淺析光學與我國古典文學著作的學科滲透

摘 要：物理學既是科學，同時又是高層次、高品位的文化。愛因斯坦說過：“科學對人類事物的影響有兩種方式，第一種是大家所熟知的，科學直接地、并且在更大程度上間接地產生完全改變人類生活的工具；第二種方式是教育的性質——它作用于人的心靈。”光學知識起源于古代人民對自然現象的觀察和生產勞動中的實踐經驗，并逐步發展為生產技術和初步的自然哲理。中國古典文化歷史悠久、博大精深，遺留下來無數的書籍中，或多或少的含有中國光學史的信息。在古代，無論是古希臘還是中國，都談不上有“物理學”。自夏、商、西周起，隨著手工技術的發展，物理知識開始積累。我國古代光學以其輝煌成就震驚了世界科學界，為世界光學研究的發展奠定了初步的理論和實驗基礎，也給我們留下了深刻的啟迪。

關鍵詞：古典文學著作；光學應用；科學滲透

光學主要研究光的本質、光的發射和吸收、光的傳播以及光與其他物質相互作用的規律。自古以來，神奇的光一直吸引著人們。我國古代人民很早就開始制作和應用光源于社會生活的各個領域。

生活中，他們用竹、松脂等制成火炬，作為照明和聯絡信號用的人造光源。春秋戰國時代的《周禮》中就記載著有關司烜氏的官吏名稱，負責掌管火禁以及墳燭庭燎的工作。“樹于門外（火炬）曰大燭，于門內曰聽燎；皆所以照眾為明。”就是說，樹立于大門之外的火炬稱為大燭；在大門之內的火炬稱為庭燎。宋朝學者陸游在《老學庵筆記》中，曾比較詳細的描述了當時漢嘉地區（今四川雅安）流傳已久的“省油燈”：“一端小竅注清冷水于其中，每久一易之。尋常（燈）盞為大灼而燥，姑速干，此獨不然，其省油幾半。”軍事上，“周王烽火戲諸侯”為了防御敵人入侵，常利用烽燧兩種火炬作為邊防高級的聯絡信號。另外，我國古代人民對磷火、熒光等光現象也有很多記述。例如沈括在《夢溪筆談》中記載有鴨蛋腐爛而發熒光的現象：“予昔年在海州曾夜煮鴨卵，其間一卵，爛然通明如玉，熒熒然屋中晝明。置之器中十余日，臭腐幾盡，愈明不已。蘇州錢僧儒煮一鴨卵，亦如是，物有相似者，必自是一類。”將螢火蟲置于透明的薄羊皮容器內，或置于用絲紗縫制成的小袋內，就成了“蠶囊”，古人用它作為照明的光源。對此現象，沈括同樣有記載：“丁未崖（人名）敗，有司籍貫，其家有絳紗籠數十。大率如燭籠而無火也，不知何用。其家曰：“聚蠶囊也”，有火之用，無火之熱，亦已巧矣。”窮苦書生聚螢為燈，發奮巧讀而功成名就的故事，在古代也舉不勝舉。例如，《晉書》中記載的晉國子博士車胤年幼時”家貧不常得油，夏月則練囊，盛數十螢火蟲以照書，以夜繼日焉。此外，古人用不同的熒光材料繪畫，使晝夜產生不同的畫景。這樣，熒光材料在藝術品上產生了奇特效果。據記載，我國人民從六朝時代開始，或者最晚從唐朝開始，就知道用熒光或磷光物質作畫。在歐洲，類似的圖畫是由英國畫家約翰·坎頓在1768年發明的，比我國人民的發明晚了1000年左右。在周禮中還有關于陽燧取火的記載：“司烜氏掌以夫燧，取明火于日。”所謂夫燧，又稱陽燧、金燧，是用磨光的金屬所制成的凹面鏡，將金燧對著太陽，就可以將物體點燃。古代有金燧取火于日，木燧取火于木的說法。所以古時候人們行軍打仗，總是“左配金燧”、”右配木燧“，隨身攜帶著取火器。晴天用凹面鏡取火于日，陰天則鉆木取火。陽燧取火，既是人造光源、火源，又是人類利用光學儀器會聚太陽能的先驅，不得不說這是我國古代灮史上的一個突出成就。利用平面鏡反射原理，我國人民在公元前2世紀就制成了世界上最早的潛望鏡。漢朝初年淮南王劉安所著的《淮南萬學術》一書中，有“取大鏡高懸，置水盆予下，則見四鄰矣”的記載。這個裝置雖然比較粗糙，但意義深遠。唐朝高僧法藏在講佛經時，常數十面鏡子，上下各置一鏡，四面八方共置八鏡，使它們相對排列，中間放置佛像，用火炬照明，佛像在鏡面間來回反射，形成眾多的像以及光怪陸離的影像，以此來闡述通往神奇無限的彼岸世界的佛經理論。這種利用平面鏡組合而形成眾多影像的方法，可以說是萬花筒構造的鼻祖。我國古代人民利用由平面鏡反射所成的像與原來的實物是對稱的原理，對于這一點，南北朝時的王孝禮在《詠鏡詩》中寫得惟妙惟肖：“分眉一等翠，對面兩邊紅。轉身先見動，含笑逆相同。”朱唇翠眉的左右出現以及左右的轉身運動，甚至哭笑的左右情態，在鏡子兩邊的人和像正好形成鏡面反射對稱。王孝禮的詩中恰到好處的以“逆相同”三個字加以描述，指出了鏡面對稱的實質。這種鏡面對稱和日常生活中的對稱一樣，不證自明。利用光的直線傳播，具有世界性科學文化和藝術財富之稱的皮影戲誕生于中國，據《漢書》記載，漢武帝因思念其已故夫人情緒低落，方士齊少翁為其設法表演李夫人的活動容貌：”上思念李夫人不已，方士齊少翁言能致其神。乃夜張燈燭火，設帷帳，陳酒內，而令上居他帳，遙望見好女如李夫人之貌，還帷坐而步。又不得就視。上愈益相思悲感，為作詩曰：“是邪，非邪！偏何姍姍其來遲！”令樂府諸音家弦歌之。上又自為作賦，以傷悼夫人。”在這段記載中，“燈燭”就是光源，“帷帳”就是屏幕，又令樂府為其外配音樂，這可謂是有聲有色的影戲。唐宋年間，影戲大發展。成影的人或物，起先不過是剪紙，其后才發展成以羊皮雕刻形體，并用彩色裝飾，又發展為縫制皮革，使其四肢、頭部皆可活動。另外，我國古代人民很早就發明了放大鏡。宋朝的刑訊官吏曾用放大鏡閱讀案件，“暗者以水精承日照之。”“水精”就是用水晶制成的放大鏡，后來放大鏡制作技術不斷提高，又向復合放大鏡的方向發展，依此又制成了有奇異效果的器具。《真率筆記》一書中：“關關贈俞本明以青華就被，酌杯輒有異香在體內，或有桂花或梅或蘭，視之宛然，取之若影。酒干亦不見矣。俞寶之。”這種酒杯，實際上，在制造時，在杯的內底上裝有凸透鏡，凸透鏡下嵌一細小的魚形或花形物，當杯內不盛酒水時，魚、花所形成的像是在人眼一側的實像，人眼不易看清；盛酒水后，透明的白酒與凸透鏡形成一個凹凸相接的復合透鏡，魚、花等物質所成的像是在杯底一側放大的虛像。科學與藝術的結合，既增加藝術的跌宕起伏，又表明我國古代人民對科學知識的深刻理解。

新課程理念強調“注重學科滲透”思想，任何事物的發展都有一個積累的過程。我們所學習的光學知識，都是在前人基礎上取得的。在浩如煙海的中國古代文學著作中，包含著許多物理知識，科學與文學交融，閃爍著智慧之光。建立跨學科研究性學習活動，發現物理光學深刻微妙之美，就能勇攀高峰。

參考文獻：

[1]蔡彬牟，袁運開.物理學史講義—中國古代部分[M].高等教育出版社.

[2]王福山.近代物理學史研究[M].復旦大學出版社，1984.

作者簡介：

吳偉峰，福建省泉州市，福建省惠安第三中學。