写上篇文章时,在网上搜小孔成像一词,看看别人是怎么述说小孔成像的。结果看到这么一幅图像,纪录片《中国》上墨家创始人墨翟拿着油灯在做小孔成像实验。这明显是拿现在课堂上用蜡烛做小孔实验换上古代服装和背景道具而拍摄的。找来这集纪录片一看,才知道这是纪录片《中国》第一季第二集《众声》开篇的镜头。
看到这段镜头,听了其解说词。真是笑掉大牙了。正如上篇所写:墨子关于小孔成像的词条很短“ 景到,在午有端与景长,说在端。” 这个记述并没有表达现在所说小孔成像实验成倒像。只是在解释这条记录的‘说’上略微提到小孔成像的实例。所以墨翟拿着油灯做小孔成像实验的镜头是不可能出现的。而且油灯也做不出蜡烛的效果。你仔细看这个纪录片,这个小孔成像实验就没成功,做为成像屏的木板上就没有倒立的油灯影像。导演要是真懂小孔成像你后期做一个倒像上去也好。
纪录片《中国》解说词让人笑话的是:用“实验”来检验科学道理是近现代科学才有的方法。古人墨翟不可能去做实验来验证他的说法。做纪录片的这帮人基本不晓得科技史。
那么墨家人是怎么得出小孔成像的原理呢?最有可能的是对实际现象观察所得,古人的房屋为了保暖,即使有窗户也很小,可以说是天然暗室,机缘巧合房屋有了小孔,外面的实物成倒立照在对面墙上。这就是为了对《墨子》那条经进行通俗解释所举的例子:“景,光之与人,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。在远近有端与于光,故景库内也。”,现代人看这个古文解说觉得深奥,但基本也能理解。
如果现实中不会出现大量这样的现象,其解释性“说”上也不会举这个例子的。
这个现象,我们现在很容易进行复现。在自家房屋,找到只有一个窗户的房间。用黑色的卡纸,这在纸张用品商店就能买到。把窗户封严,在卡纸中间用针或刀扎出一个小孔。这时窗外的景象会以倒立的方式呈现在对面的墙上。
那么《墨子》经上的这条语录:“ 景到,在午有端与景长,说在端。”具体说的是什么呢?其实是古人一个实用器具“景符圭表测量”。这是小孔成像的一种实际应用。
这要从天文历法说起。一年从何时开始呢?对现在的我们简单看看手机就成。可是对于古人来说怎么确定一年的时长的确是个难题。
古人通过观察发现:冬至这天日影最长,只要测量第二个冬至,日影最长的时刻。从上个日影最长到第二个日影最长的时刻就是一年。
我国以农立国,授时是王权必要掌握的能力。因此很早就建立了圭表测量影长的仪器。陶寺出土的漆杆表明在4500多年前,我国就开始了圭表测量日影了。
可是圭表测日影,日影在表上为虚影。不好进行精确测量。随着历法逐步完善,为了精确测量日影,必须让日影能够清晰起来。
“景符”就应运而生。
文献记载,景符看似是元代郭守敬创制。《元史·天文志》载:“景符之制,以铜叶,博二寸,加长博之二,中穿一窍,若针芥然,以润方为趺,一端设为机轴,可令开阖,稽其一端,使其势斜倚,北高南下,往来迁就于虚梁之中。窍达日光,仅如米许,隐然见横梁于其中。
但据上文所述墨子语录,可知景符有可能早在春秋战国时代就已出现。利用小孔成像可以使虚影更清晰。因为这个器具做起来并不难。现在完全可以用纸板扎个小孔做个简易的“景符”测量精确的圭表日影来。
如果不想把自己的房间堵严实看小孔成像现象。可以做一个小的暗箱,
拿出去看风景。找到废弃的饼干盒,和磨砂玻璃一块或磨砂纸。把磨砂玻璃或磨砂纸固定在饼干盒后端,在饼干盒前端扎一个小孔。用更大的黑纸板,包裹住后端磨砂纸处,一个小孔暗箱就做成了。
拿着暗箱带着孩子,去风景优美处看看倒立的美景吧。