科學(xué)成像的古早辦法,雖然在技術(shù)上與現(xiàn)代的成像技術(shù)相比顯得簡(jiǎn)陋和粗糙,但它們卻是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要基石。
中國(guó)古代偉大思想家、科學(xué)家、墨家學(xué)派創(chuàng)始人墨子,是世界上第一個(gè)進(jìn)行小孔成像實(shí)驗(yàn)的人。墨子與他的弟子們?cè)谝粋€(gè)屋子朝陽(yáng)的墻上開(kāi)一個(gè)小孔,讓一個(gè)人站在墻前,當(dāng)猛烈的陽(yáng)光照射在墻上時(shí),屋內(nèi)對(duì)面的墻壁上就出現(xiàn)一個(gè)倒立的人像。這看似簡(jiǎn)單的現(xiàn)象,卻蘊(yùn)含著深刻的科學(xué)原理——光是沿直線傳播的。
這一發(fā)現(xiàn),在當(dāng)時(shí)的世界文明中是相當(dāng)超前的。然而,遺憾的是,自秦漢起,墨子的這個(gè)超前發(fā)現(xiàn)一直被忽視,漸漸埋沒(méi)在歷史的深處。直到唐代,筆記小說(shuō)家段成式在其著作《酉陽(yáng)雜俎》中記錄了小孔成像的現(xiàn)象,但卻把塔影的顛倒歸因?yàn)?ldquo;海影翻”,這相對(duì)于墨子的理論是一個(gè)很大的退步。北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中雖有“小孔成像”的記載,但他把“小孔成像”與“凹鏡成像”的原理歸為一類,這也是一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)知。
不過(guò),到了十四世紀(jì)的元代,天文數(shù)學(xué)家趙友欽對(duì)小孔成像有了新的發(fā)現(xiàn)。在他所著的《革象新書(shū)》里提到,暗室上的小孔,即便不是圓形的,但照出的光斑都是圓的;日食的時(shí)候,透過(guò)小孔照出的光斑也像日食的形狀;孔的大小不同,但像的大小相同,只是濃淡不同;如果把像屏移近小孔,像會(huì)變小,亮度增加。趙友欽還做了多個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇笮蛯?shí)驗(yàn),對(duì)孔的大小和形狀、光源亮度、像距和物距等因素對(duì)成像效果的影響進(jìn)行了細(xì)致的研究,最終得出了正確結(jié)論。同時(shí),元代的大科學(xué)家郭守敬將小孔成像的原理應(yīng)用于天文儀器之中,制成了用于觀測(cè)太陽(yáng)的仰儀。這不僅是對(duì)小孔成像技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,更是古代科學(xué)技術(shù)的一大進(jìn)步。