《墨經》中的光學知識

光的直線傳播原理是人們從大量的觀察事實中得到的認識。墨家從這一基本事實出發，對針孔成像，影子的生成等光學現象進行實驗、觀察和分析，作出了科學的說明。

在一間黑暗的小屋朝陽的墻上開一個小孔，人對著小孔站在屋外，在陽光照射下，屋里相對的墻上就出現一個倒立的人影。對此，墨家解釋說，“光之煦（照）人若射。下者之人也高，高者之人也下”，即光穿過小孔如射箭一樣，是直線進行的，人的頭部遮住上面來的光，成影在下邊，人的足部遮住下面來的光，成影在上邊，就形成了倒立的影。這是墨家所作的著名實驗之一，既明確地闡述了光的直線傳播原理，又科學地解釋了小孔成像的現象。

《墨經》對運動著的物體的影子動與不動的關系作了辯證的說明。它指出：“景（影）不徙，說在改為”，“光至，景亡；若在，盡古息”，其意為在某一特定的瞬間，運動物體的影子是不動的，影子看起來在移動，只是舊影不斷消失，新影不斷產生的結果。《墨經》還解釋了本影與半影現象。指出一個物體有兩個影子，是由于它受到雙重光源的照射。當兩個光源照射一物時，就有兩個半影夾持著一個本影，一個光源照射物體，只有一個影子。光被遮擋之處就生成影子，此即所謂“景二，說在重”，“二

光，夾，一光，一。光者（堵），景也。”

我國有十分古老與發達的銅鏡制造技術。1976年，在河南安陽小屯婦好墓出土有銅鏡四面，證明我國至遲在殷商武丁時期（約公元前12世紀）已經發明了這種技術。出土的商周以后的銅鏡數量很多，其中大多是平面鏡，有些則是微凸面鏡，凸面鏡可以在鏡面較小的情況下，收到照出整個人面的效果，所以凸面鏡的出現是人們對其光學性質有所認識的結果。凹面鏡大多是用于取火的陽燧。在春秋戰國時期，通過實驗，闡明平面鏡、凸面鏡和凹面鏡成像的不同情況，是墨家的研究課題之一。

關于平面鏡成像，《墨經》指出：“臨鑒而立，景倒”，“正鑒，景寡。……鑒、景，當俱就；去亦當俱，俱用背”。意即若人站在平面鏡之上，其像是倒立著的。平面鏡所成的像只有一種，當人走向鏡面，像隨之；離開鏡子，像亦隨之。

《墨經》正確地指出，“鑒團（即凸面鏡），景一”。“景過正，估矢召（形容短）” ，就是說對凸面鏡而言，物體不管在什么位置上，像僅有一種，而且總是在鏡面的另一側，并總比原物體小。這同我們現在所知道的情況是一致的。

凹面鏡的成像卻是另一種情形，《墨經》中指出，當物體放在球心外時，得到比物體小的倒立的像，當物體在球心內時，得到的則是比物體大的正立像。此即所謂“鑒洼（即凹面鏡），景，一小而易（倒），一大而正，說在中（球心）之外、內”這正確地說明了凹面鏡成像的部分情況。現在我們知道，平行光經凹面鏡反射后聚焦于焦點（F），它的成像有以下五種情況；當物體處于球心（O）以外，得到的是倒立的實像，像小于物體；物體在球心處時，在物體所在處，產生一個與物體等大、方向正相反的實像，當物體在球心和焦點之間，像是比物體大的倒立實像，物體在焦點處時，不成像；當物體在焦點之內，得到的是正立的虛像，像比物體大。雖然墨家已經知道球心與焦點（墨家稱之為中燧）的區別，但僅以球心來區分物體和像的關系，沒有說明物體在球心，焦點及球心與焦點之間時的成像情況，是它的不足之處。

上述這些結果，無疑都是通過切實的實驗得到的。雖然對鏡子成像的各種不同情況還只是經驗性地描述，但墨家所開創的應用實驗手段，并從中引出合乎科學的結論的方法，以及由此所反映出的初始實驗科學在當時得到重視與發展的狀況，在我國科學發展史上是十分重要的事件。