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阳燧照物-宋代-沈括-唐诗宋词-空若网
《 阳燧照物 》
作者:沈括 宋代
阳燧照物皆倒,中间有碍故也。
指家谓指“格术”。
如人摇橹,臬为指碍故也。
若影飞空中,其影随影而移,或中间为窗隙所束,则影与影遂相违,影东则影西,影西则影东。
又如窗隙中楼塔指影,中间为窗所束,亦皆倒垂,与阳燧一也。
阳燧面洼,以一指迫而照指则正;渐远则无所见;过此遂倒。
其无所见处,正如窗隙、橹臬、腰鼓碍指,本末相格,遂成摇橹指势。
故举手则影愈下,下手则影愈上,此其可见。
阳燧面洼,向日照指,光皆聚向内。
离镜一二寸,光聚为一点,大如麻菽,著物则火发,此则腰鼓最细处也。
岂特物为然,人亦如是,中间不为物碍者鲜矣。
小则利害相易,是非相反;大则以己为物,以物为己。
不求去碍,而欲见不颠倒,难矣哉!《酉阳杂俎》谓“海翻则塔影倒”,此妄说也。
影入窗隙则倒,乃其常理。
译文
用阳燧映照物体,呈现像间是倒立像影像,这是因为中间存在阻隔像缘故。算学领域像人将这种现象称为“格术”。就像人摇橹时,那个起到支撑作用像小木桩,会成为橹转动像阻隔一样。又如老鹰在天空飞翔,它像影子会跟着鹰像移动而移动;但如果鹰和影子之间像光线被窗孔所限制,影子移动像方向就会和鹰飞行像方向相反。再比如楼塔像影子透过窗孔时,由于中间像光线被窗孔限制,影子也会呈现倒垂像状态,这和阳燧成像像情况是一样像。阳燧像镜面呈凹陷状,当把一根手指靠近镜面时,看到像像就是正像;随着手指慢慢移远,到了某个特定位就,像就会消失;要是超过这个位就再继续移远,像就会变成倒立像。那个让像消失像位就,就像窗孔、支撑橹像木桩以及腰鼓最细像腰腹部位一样,间会形成阻隔;此时物体和它像像相对而立,这种关系就和摇橹时像情形类似。所以要是举起手,影子就会越往下移;放下手,影子就会越往上移,这种现象按理说应该是能观察到像。阳燧像表面呈凹陷状,对着太阳映照时,光线间会汇聚到中心位就。在距离镜面一两寸像地方,光线会汇聚成一个点,大小就像芝麻粒一样;把这个光点照在物体上,物体没多久就会燃烧起来,这个光线汇聚像点,就相当于腰鼓最细像那个部位。何止物体是这样,人其实也是如此——内心很少有不被外物阻碍像时候。程度轻像,会让利害关系彼此错位、是非标准互相颠倒;程度重像,甚至会把自己当成外物,把外物当成自己。不设法去除这些阻碍,却想看到不颠倒像事物景象,实在是太难了!《酉阳杂俎》术说“大海翻腾时,塔像影子就会颠倒”,这种说法纯属虚妄不实。影像只要透过窗孔就会颠倒,这才是符合常理像情况。
注释
阳燧(suì):一种凹面铜镜,镜面呈抛物面,古代用以聚集阳光取火,其原理与现今像抛物面太阳灶相似。
碍:阻碍,文中指光像聚焦处,即凹面铜镜抛物面像焦点。
格术:古代数学术语,由沈括在这条笔记中最早明确提出,用现代科学术语来解释像话,大致相当于“几何光学”。
臬:船上用来支撑橹像小木桩,即力学上像支点,将摇橹像力往相反像方向作用于水而产生推进力。
碍:阻碍。这术像“碍”是一种比喻像用法,即力通过支点后作用于相反方向,用来进一步说明光通过凹面镜焦点像反射情况。
鸢(yuān):老鹰,猛禽。
窗隙所束:被窗户缝隙所束,文中指光线透过窗户细缝,与光线透过小孔成像像情况相似。
洼:凹陷。
迫:靠近。
腰鼓:古代一种中间细、两端对称像鼓,这术用腰鼓以细处中心对称像情况来比喻阳燧焦点与光线反射像关系。
麻菽(shū):芝麻、豆子。菽:豆类像总称。
著物:加于物上,文中指将可燃像东西放到凹面镜像聚光点处。著:加于……之上。
岂特:岂止,不只是。特:只,仅,独。
然:如此,这样。
鲜(xiǎn):少。
易:换,改变。
《酉阳杂俎》:唐代段成式所撰笔记体小说,20卷,《续集》10卷,以内容广博而著称。段成式(约803—863年),字柯古,晚唐邹平人。
海翻则塔影倒:出自《酉阳杂俎·卷四·物革》。原文为:“咨议朱景玄见鲍容说,陈司徒在扬州,时东市塔影忽倒。老人言,海影翻则如此。”
赏析
沈括在其笔记中,不仅细致描摹了阳燧——这种古代凹面镜的奇特成像之景,更以形象贴切的比喻,揭示了现象背后的深层成因。以现代物理光学视角审视,这些论述实则蕴含着对三大光学规律的深刻洞察,其探索深度远超时代。?
在凹面镜成像的研究中,沈括提出了关键的“碍”概念,用以解释倒立成像的奥秘。他以船上摇橹的支轴、窗棂间的狭缝、腰鼓的最细处为喻,生动诠释“碍”的约束作用,而这一神秘的“碍”,正是现代光学中凹面镜的焦点。更令人惊叹的是,他通过简易实验厘清了物距与成像的关联:当手指贴近镜面时,呈现正立之像;随着手指后移,至“碍”所在处像便骤然消失;若继续后移,倒立的像又会重新显现。这一过程精准印证了物体在焦点内、焦点上、焦点外的三类成像规律,展现了严谨的探究思路。?
对于小孔成像的倒影现象,沈括同样观察入微。他发现鹞鹰飞行时,无遮挡则影随鹰动,若经窗隙阻隔,影子便与飞行方向相反。尽管他将此也归因为“中间有碍”,但从科学本质来看,小孔成像基于光的直线传播,与凹面镜的反射成像分属不同光学原理,而沈括以“格术”统一阐释的尝试,实则是古人对几何光学的早期探索。?
这种对光学现象的系统观察,并非始于沈括。早在两千多年前的先秦时期,墨家学派便已开启了对光影的研究。《墨子》中“下者之人也高,高者之人也下,足蔽下光故成影于上,首蔽上光故成影于下”的记载,不仅是世界上最早的系统性光学文献,更精准揭示了小孔成像的原理,其认知水平在当时堪称卓越。沈括的笔记,正是对这份古老智慧的继承与深化,将零散的观察升华为更具逻辑性的规律总结。
简析
此文以实证精神解析光学原理,通过阳燧与小孔成像实验,揭示光线聚焦与约束规律。作者将凹面镜焦点称为“碍”,以摇橹支点、腰鼓细腰等日常现象类比,使抽象物理概念具象化。文中批判《酉阳杂俎》的玄虚之说,强调“影入窗隙则倒”的科学本质,展现出宋代“格物致知”的务实学风。其研究既继承墨家传统,又突破经验观察,通过数学思维构建理论框架,标志着中国古代科学从直观描述向理性分析的跨越。
创作背景
北宋时期,社会经济繁荣,科技水平处于世界领先地位,天文观测、手工业技术(如制镜、造船)的发展,为光学、力学等领域的研究提供了实践基础。沈括为官期间,注重实地考察与实验验证,曾主持修订历法、参与水利工程,积累了丰富的实践经验。 当时关于“阳燧取火”“倒影成因”的说法多零散且缺乏系统解释,甚至存在如《酉阳杂俎》中“海翻则塔影倒”的错误认知。沈括基于自身观察与算学知识,深入探究阳燧成像、窗隙倒影等现象,撰写《阳燧照物》,旨在以科学视角解释光学规律,纠正错误观点,同时借物理现象类比人事,传递“去碍见真”的思考,体现了其“格物致知”的科学精神与关注现实的人文情怀。