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墨子与“光学八条”

2022-03-05刘晨

少儿科技 2022年2期
关键词:小孔墨子光学

刘晨

墨子,名翟,春秋末期、战国初期人,著名的思想家、教育家和科学家。他是墨家学派的创始人,弟子众多,有300多人。墨子去世后,他的弟子记录墨子生平事迹,收集其语录,编成《墨子》一书。此书流传后世,影响巨大。

墨子不仅是一位科学家,而且是一位手艺高明的匠师。他几乎熟谙当时各种机械制造和建筑技术,有不少创造之举。据说,他曾经带弟子花了3年时间和鲁班一起研究飞行原理,最终制造出能飞行的木鸟。在墨子生活的年代,制造出能飞的器件是一件多么了不起的事!还有一件有趣的事情,成语“墨守成规”中的“墨守”就指墨子。虽然这个成语现在已经成为贬义词,但是相关典故表示的是褒扬之意:墨子善守,见招拆招,鲁班所用的攻城器械已经使尽,墨子的守城计策还绰绰有余,足以体现墨子深具智慧。

《墨子》一书分两大部分,一部分记录了墨子的言行和思想;另一部分含《經上》《经下》《经说上》《经说下》《大取》《小取》6篇,一般被人们称为《墨经》。《墨经》涉及自然科学、逻辑学、道德、心理学等,自然科学部分有几何学知识10余条、物理学知识20余条,后者主要包括力学和几何光学方面的内容。

《墨经》是世界上最早对几何光学进行系统论述的著作,涵盖了几何光学的诸多主题,如平面镜、凹面镜、凸面镜的成像,阐述了几何光学的一些基本原理。这些光学成就,比古希腊欧几里得的光学成就早100多年。

《墨经》探讨了光与影的关系,根据运动物体影像的变化规律,提及8条光学内容,它们被人们称为墨子的“光学八条”。下面这段话摘自《经说下》:

“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。在远近有端,与于光,故景障内也。”它的大意:影,光线照人,其直若矢。射到下面就反射到高处,射到高处就反射到下面,因成倒影。足遮住下面的光,成影在上;头遮住上面的光,成影在下。在物的远处或近处有一小孔,物体为光的直线所照,反映于壁上,所以影倒立于屏内。

这段话说明了光是沿直线传播的,且说明了小孔成像的现象和原理,表明中国古人在几何光学研究方面有较高的成就。

在水平方向分别放置一个物体和一个屏幕,再在它们之间摆放一个有小孔的纸板,在明暗适宜的情况下,屏幕上会出现物体的倒像,这种现象被称为小孔成像。

2000多年前,墨子带弟子做了世界上第一个小孔成像实验,当时的情景是这样的:墨子和弟子在一间黑暗小屋的朝阳的墙上开了一个小孔,人站在小屋外合适的位置,小屋里小孔对面的墙上出现了一个倒立的人影。科学史家纵观人类光学史后发现,墨子是第一个进行光学实验并对几何光学进行系统研究的学者。他和弟子做光学实验得出的结论与近代的研究成果基本相符,这不得不令人称绝。

2016年8月16日,我国第一颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空,它展现了古代哲学与现代科技的奇妙组合。卫星发射成功后,该项目首席科学家潘建伟在接受采访时说:“我们想用名字提醒大家,中国人也可以做很好的科学,从前有、现在有,将来会有更多(科学成果)。”

墨家文化作为中华优秀传统文化的重要组成部分,为人类进步和社会发展作出了巨大的贡献。

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