《墨经》中所记录的光学知识与思想同样是十分丰富的。
《墨经》光学思想中一个十分重要的内容就是考察在不同条件下,物体影子的变化状况。如《墨经》考察了物体在静止和运动条件下不同的光影情况。“景不徙,说在改为。”(《经下》)“光至,景亡;若在,尽古息。”(《经说下》)物体运动并不意味着其影子也在发生对应运动,影子看上去在移动,其实只是新影不断产生,旧影不断消失的过程。而物体一旦静止下来,则影子的变化也就停止了。在这里,《墨经》对运动物体影子动与不动的关系给予了辩证的解释。《墨经》还对本影和半影现象做了解释。“景二,说在重。”(《经下》)“景,二光夹一光;一光者景也。”(《经说下》)一个光源照射物体,就只有一个影子。而当两个光源照射物体,就会产生重影现象,即两个半影夹持一个本影。在这里,《墨经》实际考察了光源数量的不同与影子的关系。《墨经》又说:“景之大小,说在杝正远近。”(《经下》)“景,木杝,景短大。木正,景长小。光小于木,则景大于木。非独小也,远近。”(《经说下》)这是说,光影的大小与木杆“杝”这一物体的放置以及和光源的距离有关。由以上这些思想,我们可以看到《墨经》实际注意到了影响光影的多种因素。并且,我们可以猜测,《墨经》为了获取准确的知识和合理的解释,一定做过大量相应的实验观察,这也应当是中国古代最早的科学实验。
这其中,《墨经》中的小孔成像实验为我们所熟知。在黑暗小屋朝阳一面的墙上开一小孔,使一人于屋外对着小孔站立,在阳光照射下,屋内相对的墙上会出现一个倒立的人影。《墨经》对此的记述是:“景倒,在午有端与景长,说在端。”(《经下》)“景,光之人煦若射。下者之人也高,高者之人也下。足敝下光,故成景于上;首敝上光,故成景于下。”(《经说下》)在这里,“光之人煦若射”一句以十分生动和形象的描述表达了光的直线传播的思想,当然,只有当孔足够小,才能产生这种“景倒”、“足敝下光,故成景于上;首敝上光,故成景于下”的物像。无疑,这也是反复实验后所取得的认识。(www.xing528.com)
除此之外,《墨经》中的光学知识与思想还包括平面镜成像、凸面镜成像、凹面镜成像实验等。关于平面镜成像。《墨经》说:“临鉴而立,景倒,多而若少,说在寡区。”(《经下》)“临正鉴,景寡。貌能、白黑,远近、杝正,异于光鉴。”(《经说下》)这种成像方式也包括水面。“倒”是指左右相反。其成像没有凹面镜和凸面镜那样富于变化,故曰“寡”。关于凹面镜成像。《墨经》说:“鉴位,景一小而易,一大而正,说在中之外内。”(《经下》)“鉴:中之内,鉴者近中,则所鉴大,景亦大;远中,则所鉴小,景亦小,而必正。起于中缘正而长其直也。中之外,鉴者近中,则所鉴大,景亦大;远中,则所鉴小,景亦小。而必易。合于中而长其直也。”(《经说下》)这里的“中”、“缘”是指球心或焦点。凹面镜成像有两种情况。一种情况是在球心或焦点以内。愈近球心或焦点,则像愈大;反之则愈小。在这种情况下,像必定是正立的,即“必正”。另一种情况是在球心以外。在这种情况下,影像都是倒立的,即“必易”。关于凸面镜成像,《墨经》中说:“鉴团,景一。”(《经下》)“鉴,鉴者近,则所鉴大,景亦大;亓远,所鉴小,景亦小,而必正。景过正,故招。”(《经说下》)“景一”是凸面镜成像的特点,其成像只有一种,这也是相对凹面镜一小一大两种成像而言的。物体离镜近则像大,离镜远则像小,而无论远近,物像都是正的。“景过正,故招”的解释殊异,此略。在还没有发现反射定律的情况下,《墨经》对不同镜面的成像规律作了深入的概括。如同小孔成像一样,这表明《墨经》的实验水平已经达到相当的高度。(34)
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