光，一。光者（堵），景也。”

我国有十分古老与发达的铜镜制造技术。1976年，在河南安阳小屯妇好墓出土有铜镜四面，证明我国至迟在殷商武丁时期（约公元前12世纪）已经发明了这种技术。出土的商周以后的铜镜数量很多，其中大多是平面镜，有些则是微凸面镜，凸面镜可以在镜面较小的情况下，收到照出整个人面的效果，所以凸面镜的出现是人们对其光学性质有所认识的结果。凹面镜大多是用于取火的阳燧。在春秋战国时期，通过实验，阐明平面镜、凸面镜和凹面镜成像的不同情况，是墨家的研究课题之一。

关于平面镜成像，《墨经》指出：“临鉴而立，景倒”，“正鉴，景寡。……鉴、景，当俱就；去亦当俱，俱用背”。意即若人站在平面镜之上，其像是倒立着的。平面镜所成的像只有一种，当人走向镜面，像随之；离开镜子，像亦随之。

《墨经》正确地指出，“鉴团（即凸面镜），景一”。“景过正，估矢召（形容短）” ，就是说对凸面镜而言，物体不管在什么位置上，像仅有一种，而且总是在镜面的另一侧，并总比原物体小。这同我们现在所知道的情况是一致的。

凹面镜的成像却是另一种情形，《墨经》中指出，当物体放在球心外时，得到比物体小的倒立的像，当物体在球心内时，得到的则是比物体大的正立像。此即所谓“鉴洼（即凹面镜），景，一小而易（倒），一大而正，说在中（球心）之外、内”这正确地说明了凹面镜成像的部分情况。现在我们知道，平行光经凹面镜反射后聚焦于焦点（F），它的成像有以下五种情况；当物体处于球心（O）以外，得到的是倒立的实像，像小于物体；物体在球心处时，在物体所在处，产生一个与物体等大、方向正相反的实像，当物体在球心和焦点之间，像是比物体大的倒立实像，物体在焦点处时，不成像；当物体在焦点之内，得到的是正立的虚像，像比物体大。虽然墨家已经知道球心与焦点（墨家称之为中燧）的区别，但仅以球心来区分物体和像的关系，没有说明物体在球心，焦点及球心与焦点之间时的成像情况，是它的不足之处。

上述这些结果，无疑都是通过切实的实验得到的。虽然对镜子成像的各种不同情况还只是经验性地描述，但墨家所开创的应用实验手段，并从中引出合乎科学的结论的方法，以及由此所反映出的初始实验科学在当时得到重视与发展的状况，在我国科学发展史上是十分重要的事件。