书城自然科学科技发明的历史长河
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第11章 反射镜

要将眼前这些物品和汽车联系在一起,需要一点想象力。它们是原清华大学职工李世卿做的汽车后视镜。

多年前,李世卿是清华大学的一名汽车司机,在一次开车送学生的途中,把一辆小轿车给刮了。事故发生的原因是他没能从后视镜中看到侧面的小车,也就是后视镜盲区造成的。

汽车后视镜盲区是众多交通事故的罪魁祸首。李世卿在事故之后萌生了搞无盲区后视镜的想法。由于容易成型,又有一定反射性,水泥、环氧树脂等便成了实验初期做镜子的原料。其实,4000年前古人就已经认识到光洁的表面可以反射光线,并用铜做出了镜子,确切地说是反射镜。

当你第一次将宠物放在镜子面前时,可怜的小东西往往惊慌失措。不知人类第一次面对自己的影子时是什么表情,但水一定是第一面镜子。

鉴是古代的盆,装水可以照人,所以古镜也叫鉴。有人认为铜镜就是由鉴直接演变而来的。

但是也有学者认为:凡是铜器,不磨平抛光,不可能照人。而鉴,不需要磨平抛光,甚至里头还有花纹,所以上面的说法比较勉强。也许是古人在使用铜器的过程中,发现在铜器表面,一旦磨光之后就可以照脸。

据说,黄帝的第四个妻子嫫母在劳动中捡到一块光滑的石片,可以照脸。后来,黄帝造出了铜镜。目前发现的最早的镜子是4000年前的。

大家知道,反射镜有三种:凹面镜、平面镜和凸面镜。平面镜是最为常见的一种。“早被婵娟误,欲妆临镜慵”,“光如一片水,影照两边人”。

除了照人,古人还将平面镜用到了什么地方?隋唐时期陆德明在《经典释文》中注释《庄子·天下篇》时描述:“鉴以鉴影而鉴以有影,两鉴相鉴则重影无穷。”

徜徉在海底,潜望镜是潜水艇内人员观察海面的工具,而最早的潜望镜实际上出现在中国的汉代。汉代科学著作《淮南子》的主编刘安在《淮南万毕术》中谈到:“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣。”可见,那时人们已经清晰地认识到光线的入射角和反射角的关系。

也许是光洁的大贝壳使古人发现了凹面镜反射的聚焦现象,西周时期人们用铜制造阳燧,也就是凹面镜,用来取火。阳燧取火应该是古人对太阳能最早的利用。

凹面镜很少出现在现代人的日常生活中,倒是凸面镜较为常见,从街道拐弯处的球面镜到各种车上的后视镜。

那么,古时有凸面镜吗?有,由于铸大镜有一定难度,再加上战争连连,青铜多用来铸造兵器,所以小镜子成为布衣百姓的日用品。为了将人脸照全,古人铸镜时有意把镜面做得凸一些。据说开放的唐代,妇女便将小镜子放在包中,随身携带。凸面镜的出现是镜子发展的一个飞跃。

随着镜子的出现,古人开始探究镜子成像的原理,朴素的光学思想也就随之诞生了。

墨子归纳了各种镜子的成像规律,还悟到了凸面镜和凹面镜焦点的存在。沈括在此基础上还得出了具体的焦距。关于凸面镜,他在《梦溪笔谈》中写道:古人铸鉴,鉴大则平,鉴小则凸……小鉴不能全视人面,乃复量鉴之小大,增损高下。长令人面与鉴大小相若……增损高下就是改变镜面的曲率从而改善成像质量。

李世卿先生在发明初期便使用了古人这种简单而有效的方式,将一面大凸面镜分割成无数小平面镜,通过调整小平面镜的高低、方向,也就是改变大凸面镜在每一个点的曲率来改善成像质量,最终得到了一个变曲率的大凸面镜。

小小的反射率不仅激发了人类的科学思维,还使人从中悟出许多哲理。诗经中有句话叫做“仪鉴于殷”。

仪器的仪原来的意思是一个做标准测量用的柱子。鉴就是一个铜盆里面放着水,人拿去照,当镜子照。当时殷纣王暴虐无道,后来武王伐纣把他灭掉了。周朝人就觉得殷朝人的政治腐败灭亡应当成为他们的一面镜子,或者是一个参考标准,这就是“仪鉴于殷”的意思。

“太宗常以人为镜,鉴古鉴今不鉴容,四海安危局掌内……乃知天子别有镜,不是扬州百炼铜”,白居易一首《新乐府》也道出了唐朝兴盛的原因。

在中华5000年的文明史上,铜镜伴随我们的先人走过了近4000年。它不仅仅是一个普通的日用品,还启迪了先人的心智,见证了人类的历史。

(吕洁)