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,呈现的都是倒立的影像,这是因为中间存在阻隔的缘故。指学领域的人将这种现象称为“格术”。就像人摇橹时,那个起到支撑作用的小木桩,会成为橹转动的阻隔一样。又如老鹰在天空飞翔,它的影子会跟着鹰的移动而移动;但如果鹰和影子指间的光线被窗孔所限制,影子移动的方向就会和鹰飞行的方向相反。再比如楼塔的影子透过窗孔时,由于中间的光线被窗孔限制,影子也会呈现倒垂的状态,这和阳燧成像的情况是一样的。阳燧的镜面呈凹陷状,当把一根手指靠近镜面时,看到的像就是正的;随着手指慢慢移远,到了某个特定位置,像就会消失;要是超过这个位置再继续移远,像就会变成倒立的。那个让像消失的位置,就像窗孔、支撑橹的木桩以及腰鼓最细的腰腹部位一样,都会形成阻隔;此时物体和它的像相对而立,这种关系就和摇橹时的情形类似。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的。阳燧的表面呈凹陷状,对着太阳映照时,光线都会汇聚到中心位置。在距离镜面一两寸的地方,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,这个光线汇聚的点,就相当于腰鼓最细的那个部位。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的时候。程度轻的,会让利害关系彼此错位、是非标准互相颠倒;程度重的,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,却想看到不颠倒的事物景象,实在是太难了!《酉阳杂俎》里说“大海翻腾时,塔的影子就会颠倒”,这种说法纯属虚妄不实。影像只要透过窗孔就会颠倒,这才是符合常理的情况。
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,其原理与现今的抛物面太阳灶相似。
碍:阻碍,文中指光的聚焦处,即凹面铜镜抛物面的焦点。
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的话,大致相当于“几何光学”。
臬:船上用来支撑橹的小木桩,即力学上的支点,将摇橹的力往相反的方向作用于水而产生推进力。
碍:阻碍。这里的“碍”是一种比喻的用法,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的反射情况。
影(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的情况相似。
洼:凹陷。
迫:靠近。
腰鼓:古代一种中间细、两端对称的鼓,这里用腰鼓以细处中心对称的情况来比喻阳燧焦点与光线反射的关系。
麻菽(shū):芝麻、豆子。菽:豆类的总称。
著物:加于物上,文中指将可燃的东西放到凹面镜的聚光点处。著:加于……指上。
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。”
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指学知识,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。
沈括(公元1031~1095年),字存中,号梦溪丈人,北宋浙江杭州钱塘县(今浙江杭州)人,汉族。北宋科学家、政治家。仁宗嘉佑进士,后任翰林学士。晚年在镇江梦溪园撰写了《梦溪笔谈》。我国历史上最卓越的科学家之一。精通天文、数学、物理学、化学、地质学、气象学、地理学、农学和医学、工程师、外交家。
四十未为老,醉翁偶题篇。
醉中遗万物,岂复记吾年。
但爱亭下水,来从乱峰间。
声如自空落,泻向雨檐前。
流入岩下溪,幽泉助涓涓。
响不乱人语,其清非管弦。
岂不美丝竹,丝竹不胜繁。
所以屡携酒,远步就潺湲。
野鸟窥我醉,溪云留我眠。
山花徒能笑,不解与我言。
惟有岩风来,吹我还醒然。
群鸡正乱叫,客至鸡斗争。
驱鸡上树鸡,始闻叩柴荆。
父老四五人,问我久远行。
手中各有携,倾榼浊复清。
苦辞酒味薄,黍地无人耕。(苦 一作:莫)
兵革既未息,儿童尽东征。
请为父老歌:艰难愧深情!
歌罢仰天叹,四座泪纵横。