小孔成像
（接上文）
2 光学领域
在光学史上，墨子是第一个进行光学实验，并对几何光学进行系统研究的科学家。《墨经》中的有关光学问题的八条经和经说，比较系统地说明了几何光学中有关光与影的关系，小孔成象的问题及各种镜面的反射成象的问题。墨子的这些光学认识是建立在简单实验和细致观察的基础上，相当正确地概括了这些几何光学现象，并从经验材料中总结出一些规律性的认识。如果说墨子奠定了几何光学的基础，也不为过分，至少在中国是这样。正如李约瑟在《中国科学技术史》物理卷中所说，墨子关于光学的研究，“比我们所知的希腊的为早”，“印度亦不能比拟”。
墨子首先探讨了光与影的关系，他细致地观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徙”的命题。也就是说，运动着的物体从表观看它的影也是随着物体在运动着，其实这是一种错觉。因为当运动着的物体位置移动后，它前一瞬间所形成的影像已经消失，其位移后所形成的影像已是新形成的，而不是原有的影像运动到新的位置。如果原有的影像不消失，那它就会永远存在于原有的位置，这是不可能的。因此，所看到的影像的运动，只是新旧影像随着物体运动而连续不间断地生灭交替所形成的，并不是影像自身在运动。墨子的这一命题，后来为名家所继承，并由此提出了“飞鸟之影未尝动”的命题。
随之，墨子又探讨了物体的本影和副影的问题。他指出，光源如果不是点光源，由于从各点发射的光线产生重复照射，物体就会产生本影和副影；如果光源是点光源，则只有本影出现。“景二，说在重”。这里的景是指阴影，阴影的产生与光源有关，这里是说一个物体产生了两个阴影，这两个阴影有可能重叠，也有可能不重叠，也有可能部分重叠。这重叠的部分就是更深暗的重影。这条经文是对重影的描述。经说进一步探究了产生重影的原因，“景。二光夹一光，一光者景也”。产生重影，首先必定存在着两个光源。其次，这两个光源发出的光线有一部分重合照到物体上。只有具备了这两个条件，才会产生重影。在光学上这重影叫做物体的本影，而两个光源不重叠的地方所形成的阴影，暗度就较重影为浅，在光学上叫做半影。墨子从重影现象的描述到对其产生原因的分析，完成了对重影这一比较复杂的几何光学现象的研究。
接着，墨子又进行了小孔成像的实验。应该说，小孔成像在实际生活中并不象重影现象那样容易观察到，它所需要的条件，从某种意义上是要人为加以控制的，因而可以说小孔成像的描述是对一种实验现象的记录。“景到，在午有端与景长，说在端”。这里景是指一种像影，到是倒，端是点，即隔屏中的一个小孔，午意是指交错。这条经清晰地描述了小孔成倒像的条件和现象。光线穿过小孔才能成倒像，而且像影是有一定长度的。经说进一步从端--小孔这个成像的基本条件分析、论证了小孔之所以能成倒像的理由。“景。光之入照若射，下者之入也高，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”。他明确指出，光线照入小孔同箭的射入一样，光是直线传播的。物体通过小孔所形成的像是倒像，从物体高处射入的光线到达壁的下方，从物体低处射入的光线到达壁的上方。人足在下，蔽着下光，故足的影成于壁的上方，人首在上，蔽着上光，故首的影成于壁的下方。他还探讨了影像的大小与物体的斜正、光源的远近的关系，指出物斜或光源远则影长细，物正或光源近则影短粗，如果是反射光，则影形成于物与光源之间。墨子分析了小孔成倒像的原因有两条，一是隔屏上透光的小孔，二是光的直线进行。“在远近有端与于光，故景库内也”，“库，易也”。内是指隔屏里面的成影屏壁，库是指颠倒、变换，由于光线穿过小孔，从而使物体在隔屏里面成影屏影上成倒像。
特别可贵的是，墨子对平面镜、凹面镜、凸面镜等进行了相当系统的研究，得出了几何光学的一系列基本原理。他指出，平面镜所形成的是大小相同、远近对称的像，但却左右倒换。如果是二个或多个平面镜相向而照射，则会出现重复反射，形成无数的像。凹面镜的成像是在“中”之内形成正像，距“中”远所成像大，距“中”近所成的像小，在“中”处则像与物一样大；在“中”之外，则形成的是倒像，近“中”像大，远“中”像小。凸面镜则只形成正像，近镜像大，远镜像小。这里的“中”为球面镜之球心，墨子虽尚未能区分球心与焦点的差别，把球心与焦点混淆在一起，但其结论与近现代球面镜成像原理还是基本相符的。
《墨经》中这八条关于光学的条文，其论述排列的顺序是合乎科学意义的，从某种程序上已组合构成了一篇具有相对完整的逻辑结构的光学论文。首条说明了影与物体之间的关系。第二条说明了影和光源的关系。第三条说明了小孔成倒像的现象和原理。这前三条都是论述了光的直线传播的基本现象。第四条说明了光的反射。第五条说明了成影的大小与光源和物体间角度的关系。第六条说明成影的大小与光源和物体的比例及距离远近有关。第六条，第八条说明了凹凸镜面的成象问题。《墨经》这八条有关光学问题的经说，从光的直线传播这一基本现象出发，讨论了光源、物体、成影之间的关系，并由此研究了各种类型镜面的成像。这个论说顺序，从科学论文的角度看，是合乎逻辑的。这充分显示了墨子的科学理论思维的能力，表明了墨子是自觉地从理论构成的角度分析、掌握各种经验材料。
（未完）
