世界最早的光學(xué)實(shí)驗(yàn)是什么時(shí)候？光學(xué)（optics）是物理學(xué)的重要分支學(xué)科。也是與光學(xué)工程技術(shù)相關(guān)的學(xué)科。狹義來(lái)說(shuō)，光學(xué)是關(guān)于光和視見的科學(xué)，optics詞早期只用于跟眼睛和視見相聯(lián)系的事物。下面就跟360常識(shí)網(wǎng)一起具體看看世界最早的光學(xué)實(shí)驗(yàn)等相關(guān)內(nèi)容。
世界最早的光學(xué)實(shí)驗(yàn)
世界上最早的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，是在2400年前，由我國(guó)杰出科學(xué)家墨子和他的學(xué)生進(jìn)行的。在一間黑暗的小屋朝陽(yáng)的墻上開一個(gè)小孔，人對(duì)著小孔站在屋外，屋里相對(duì)的墻上就出現(xiàn)了一個(gè)倒立的人影。為什么會(huì)出現(xiàn)這奇怪的現(xiàn)象呢？墨家解釋說(shuō)，這是因?yàn)楣饩�像射箭一樣，是直線進(jìn)行的。人體下部擋住直射過來(lái)的光線，穿過小孔，成影在上邊；人體上部擋住直射過來(lái)的光線，穿過小孔，成影在下邊，就成了倒立的影。并且還指出，人的位置離墻壁由遠(yuǎn)及近，暗室里的影也由小變大，倒立在墻上。這在世界上是對(duì)光直線傳播的第一次科學(xué)解釋。
墨子簡(jiǎn)介
墨子（生卒年不詳），名翟（dí），東周春秋末期戰(zhàn)國(guó)初期宋國(guó)人，一說(shuō)魯陽(yáng)人，一說(shuō)滕國(guó)人。墨子是宋國(guó)貴族目夷的后代，生前擔(dān)任宋國(guó)大夫。他是墨家學(xué)派的創(chuàng)始人，也是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期著名的思想家、教育家、科學(xué)家、軍事家。
墨子是中國(guó)歷史上唯一一個(gè)農(nóng)民出身的哲學(xué)家，墨子創(chuàng)立了墨家學(xué)說(shuō)，墨家在先秦時(shí)期影響很大，與儒家并稱“顯學(xué)”。他提出了“兼愛”、“非攻”、“尚賢”、“尚同”、“天志”、“明鬼”、“非命”、“非樂”、“節(jié)葬”、“節(jié)用”等觀點(diǎn)。以兼愛為核心，以節(jié)用、尚賢為支點(diǎn)。墨子在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期創(chuàng)立了以幾何學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)為突出成就的一整套科學(xué)理論。在當(dāng)時(shí)的百家爭(zhēng)鳴，有“非儒即墨”之稱。墨子死后，墨家分為相里氏之墨、相夫氏之墨、鄧陵氏之墨三個(gè)學(xué)派。其弟子根據(jù)墨子生平事跡的史料，收集其語(yǔ)錄，完成了《墨子》一書傳世。
其他物理學(xué)研究
墨子關(guān)于物理學(xué)的研究涉及到力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等分支，給出了不少物理學(xué)概念的定義，并有不少重大的發(fā)現(xiàn)，總結(jié)出了一些重要的物理學(xué)定理。首先，墨子給出了力的定義，說(shuō)：“力，刑（形）之所以?shī)^也。”（《墨經(jīng)上》）也就是說(shuō)，力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，即使物體運(yùn)動(dòng)的作用叫做力。對(duì)此，他舉例予以說(shuō)明，說(shuō)好比把重物由下向上舉，就是由于有力的作用方能做到。同時(shí)，墨子指出物體在受力之時(shí)，也產(chǎn)生了反作用力。例如，兩質(zhì)量相當(dāng)?shù)奈矬w碰撞后，兩物體就會(huì)朝相反的方向運(yùn)動(dòng)。如果兩物體的質(zhì)量相差甚大，碰撞后質(zhì)量大的物體雖不會(huì)動(dòng)，但反作用力還是存在。
接著，墨子又給出了“動(dòng)”與“止”的定義。他認(rèn)為“動(dòng)”是由于力推送的緣故，更為重要的是，他提出了“止，以久也，無(wú)久之不止，當(dāng)牛非馬也。”的觀點(diǎn)，意思是物體運(yùn)動(dòng)的停止來(lái)自于阻力阻抗的作用，如果沒有阻力的話，物體會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。這樣的觀點(diǎn)，被認(rèn)為是牛頓慣性定律的先驅(qū)，比同時(shí)代全世界的思想超出了1000多年，也是物理學(xué)誕生和發(fā)展的標(biāo)志（亞理士多德認(rèn)為力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒有力物體就不會(huì)運(yùn)動(dòng)，而停止是物體的本性，這樣的觀點(diǎn)是符合常人觀測(cè)的結(jié)果的，卻是膚淺和錯(cuò)誤的）。
關(guān)于杠桿定理，墨子也作出了精辟的表述。他指出，稱重物時(shí)秤桿之所以會(huì)平衡，原因是“本”短“標(biāo)”長(zhǎng)。用現(xiàn)代的科學(xué)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，“本”即為阻力臂，“標(biāo)”即為動(dòng)力臂，寫成力學(xué)公式就是動(dòng)力×動(dòng)力臂（“標(biāo)”）=阻力×阻力臂（“本”）。此外，墨子還對(duì)杠桿，斜面、重心、滾動(dòng)摩擦等力學(xué)問題進(jìn)行了一系列的研究，這里就不一一贅述。在光學(xué)史上，墨子是第一個(gè)進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)幾何光學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究的科學(xué)家。如果說(shuō)墨子奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，也不為過分，至少在中國(guó)是這樣。正如李約瑟在《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》物理卷中所說(shuō)，墨子關(guān)于光學(xué)的研究，“比我們所知的希臘的為早”，“印度亦不能比擬”。
墨子首先探討了光與影的關(guān)系，他細(xì)致地觀察了運(yùn)動(dòng)物體影像的變化規(guī)律，提出了“景不徙”的命題。也就是說(shuō)，運(yùn)動(dòng)著的物體從表觀看它的影也是隨著物體在運(yùn)動(dòng)著，其實(shí)這是一種錯(cuò)覺。因?yàn)楫?dāng)運(yùn)動(dòng)著的物體位置移動(dòng)后，它前一瞬間所形成的影像已經(jīng)消失，其位移后所形成的影像已是新形成的，而不是原有的影像運(yùn)動(dòng)到新的位置。如果原有的影像不消失，那它就會(huì)永遠(yuǎn)存在于原有的位置，這是不可能的。因此，所看到的影像的運(yùn)動(dòng)，只是新舊影像隨著物體運(yùn)動(dòng)而連續(xù)不間斷地生滅交替所形成的，并不是影像自身在運(yùn)動(dòng)。墨子的這一命題，后來(lái)為名家所繼承，并由此提出了“飛鳥之影未嘗動(dòng)”的命題。
隨之，墨子又探討了物體的本影和副影的問題。他指出，光源如果不是點(diǎn)光源，由于從各點(diǎn)發(fā)射的光線產(chǎn)生重復(fù)照射，物體就會(huì)產(chǎn)生本影和副影；如果光源是點(diǎn)光源，則只有本影出現(xiàn)。
接著，墨子又進(jìn)行了小孔成像的實(shí)驗(yàn)。他明確指出，光是直線傳播的，物體通過小孔所形成的像是倒像。這是因?yàn)楣饩�經(jīng)過物體再穿過小孔時(shí)，由于光的直線傳播，物體上方成像于下，物體下部成像于上，故所成的像為倒像。他還探討了影像的大小與物體的斜正、光源的遠(yuǎn)近的關(guān)系，指出物斜或光源遠(yuǎn)則影長(zhǎng)細(xì)，物正或光源近則影短粗，如果是反射光，則影形成于物與光源之間。
特別可貴的是，墨子對(duì)平面鏡、凹面鏡、凸面鏡等進(jìn)行了相當(dāng)系統(tǒng)的研究，得出了幾何光學(xué)的一系列基本原理。他指出，平面鏡所形成的是大小相同、遠(yuǎn)近對(duì)稱的像，但卻左右倒換。如果是二個(gè)或多個(gè)平面鏡相向而照射，則會(huì)出現(xiàn)重復(fù)反射，形成無(wú)數(shù)的像。凹面鏡的成像是在“中”之內(nèi)形成正像，距“中”遠(yuǎn)所成像大，距“中”近所成的像小，在“中”處則像與物一樣大；在“中”之外，則形成的是倒像，近“中”像大，遠(yuǎn)“中”像小。凸面鏡則只形成正像，近鏡像大，遠(yuǎn)鏡像小。這里的“中”為球面鏡之球心，墨子雖尚未能區(qū)分球心與焦點(diǎn)的差別，把球心與焦點(diǎn)混淆在一起，但其結(jié)論與近現(xiàn)代球面鏡成像原理還是基本相符的。
墨子還對(duì)聲音的傳播進(jìn)行過研究，發(fā)現(xiàn)井和罌有放大聲音的作用，并加以巧妙地利用。他曾教導(dǎo)學(xué)生說(shuō)，在守城時(shí)，為了預(yù)防敵人挖地道攻城，每隔三十尺挖一井，置大罌于井中，罌口繃上薄牛皮，讓聽力好的人伏在罌上進(jìn)行偵聽，以監(jiān)知敵方是否在挖地道，地道挖于何方，而作好御敵的準(zhǔn)備（原文是：令陶者為罌，容四十斗以上，……置井中，使聰耳者伏罌而聽之，審知穴之所在，鑿內(nèi)迎之）。盡管當(dāng)時(shí)墨子還不可能明白聲音共振的機(jī)理，但這個(gè)防敵方法卻蘊(yùn)含有豐富的科學(xué)內(nèi)涵。
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