墨经·光学类

墨子  作者:墨子

《墨子》中有一类极为独特的文字,那就是中国古代著述史上号称难读的《墨经》。一般认为《墨经》包括《经上》、《经下》、《经说上》、《经说下》,有的研究者把《大取》、《小取》二篇也算进来,共六篇。之所以难读,有两点:一是形式上的,其语句古奥难通,加之文极约而义极丰,且文字的错讹与淆乱也极多,造成了阅读上的障碍;二是内容上的,《墨经》包括了先秦以来中华文化中积累的各种知识与经验,如谭戒甫的《墨经分类译注》一书就大致分出名言类、自然类、数学类、力学类、光学类、认识类、辩术类、辩学类、政法类、经济类、教学类和伦理类来,很多都是极为专业的知识,一般人读起来当然会有困难。现据谭戒甫《墨经分类译注》一书,选择其“光学类”的八条,其间涉及了小孔成像原理、凹透镜与凸透镜成像原理等在当时远远领先于世界的内容。


【经】景不徙 (1) 。(下经:18 (2) )

说在改为 (3) 。

【说】 (4) 景:光至,景。亡,若在;尽,古息 (5) 。

【注释】

(1) 景:同“影”。不:为衍文,当删。

(2) 下经:18:《墨经》为分上、下两部分,关于光学的八条均在《经下第四十一》中,其后之数字指此条文字原在《墨经》中的位置。

(3) 为:读为“伪”,亦作“讹”,即变化之义。

(4) 说:《墨经》中,“经”分为上下两部分,其后又有“经说”的上下两部分,这是与“经”相辅以解释经的,故名“说”。本书将与经文相关的“经说”文字也列于同一条来注解。

(5) “光至”几句:所指实为一种生活经验,如持一炽热的火炭挥舞,就会发现出现了连续的光的线条,这些线条看似连贯之线,其实却是一节一节间断的。光至,指光的迅速移动。亡,同“无”。尽,指全有。古,同“姑”。

【译文】

【经】光下的影子移动。

由于物体的连续变化。

【说】比如一个光点快速移动,会出现连续成线的光影。这些光影没有的地方好像是有,有的地方又好像是没有。

【经】景二 (1) 。(下经:19)

说在重。

【说】景:二光夹一光 (2) 。

一光者景也。

【注释】

(1) 景二:一个物体放在光体前,其光线被阻后形成的黑暗处称为影,即“本影”,又有虚影在本影周边,称为“副影”。

(2) 二光夹一光:此句释上面的原理,见下图: 光体AB四射的光线经过物体CD在后边的屏上形成了暗影。这种影子一个是通过光点A经过C到达E、光点B通过D到达F而形成的;而光点A还通过D到达了G,光点B还通过C到达了H,那么GH也形成了一个影子,这个影子是个虚影。所以叫“二光夹一光”。

墨子

【译文】

【经】光体成影有两个。

因为发生了重影。

【说】两光线夹一个光体。

一光点形成一影。

【经】景到 (1) ,在午有端 (2) ,与景长 (3) 。(下经:20)

说在端。

【说】景:光之人 (4) ,照若射。

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 (5) 。

【注释】

(1) 到:即“倒”。

(2) 午:即几何中所说的交点。端:即点,指小孔。

(3) 与景长:关系光线长短。与,读为“预”,关系到某事的意思。

(4) 之:即“至”,此言光线是直行的。

(5) 故景库内也:按,这一条主要说的就是小孔成像的原理,见下图:

墨子

看图甲:AB为一个光体,其光线穿过隔屏的小孔而射于照壁上,会形成CD这样的倒影。而且墨子也指出了其原因,就是在于光线是直线传播的,那么A点光线通过小孔后在照壁上却为C点,而以此类推,所有的光点都是这样形成影子,直到B点通过小孔达到D点,就会在照壁上形成倒影。至于“与景长”,则可看图乙。也就是说,影子的长短大小取决于光线的长短,实际也可以说是取决于隔屏在光体与照壁间的位置,距光近,距照壁远,则影大于实物,如图甲;若距照壁近而距光体远,则影小于实物,如图乙。

【译文】

【经】影子倒立,在于光线交点处有小孔,而影子的大小系于光线的长短。

因为交点极小。

【说】光线照到人身上像射出的箭一样直。

所以下边的光线射到人反而在高处;上边的光线射到人反而在低处。

脚挡住了下边的光线,所以成像在上边;头挡住了上边的光线,所以成像在下边。

交点的远近会关系到光线,因此也关系到通过小孔的影子。

【经】景迎日。(下经:21)

说在转 (1) 。

【说】景:日之光反烛人,则景在日与人之间 (2) 。

【注释】

(1) 转:指日光的反射。

(2) “日之光”二句:此指日光照在反光体如镜子上,反射出的光若照到人体再形成的影子,则会落入人与日光之间。

【译文】

【经】影子向着日光。

在于日光的反射。

【说】太阳光经过反射照到人,则影子在太阳与人中间。

【经】景之小大 (1) 。(下经:22)

说在杝正、远近 (2) 。

【说】景:木正 (3) ,景短、大;木杝,景长、小。

火小于木,则景大于木,非独小也 (4) 。

远近 (5) 。

【注释】

(1) 景:此条指光。

(2) 杝(yí)正:即迆正,斜正的意思。

(3) 木:代指受光的物体。

(4) 非独小也:这句是省文,意思是说不只是“火小于木”成立,反过来,“火大于木,则景小于木”也成立。

(5) 远近:亦为省文。意思是说,上条所说的小与大二项用远与近来说也成立。这里指物体距光体越远,其受光面积越大,但光的强度越小;距光体越近,其受光面积越小,而光的强度越大。

【译文】

【经】影子有大小的区别。

原因在于受光的物体有斜正与远近的区别。

【说】物体正,所受光照的面积小而光的强度大;物体斜,所受光照的面积大而光的强度小。

光体小于物体,影子就大于物体;不只是小会这样。

远近也是一样。

【经】临鉴而立,景到 (1) 。(下经:23)

多而若少 (2) 。

说在寡区 (3) 。

【说】临:正鉴,景寡。

貌能、白黑、远近、杝正,异于光 (4) 。

鉴当,景俱 (5) 。

就、去,亦当俱,俱用北 (6) 。

鉴者之臬于鉴 (7) ,无所不鉴。

景之臬无数,而必过正;故同处其体俱,然鉴分。

【注释】

(1) 景:此处指像。

(2) 多而若少:此指二平镜的重复反射原理,即二镜角度小,成像多;二镜角度大,成像就少。

(3) 寡区:一个平镜为一百八十度,但只成一像,而折为九十度,则成三像(有一像在镜的背后),至十二度时,成二十九像:角度大小与成像多少成反比。所以说“多而若少”,其原因在于成像多的,其角度之区面寡少,反射重复。

(4) “貌能”二句:这一句是解释经文中“景到”二字的。能,即“态”。异,即“冀”,对望的意思。

(5) 俱:指俱像。即两面镜子同时反射在一个点上的影像。

(6) “就、去”三句:此条说明两面镜子角度不同时成像数量亦不同。但都有俱像。如下图:AB与AC各为一平面镜,其角度的开合会影响到成像的数量,现在角度BAC为45度,如果D为一物体,E为人的观察点的话,会发现,D会在平镜AB中形成像(1),而像(1)又反射入平镜AC中形成像(2),(2)再反射入AB镜中形成(3),(3)再反射入AC镜中形成(4);反之,D也会在平镜AC中形成像(5),后依次反射得到(6)、(7)、(8),而像(8)与像(4)是重合的,而且这一“俱像”是成像于镜子的背面,所以是看不到的。就,靠拢。去,摆开。北,同“背”。

墨子

(7) 臬(niè):本指射箭的靶子,此代指光线的反射。

【译文】

【经】一个物体立在镜子上,所成的像是倒着的。

物体放在两个平镜之间,成像有时多,有时少。

由于和两个平镜角度大小成反比例的缘故。

【说】平面镜成像只有一个。

影倒是因为像的形态、白黑、远近、斜正,都是人的眼睛看到的是反射出来的光线的缘故。

两个平镜的一端相接而成直角时,有合在一起的俱像。

两个平镜夹成的直角再靠拢一些或摆开一些,也应当有俱像,只是因在镜的背后而不见了。

临镜物体反射于镜面间,都是互相对望的。

像的反射很多,但必定角度不要太正;所以同一处的部分虽有俱像,但两个镜子的界限却是分明的。

【经】鉴低 (1) ,景二——一小而易 (2) ;一大而正。(下经:24)

说在中之外、内 (3) 。

【说】鉴:中之内,鉴者——远中,则所鉴大,景亦大;近中,则所鉴小,景亦小;而必正。起于中缘正而长其直也。

中之外,鉴者——近中,则所鉴大,景亦大;远中,则所鉴小,景亦小;而必易。合于中缘正而长其直也 (4) 。

【注释】

(1) 鉴低:此低指镜面的凹入,故指凹透镜。

(2) 易:倒置。

(3) 中:据谭戒甫说,此“中”字兼指焦点与弧心而言。

(4) 合于中缘正而长其直也:按,此节是讲凹透镜成像原理的,需要知道共轭点这个概念:当一个物体放在某个位置上能得到一个实像时,可以把物体移到像的位置,在物体原来所在的位置就会得到一个像。这样可以互换的位置叫做透镜的“共轭点”。

【译文】

【经】凹面镜成像分两类:一是小且倒着的;一是大且正着的。

这是由于光体一在弧心以外,一在焦点以内的缘故。

【说】在焦点以内:光体远于焦点,则所照的光强,像也大;近于焦点,则所照的光弱,像也小;但都必定是正立的。当光体最近于焦点,平行于正轴的光线反射向后引长,当成为极长的共轭点,而像更远离镜后了。

在弧心以外:光体近于弧心,则所照的光强,像也大;远于弧心,则所照的光弱,像也小;但像都是倒着的。当光体合于弧心,则平行于正轴的光线反射,当成极长的共轭点,而像则与光体相等而仍为倒像。

【经】鉴团 (1) ,景一。(下经:25)

说在 之大 (2) 。

【说】鉴:鉴者近,则所鉴大,景亦大;亓远 (3) ,所鉴小,景亦小;而必正。

景过正,故招。

【注释】

(1) 团:指镜面如球状,即凸镜。

(2) :通常写为“刑”,即“形”,指光体。

(3) 亓:“其”的古字。

【译文】

【经】凸面镜成像只有一个。

以光体总是较大的缘故。

【说】光体移近于镜,则所照的光强,而所成的像也大;光体移远,则光较弱,而像也小;但这些像必定都是正的。

若光体离镜太远,像就反常,所以招摇无定了。

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