浅析光学与我国古典文学著作的学科渗透

摘 要：物理学既是科学，同时又是高层次、高品位的文化。爱因斯坦说过：“科学对人类事物的影响有两种方式，第一种是大家所熟知的，科学直接地、并且在更大程度上间接地产生完全改变人类生活的工具；第二种方式是教育的性质——它作用于人的心灵。”光学知识起源于古代人民对自然现象的观察和生产劳动中的实践经验，并逐步发展为生产技术和初步的自然哲理。中国古典文化历史悠久、博大精深，遗留下来无数的书籍中，或多或少的含有中国光学史的信息。在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不上有“物理学”。自夏、商、西周起，随着手工技术的发展，物理知识开始积累。我国古代光学以其辉煌成就震惊了世界科学界，为世界光学研究的发展奠定了初步的理论和实验基础，也给我们留下了深刻的启迪。

关键词：古典文学著作；光学应用；科学渗透

光学主要研究光的本质、光的发射和吸收、光的传播以及光与其他物质相互作用的规律。自古以来，神奇的光一直吸引着人们。我国古代人民很早就开始制作和应用光源于社会生活的各个领域。

生活中，他们用竹、松脂等制成火炬，作为照明和联络信号用的人造光源。春秋战国时代的《周礼》中就记载着有关司烜氏的官吏名称，负责掌管火禁以及坟烛庭燎的工作。“树于门外（火炬）曰大燭，于门内曰听燎；皆所以照众为明。”就是说，树立于大门之外的火炬称为大烛；在大门之内的火炬称为庭燎。宋朝学者陆游在《老学庵笔记》中，曾比较详细的描述了当时汉嘉地区（今四川雅安）流传已久的“省油灯”：“一端小窍注清冷水于其中，每久一易之。寻常（灯）盏为大灼而燥，姑速干，此独不然，其省油几半。”军事上，“周王烽火戏诸侯”为了防御敌人入侵，常利用烽燧两种火炬作为边防高级的联络信号。另外，我国古代人民对磷火、荧光等光现象也有很多记述。例如沈括在《梦溪笔谈》中记载有鸭蛋腐烂而发荧光的现象：“予昔年在海州曾夜煮鸭卵，其间一卵，烂然通明如玉，荧荧然屋中昼明。置之器中十余日，臭腐几尽，愈明不已。苏州钱僧儒煮一鸭卵，亦如是，物有相似者，必自是一类。”将萤火虫置于透明的薄羊皮容器内，或置于用丝纱缝制成的小袋内，就成了“蚕囊”，古人用它作为照明的光源。对此现象，沈括同样有记载：“丁未崖（人名）败，有司籍贯，其家有绛纱笼数十。大率如烛笼而无火也，不知何用。其家曰：“聚蚕囊也”，有火之用，无火之热，亦已巧矣。”穷苦书生聚萤为灯，发奋巧读而功成名就的故事，在古代也举不胜举。例如，《晋书》中记载的晋国子博士车胤年幼时”家贫不常得油，夏月则练囊，盛数十萤火虫以照书，以夜继日焉。此外，古人用不同的荧光材料绘画，使昼夜产生不同的画景。这样，荧光材料在艺术品上产生了奇特效果。据记载，我国人民从六朝时代开始，或者最晚从唐朝开始，就知道用荧光或磷光物质作画。在欧洲，类似的图画是由英国画家约翰·坎顿在1768年发明的，比我国人民的发明晚了1000年左右。在周礼中还有关于阳燧取火的记载：“司烜氏掌以夫燧，取明火于日。”所谓夫燧，又称阳燧、金燧，是用磨光的金属所制成的凹面镜，将金燧对着太阳，就可以将物体点燃。古代有金燧取火于日，木燧取火于木的说法。所以古时候人们行军打仗，总是“左配金燧”、”右配木燧“，随身携带着取火器。晴天用凹面镜取火于日，阴天则钻木取火。阳燧取火，既是人造光源、火源，又是人类利用光学仪器会聚太阳能的先驱，不得不说这是我国古代灮史上的一个突出成就。利用平面镜反射原理，我国人民在公元前2世纪就制成了世界上最早的潜望镜。汉朝初年淮南王刘安所著的《淮南万学术》一书中，有“取大镜高悬，置水盆予下，则见四邻矣”的记载。这个装置虽然比较粗糙，但意义深远。唐朝高僧法藏在讲佛经时，常数十面镜子，上下各置一镜，四面八方共置八镜，使它们相对排列，中间放置佛像，用火炬照明，佛像在镜面间来回反射，形成众多的像以及光怪陆离的影像，以此来阐述通往神奇无限的彼岸世界的佛经理论。这种利用平面镜组合而形成众多影像的方法，可以说是万花筒构造的鼻祖。我国古代人民利用由平面镜反射所成的像与原来的实物是对称的原理，对于这一点，南北朝时的王孝礼在《咏镜诗》中写得惟妙惟肖：“分眉一等翠，对面两边红。转身先见动，含笑逆相同。”朱唇翠眉的左右出现以及左右的转身运动，甚至哭笑的左右情态，在镜子两边的人和像正好形成镜面反射对称。王孝礼的诗中恰到好处的以“逆相同”三个字加以描述，指出了镜面对称的实质。这种镜面对称和日常生活中的对称一样，不证自明。利用光的直线传播，具有世界性科学文化和艺术财富之称的皮影戏诞生于中国，据《汉书》记载，汉武帝因思念其已故夫人情绪低落，方士齐少翁为其设法表演李夫人的活动容貌：”上思念李夫人不已，方士齐少翁言能致其神。乃夜张灯烛火，设帷帐，陈酒内，而令上居他帐，遥望见好女如李夫人之貌，还帷坐而步。又不得就视。上愈益相思悲感，为作诗曰：“是邪，非邪！偏何姗姗其来迟！”令乐府诸音家弦歌之。上又自为作赋，以伤悼夫人。”在这段记载中，“灯烛”就是光源，“帷帐”就是屏幕，又令乐府为其外配音乐，这可谓是有声有色的影戏。唐宋年间，影戏大发展。成影的人或物，起先不过是剪纸，其后才发展成以羊皮雕刻形体，并用彩色装饰，又发展为缝制皮革，使其四肢、头部皆可活动。另外，我国古代人民很早就发明了放大镜。宋朝的刑讯官吏曾用放大镜阅读案件，“暗者以水精承日照之。”“水精”就是用水晶制成的放大镜，后来放大镜制作技术不断提高，又向复合放大镜的方向发展，依此又制成了有奇异效果的器具。《真率笔记》一书中：“关关赠俞本明以青华就被，酌杯辄有异香在体内，或有桂花或梅或兰，视之宛然，取之若影。酒干亦不见矣。俞宝之。”这种酒杯，实际上，在制造时，在杯的内底上装有凸透镜，凸透镜下嵌一细小的鱼形或花形物，当杯内不盛酒水时，鱼、花所形成的像是在人眼一侧的实像，人眼不易看清；盛酒水后，透明的白酒与凸透镜形成一个凹凸相接的复合透镜，鱼、花等物质所成的像是在杯底一侧放大的虚像。科学与艺术的结合，既增加艺术的跌宕起伏，又表明我国古代人民对科学知识的深刻理解。

新课程理念强调“注重学科渗透”思想，任何事物的发展都有一个积累的过程。我们所学习的光学知识，都是在前人基础上取得的。在浩如烟海的中国古代文学著作中，包含着许多物理知识，科学与文学交融，闪烁着智慧之光。建立跨学科研究性学习活动，发现物理光学深刻微妙之美，就能勇攀高峰。

参考文献：

[1]蔡彬牟，袁运开.物理学史讲义—中国古代部分[M].高等教育出版社.

[2]王福山.近代物理学史研究[M].复旦大学出版社，1984.

作者简介：

吴伟峰，福建省泉州市，福建省惠安第三中学。