科学万象 《墨经》中的光学知识

古代中国最早的光学研究可见于《墨经》，小孔成像实验，凹面镜、凸面镜、平面镜的成像问题，《墨经》中的多个段落对光学知识做了不同的解释。今天的科学万象，让我们一起在《墨经》中探索光学奥秘吧。

在先秦诸子中，墨家是最接近于自然，也最热心于自然科学研究的学派。《墨经》是墨子的思想精华，早在2300多年前，鲁国思想家墨子，就将自然科学、逻辑学、语言学、伦理学、政治学还有他的宇宙观和时空观等思想，汇集到《墨经》当中，因此，墨子也被誉为“科圣”。在山东省科技馆，就有这样一个展区，让我们了解《墨经》中的光学知识。

“景。光之人，煦若射，下者之人也高;高者之人也下。足蔽下光，故成景于上;首蔽上光，故成景于下。”墨子认为：光穿过小孔就像射箭一样，是直线向前进的，人的头部遮住了上面的光，成影在下边，人的足部遮住了下面的光，成影在上边，就形成了倒立的影。

在小孔成像展项，我们可以看到，这里是一个异形光源、中间是带有小孔的遮挡板、这里呢就是成像板。通过手柄操作调整展台上的小孔成像模型，成像板上就会形成倒立的实像，当然我们也可以前后、左右的移动光源、成像板，成像板上像的大小、位置、清晰度也会随之发生变化。这就是小孔成像的原理。

我国有十分古老与发达的铜镜制造技术，而在春秋战国时期，通过实验，阐明平面镜、凸面镜、凹面镜成像的不同情况，是墨家的研究课题之一。

“临鉴而立，景倒”“正鉴，景寡。......鉴、景，当俱就，去亦当俱，俱用背”。《墨经》关于平面镜成像，有这样的叙述，意思是说，如果人站在平面镜之上，他的像是倒立着的。平面镜所成的像只有一种，当人走向镜面，他的像跟他一样走向镜子;如果人离开镜子，像亦随之离开镜子。

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。而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，景，一小而易，一大而正，说在中之外、内。”当然，与现代科学凹面镜成像分为5种不同的情况相比，墨家对凹面镜的成像原理解释还是有它的不足之处的。

我们知道，月球本身是不发光的，它只是反射太阳的光。反射是光的一个重要性质，指光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。在《墨经》里也对光的反射现象进行了研究。

《墨经》里专门记载一个光的反射实验：以镜子把日光反射到人体上，可使人体的影子处于人体和太阳之间。这就是《墨经》所谓的“影迎日”的现象。

《墨经》中还探讨了光与影子的关系，他提出了“影不徙”的观点，墨子认为影子本身是不会移动的，只有物体和光源才会造成影子的移动，并且提出了影子的大小和光源的远近有关。

墨子详细论述了光和影的关系，涉及了小孔成像现象，光的直线传播原理，光的反射现象，光源和物影的关系，这些光学知识，在现代投影技术方面仍然被广泛应用，电影机、摄像机、投影仪，都是根据这些投影知识设计制造的。

2016年8月16日，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。之所以起名“墨子”，是因为墨子最早通过小孔成像实验发现了光是直线传播的，第一次对光直线传播进行了科学解释。“墨子号”的命名，表达了我们对“中国科学家始祖”的敬仰。

墨子是世界上第一个对几何光学内容进行系统研究的光学家。《墨经》中的光学知识不仅具有重要的理论价值，还为实际应用提供了启示。让我们一起感受古代智慧，探索光学的奥秘吧!