一、墨子的“小孔成像” 是中国的一大发现 - 郑立强
在公元2020年,有谁还记得“小孔成像”?摄影遍地开花,影人层出不穷的时代,谁还懂得“小孔成像”?谁还洞悉“小孔成像”?
“摄影”的奥秘是从创意中来?是从电脑中来?还是从照片中来?从小孔成像中来?
“摄影术”的始作俑者究竟是谁?当代摄影的身躯,现代摄影的血脉,近代摄影的血脉和基因,都源自哪里?
时习一个事物,是浅尝辄止,还是登堂入室,得其正道,全凭人们的兴趣或需求。道业的深浅不同虽有天分与机缘的多寡,主要靠的是求知欲望与工夫修为。欲达顶峰,更需艰苦登攀。其间还不能一味地用拙使蛮。摄影事物,明其理而门清,知其源而道正。
人类知识的发展和积累,在时间的维度上向来是一个由点到面圆锥型样式。“摄影”自它的整个历史行程来看,则更像一个双向的圆锥型体。设以发现“小孔成像”原理的时刻为点,那么向前,这个原理产生于自然中的本能规律与运作逻辑。向后,由这原理孕育二千五百年终成当今摄影之术(其中自然不会少了固定住影像的功劳),已达覆盖地球的每一个角落。并且人类使用着其它观测工具(也由小孔成像的原理及其他光学的原理而来),将人类的目光,送达到成百上千光年的外太空。
在人类发现“小孔成像”之前,确切地说,还只是在用一只眼睛光顾世界。这只眼睛的能力曾经被认为是足以够用,也不过远看不过百里,近观不及眉下。然而,当人类发现并利用了“小孔成像”,造就了使人类的眼睛得以在各种需求上,几乎可以无限延伸的“工具的眼睛”,帮助人类无所不能地“观看”,向着“大至无外,小至无内”的宏观与微观世界挺进,再挺进。由此,人类才可以真正地用“两只眼睛”来审视世界。
深有意味的是,人类的这两只眼睛,是一母同胞于——小孔成像。大自然在具备着自己的本能——“小孔成像”的机制之外,并没有急着给它派上用场。百亿年之后,才创造了人类及其眼睛。大自然从来不会“无缘无故”地创造什么。她委派“后来的创造”去发现“先前的创造”;由一个“血肉的”小孔成像“去发现那个“本始”的“小孔成像”;由一个“创意”的“小孔成像”去发现一个本意的小孔成像;由一个“代言”的小孔成像宣示一个“真理”的小孔成像,多么富有诗意!
诗意到此仍未终结,还在继续。自然将这个人类眼睛代言的任务,历史地赋予在一个中国人身上。这个荣幸地拉开自然之幕的人,正是诞生于公元前476—396年齐鲁之地的墨翟(dí)——墨子(国人向有敬称大学问、大德行者为“子”的传统)。墨子,古鲁国下邑小邾(zhū)国人氏,在今山东滕州市境内。
齐鲁之邦,人美物丰。尤以历史名人辈出赫赫然于祖国东方。实乃人杰而地灵,地灵而人杰。中华文明的发祥地之一,中华文化的鼎立之足落脚处,因有墨子锦上添花。因墨子有“小孔成像“的发现,并由此发现而为人类带来洋洋大观的观看利器,若谓之自成一锦,亦当之无愧!
墨子有关光学及小孔成像的论述
墨子在其著作《墨经·经下》(下同)中著述:“景到,在午有端,与景长,说在端。”“景,光之人,照,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,故景库内也。”
今译:“光线交穿隔屏小孔,必定在映幕上成一倒影,发光物体或反光物体和映幕同隔屏上小孔的距离,关系到倒影的大小。假若隔屏小孔距光体近而距映幕远,则所成倒影较大;假若隔屏小孔距光体远而距映幕近,则所成倒影较小。出现倒影的关键在于屏孔极小。”
“就小孔成人影而言,光线从光源照到人身,必走直线,就像箭从弓弦上射出一样。经过人体下部的光线,穿过屏上小孔,投射在映幕上部;经过人体上部的光线,穿过屏上小孔,投射在映幕下部。这是因为人足遮敝射至人体下部的光线,所以成影于映幕上部;人首遮敝射至人体上部的光线,所以成影于映幕下部。总之,因为有了小孔,并且使小孔与物体、映幕的距离远近适度,这是光线在隔屏小孔处交穿的关键所在。只有具备这一条件,才能在隔屏后面的映幕上形成倒影。”
墨子的叙述,既是世界上最早的对于光的直线传播的科学描述,也是世界上对小孔成像最早的正确阐释。一切都有文字记载,历历在目,如刻如锲!一切都发生在公元前五世纪!真真让人叹为观止,真真让人悚目惊心!遥想墨公当年,是在怎样一种情状下进行了他的划时代的实验!
墨子不仅发现了“小孔成像”的光学原理,并给予了十分准确、形象的阐释,而且在几何光学的其他研究方面,都取得了令人惊叹的成就。在当时那个年代,在全世界范围内,都是独步特行,无与伦比的。例如以实验的方法论述“光的直线传播”、“物影的生成”、“双影的生成”、“光的反射现象”、“物影大小所关涉的条件”、“平面镜成像”、“凹面镜成像”、“凸面镜成像”,这些精彩的论述,甚至在今天,都还是几何光学的“看家珍宝”,基础之石。
其中关于物影的生成,墨子说道:“景不徙,说在改为。”又说:“景:光至景亡。若在,尽古息。”译成今语意为:“物体遮敝目光而成影子。影子是不动的。可是,人们有时以为影子可以移动,那是由于物体移动不断生成的新影与尚未消失的旧影相接相续造成的一种错觉。”“如果物体移动,目光重又照到原处,原处的影子一定消失。如果物体不移动,而影子在原处,这影子将永远停留在那里。”
墨子的论述说明“视觉暂留”效应。这一光学理论成为近世电影的形成原理。
关于光的反射现象,墨子说:“景迎日,说在抟(zhuàn)。”又说:“景:日之光反烛人,则景在日与人之间。”译成今语意为:“日光射至平面镜,又反转来照至人身,就会形成人影向日的现象。其原因在于光的反射。”“经过平面镜反射的光线再照至人身,人影将在日与人之间。”这一发现,与现代所用潜望镜的原理完全一样。简直是为潜望镜设计好了一个利用光的反射特性,改变光的行程方向,一具光学仪器的原型跃然纸上。
关于凹面镜成像,墨子说:“鉴位,景一小而易,一大而正,说在中之外内。”又说:“鉴:中之内,鉴者近中,则所鉴大,景亦大;远中,则所鉴小,景亦小,而必正。起于中缘正而长直也。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,合于中而长其直也。”译为今语意为:“凹镜成像,一种情况是此物体小并且是倒立的,另一种情况是此物体大并且是正立的,论证的理由在于,物体是处在球心之外,还是焦点之内。”
墨子光学理论中凹镜成像的原理,现今广泛地应用于各种反射式望远镜中,使人类极大地扩展了视野与视距,为人类探求宇宙的各种奥秘做出了不可替代的贡献。
关于凸面镜成像,墨子说:“鉴团景一。”又说:“鉴,鉴者近,则所鉴大,景亦大;亓(通其)远,则所鉴小,景亦小,而必正。景过正,故招(通昭,指明显、清楚)。”译为今语意为:“凸面镜只有一种像”。又说如果从中点观察,若被鉴照物离镜面近,看起来就大,生成的像也大;反之则小。但是,生成的像必定都是直立的。因为生成的像在镜面后方,所以它清晰。”墨子所发现的凸面镜原理,在现代得到了极其广泛的应用,简如汽车上的反光镜便是。
墨子的丰功伟绩及历史地位
墨子关于几何光学的论述还有很多。综上这些阐发于近二千五百年前的近乎难以想象的论述,可以看出墨子天才的发现力、想象力以及实验的能力。这是在晚于他一百甚至几百年后的西方哲学家、科学家所不能做到的。例如,在墨子关于小孔成像的理论推出100多年后,世界著名的古希腊学者亚里士多德(前384——322年)在他的著作中写道:“如果在一个没有窗户的房子里有一个小孔,小孔对面的墙上有一幅倒转的画面,这个画面就是外面的景色。”仅此而已。而且,亚里士多德的“如果”是什么意思呢?这是假设的意思。
更晚一些的古希腊伟大的数学家欧几里德(前330——275年)在他所著《光学》中说道:“我们假想光是作直线行进的。光线从物体达到人得眼睛,形成一个锥体。锥顶在眼睛,锥底在物体。只有光线碰到的某些东西才会被我们看见,没有碰到的就看不见了。”不难看出,欧氏关于光的直线行进特性的描述,在科学性与明晰程度上都远逊于墨子。而且,欧氏似乎也在犹豫,因为他的论述是以“假想”为前提的,若是他做过实验,决不会如此描述。
所以,绝大多数西方史学家都明确认为,在人类历史上,有著述时间,有明确的文字记载并有着理论结论的摄影术前期发现者中,墨子是探索光学成像原理的第一人。
当代著名学者,墨学大师杨向奎先生这样为《墨经》定位,他说:“《墨经》天下宝。一部《墨经》无论在自然科学哪个方面,都超过整个希腊,至少等于整个希腊。”
在整个古代世界的科技史和哲学史的研究中,,墨子的地位显然杰出于同时代的希腊学者苏格拉底和柏拉图,即使与被誉为科学之父的亚里士多德相比,墨子在各方面的成就也毫不逊色。
由小孔成像所产生的有趣问题
回顾我们祖先的这一光辉历史,当然不是为了进行一种意气的角力,而是为了在新时代的新形势下树立一种不妄自菲薄的从容之心,来平和地看待世界近代史上摄影术的发达与风靡,相显出我们的差距并油然生出的责任感。或者,通过对“小孔成像”,终成摄影之术的整个历程各个阶段的研讨,发现一些过去未曾探讨过的有益问题,来丰富这个历程中的断代,建立新内容的坐标。
既然如此,从上述的这些简短的表述中,就应看出,既然从发现小孔成像原理,到摄影术的正式发明之间,经历了近二千多年的时光,那么,在这样长久的历史阶段里,东西方文化怎样进行交流,怎样地互相影响,就是一个令人感兴趣的话题。我辈对“摄影是一个舶来品”一直心存疑问。倘若断然将一个事物的原理与其直接的技术结果分割,“只看见它上岸,不知道它出海(至少没有这方面的研究)”,不能说没有遗憾。如若不然,就应当正视其一脉相传的关系,交由史学家们研究、考证一番。在两千多年的东西方“舶来舶去”或“陆来陆去”的交往中,或者“舶来陆去”、“陆来舶去”,又或者“陆去舶去又陆去”的中转,就一定没有着不绝如缕的血缘关联?二千多年的巨大时间与空间之中,究竟是缺少时间的必然性?还是不可能有空间的必然性?即使一切都以没有证据收场,那么,在“小孔成像”开花的故乡,迎接西来的摄影术之果,说是“摄影术回归老家”,不也大有真凭实据吗?
“小孔成像”的发现,早于我国古代四大发明,而它的最终结果——固定住影像,又晚于四大发明。这就使得后人对于它的总结性评价落在了一个时空的广阔空档里。我们终于醒悟过来的时候,所能做的就是,郑重地告诉世人:小孔成像原理以及由它产生的巨大的社会效益,比之四大发明毫不逊色,应当给予其应有的光荣地位。
由小孔成像的原理引发出来的问题,好像还有多多。例如:小孔成像的条件,就是一个重要的问题:仅仅“小孔”是成不了像的,必须有着“光”照耀着的物象。那么,对光与物象的研究,是不是应与“小孔成像”一并展开?仅仅有着光的物象与小孔似乎也还不能成像,还有着小孔成像的另一个条件:一个暗箱,一个黑匣子。所以,对小孔成像的 全面研究——从而在根本上解决“摄影”的一系列基本问题,有着决定性意义。又譬如说:我们已经知道,小孔成像的原理是存在于大自然的本能规律与必然逻辑之中:在自然条件下:一个山洞的洞壁上有一小孔,就会出现这一原理的“演示”。于是,小孔成像如果是“摄影术”的理由的话,那么,这等于说“摄影的理由”已经存在了亿万斯年。这当然不是没有意义的事由。这个理由,不仅比之绘画、文字、书写、音乐、建筑、戏剧……的初始理由,其身份辈分更加堂皇。而且,这种直接的血缘关系,是“摄影”唯一占有的,同样标志着特殊的尊贵,而傲视同侪。
还有值得一提的:既然墨翟是公认的古代光学之父,近现代摄影技术的先驱,那么,既合乎逻辑,又合乎情理的推论——以墨翟先贤的想象力和创造力,将其作为“具有留住小孔成像之像的愿望”的第一人,应当没有疑义。以上观点即使作为假设,也是颇为道德的假设。这同样是一个不应忽视的假设,因为只有这个假设,才可以解释发现小孔成像原理——留住这个“景”(影)的愿望——直到发明所谓摄影术,这一由原理到成果之间,几千年之中的因果联系。如果说这个火炬的传递由墨子开始,经过几十代的嫡传、承接——摄影史研究者吴刚先生写道:”公元820年,巴格达的玛姆思写文章说,有一个中国人通过光的投影得出一个影像,也可能是一个影子,或者是一个画在透明物体上的画图。这个光可能是一盏灯光”,吴刚先生接着说,“公元1000年,埃及Caire市的阿尔哈赞开始研究黑盒子,并且说到黑盒子上的孔的直径的大小与得到的图像的变化有关……”——最终由使得这火炬燃起冲天光芒的法国人尼埃普斯和达盖尔得以完成,历时近二千五百年的漫长历程。其间,如果没有这个留住小孔成像的愿望,这个随着历史进步,工业文明的进步愈加强烈的愿望,摄影术的诞生是不可想象的。这就是一个“理由”加一个“愿望”的珍贵意义。
小孔成像原理的广泛应用
近现代社会的生活、生产、民用、工用、军事、科研、医学、航天……各个领域,已经无一日可以离开基于“小孔成像”原理所开发出来的各种工具——显微镜、望远镜、照相机、摄像机、摄谱仪、测距仪、录像机、彩扩机、扫描仪、监控器、反光镜、潜望镜、爱克斯光镜、胃镜、内窥镜、电影、电视、幻灯、投影仪、太阳能利用等等,几乎不胜枚举。寻根求源,都可以在墨子对于光学的贡献里找到应用的原理以及设计的雏形。饮水应思源,吃水不忘掘井人,我们应当永远铭记墨子的功劳,感念他为世人所做的——不仅仅是光学领域的贡献——卷帙浩繁的各类研究、应用的成果。至今,我们还在享用他的遗产带来的福荫。
西方人在这个伟大进程中的冲刺阶段,表现出了令人敬佩的骑士精神与贵族风范。他们在攻克摄影术的最后堡垒时如同战士一样前赴后继,同样值得大书特书。西方人所建成的丰碑与东方人所建成的丰碑,同样在这个蓝色星球上高耸入云。
薪尽火传,不敢懈怠
重提“小孔成像”,重新审视其沉重的今昔载荷,在今天有着重要的现实意义。依据“摄影”已经形成的席卷视觉领域各个角落之势,提醒摄影人,以先贤为榜样,永远秉承探索、发现、创新的意志力与自觉精神,把火炬传递下去。万不可固步自封,数典忘祖。
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