墨子发现小孔成像这件事，含金量如何？--中华百科

问：墨子的小孔成像是真的吗？是他从小孔成像发现了光线直线传播吗？

墨家的确发现了小孔成像。

《墨经·经说下》中留有这样一段记载：

“光之人，煦若射。下者之人也高，高者之入也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端与于光故景库内也。”

将这段话翻译成白话，大意如下：

“光线照到人（光之人），人体所反射的光线好比箭射那样地直线前进（煦若射）。这样，人的下部在屏之高处成像；人的高部在屏之下面成像（下者之人也高，高者之入也下）。即所成之人像为倒转。何以故呢？这是因为，来自足部的光线，其下面一部分被遮蔽了；来自头部的光线，其上面一部分被遮蔽了的缘故（足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下）。但正因为在光路上或远或近存在着小孔，可让光线透入，故暗匣内所成之象是个明亮的影像（在远近有端与于光故景库内也）。”①

这段表述，用戴念祖的话来总结，就是：

“本条《墨经》文字不仅描述了小孔成像的情形，而且指出了光线的直线行进性质。”②

这一发现，与当时的其他文明相比，确实超前。有人说它是“世界上第一次明确指出光沿着直线传播”，并不为过。

图：《墨经》小孔成像示意图

遗憾的是，这种超前发现，并未能够成为一种代代相传的知识，而是很快被埋入了历史的尘埃深处。

司马迁撰写《史记》之时，不但《墨经》已鲜少出现在知识分子的视野，且已没有足够的资料可为墨子立传，仅于《孟子荀卿列传》中留下24个字：

“盖墨翟，宋之大夫，善守御，为节用。或曰并孔子时，或曰在其后。”③

秦汉以降，中国知识界在“小孔成像”这个问题上，长期处于一种重复发现、重复研究的状态。

比如，以博闻而知名的唐代笔记小说家段成式，在其著作《酉阳杂俎》中留下了这样一段记载：

“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。”④

把塔影的颠倒归因为“海影翻”，较之《墨经》中关于“小孔成像”的表述，可以说是很大的退步了。

北宋的沈括，也观察到了相似的现象——透过窗隙（相当于小孔），会形成颠倒的鸢影和塔影。

《梦溪笔谈》中的原文如下：

“若鸢飞空中，其影随鸢而移，或中间为窗隙所束，则影与鸢逐相违，鸢东而影西，鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影，中间为窗隙所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。阳燧面洼，以一指迫面而照之则正；渐远则无所见；过此遂倒。其无所见处，正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之，本末相格，遂成摇橹之势。……《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。”⑤

由这段叙述，可以看出，沈括不但观察到了“小孔成像”会出现倒影，也观察到了“凹镜（即阳燧）成像”可以同时形成正影和倒影。他不相信段成式“海翻所以影倒”的怪力乱神式的解释，但他自己把“小孔成像”与“凹镜成像”的原理归为一类（与阳燧一也），却也是错误的——小孔成像的原理在于光的直射，凹镜成像的原理在于光的反射，其实是两类不同的光学现象（许多科学史著作称沈括正确解释了小孔成像的原理，误）。

而且，用“凹镜成像”来解释“小孔成像”，不过是“用现象来解释现象”，并不等于沈括懂得了某种光学原理，他所谓的“乃其常理”，其实并未触及到“理”。

图：鸢影颠倒的“小孔成像”示意图

南宋的陆游，也是“小孔成像”现象的重新发现者。在《老学庵笔记》中，他记下了自己的一段亲身观察：

“沈存中（即沈括）以谓大抵塔有影必倒。余在福州见万寿塔、成都见正法塔、蜀州见天目塔，皆有影，亦皆倒也。然塔之高如是，而影止三二尺，纤悉皆具。或自天窗中下，或在廊庑间，亦未易以理推也。”⑥

陆游所观察到的颠倒的塔影，是透过天窗或廊庑之窗（相当于小孔）形成的。“未易以理推也”这几个字，显示沈括“以现象解释现象”的做法，并没有让陆游满意，他对“小孔成像”一事，仍是知其然而不知其所以然。

到了元代，又有陶宗仪观察到了“小孔成像”：

“平江虎丘阁，板上有一窍（相当于小孔），当日色清朗时，以掌大白纸承其影，则一寺之形胜，悉于此见之，但顶反居下耳。”

图：陆游《老学庵笔记》对小孔成像的记载

现象的发现，在不断重复；原理的探索，也是同样。

元代的赵友钦，在这方面用力最大。他不但发现了光可以通过壁间小孔形成倒像，还曾以楼房为实验室，设计过一种大型的小孔成像实验，证明了成像与小孔的形状无关；孔的大小会影响像的亮度，但不会改变像的大小……总之，赵友钦的实验，穷尽了改变孔的大小、改变光源的强弱和方向、改变物距（物体和小孔的距离）和像距（成像屏与小孔的距离）等试验方式。⑦

此外，元代的郭守敬，也曾将小孔成像的原理，应用于天文仪器之中。

至于墨家在光学领域的科学成就，重新获得中国知识界的重视，已是晚清时候的事情了。

图：赵友钦的实验装置示意图

“小孔成像”所经历的重复发现与重复研究，在中国古代科技史上并非个案。

比如，指南车这种东西，《史记》中已有记载，附会为黄帝所造，却无造法传世；东汉的张衡曾重新发明，也没有留下造法；三国的马钧只好再次重新发明；到了南北朝，造法失传，又有祖冲之尝试，想要重新发明。

青蒿素也是一个典型案例。青蒿治疗疟疾，最早见于东晋葛洪的《肘后备急方》，里头说的是“青蒿一握，水一升渍，绞取汁，尽服之”。此后，青蒿具有抗疟疾效用的记载，散见于宋代的《圣济总录》、元代的《丹溪心法》、明代的《本草纲目》等。这种散见，并不意味着“青蒿能治疗疟疾”已成为一种固定的医学常识，相反，因为知识流通不畅、流通过程中的信息流失、缺乏双盲·随机·分组对照实验的理念，“青蒿能治疗疟疾”这一知识，既未广泛应用于抗疟，其范围有限的传承，甚至还出现了严重偏差，比如，《本草纲目》里记载的可治疟的“青蒿酒”，制作方法已变成“青蒿捣汁，煎过，如常酿酒饮”——屠呦呦等人在1970年代对青蒿抗疟作用的重新发现已经证实，青蒿须“用低沸点溶剂提取”；以高温“煎”青蒿汁，会破坏抗疟效果，并不是正确的做法。⑧

简言之，科学技术要想摆脱漫长的重复发现与重复研究，取得实质性的积累与进步，须依赖信息的充分分享。具体而言，就是包括学术期刊、专业出版物、高校及专业研究机构等在内的近代学术体系的建立，也就是要有“学术共同体”。

缺少上述条件，所以，从墨子到沈括陆游，从《肘后备急方》到《本草纲目》，小孔成像与青蒿可治疗疟疾，都不可避免地陷入到了重复发现之中，甚至出现知识积累的偏差。

这是古代科技史上的常见现象，中外皆是如此。当然，这无损于《墨经》“世界上第一次明确指出光沿着直线传播”的科技史地位。

但认识到这种现象的存在，仍有其现实意义。至少，在日常生活中遇到诸如“×××经过了数千年的实践检验”之类的宣传语时，可以先审视一下这种“数千年的实践检验”，是否真的存在。因为在典籍保存困难、知识流通不畅的前提下，造就的往往不是“数千年的实践检验”，而是一轮又一轮的再遗忘与再发现。

图：司母戊鼎与四羊方尊。受国家机器控制、由专业人员负责、知识可有效传承积累，是先秦时期中国青铜冶炼技术先进的核心原因

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