中國古代物理學-一些奇特的鏡子我們在前面敘述了各種鏡在中國的起源與發展。在這里，我們要進一步談談古代中國人所發明創造的一些奇特的鏡子。它們或者是利用鏡子的組合而成，或者是在制造工藝上有特殊的方法，或者是利用鏡子成像的規律供你欣賞娛樂。海上潛艇均帶有潛望鏡裝置，實質上就是在一個彎管的拐彎處裝上平面鏡，通過平面鏡的反射就可以在艇內看見海面上的動靜。在中國，漢代人就發明了類似潛望鏡。它的用處是，不出門，坐在庭院內窺視院墻外的情景。古代人安裝潛望鏡方法也很簡單：在院墻之上高懸一面大鏡，院內放一個盛水的盆。對盆看影，則“坐見四鄰矣”(劉安《淮南萬畢術》)。這是世界上最古老的開管式潛望鏡，也是現代潛望鏡的始祖。(圖4-6)用兩個平面鏡就可以看見自己腦后發型。與此相類似，中國古代人曾以多個平面鏡的組合去觀賞一些奇特的情景。《莊子·天下篇》說：鏡以照影，鏡亦有影。兩鏡相照，則重影無窮。古代人稱這種兩個平面鏡的組合相照為日月鏡。晉代葛洪曾描寫一種“四規鏡”，即在房間四面裝鏡，人在其中照鏡，因而看到自己的許多像。南唐譚峭說：“以一鏡照形，以余鏡照影，鏡鏡相照，影影相傳。”(《化書》)據載，在佛教寺廟中，曾有人以多個平面鏡的適當組合、形成復像的原理，來教導虔誠的信徒相信神奇虛幻的佛國境界。圖4-6古代的潛望鏡我們在前面已講述了透光鏡。不能穿透光線的青銅鏡為何在反射陽光時會將鏡背花紋圖案照現于屏幕上呢？窄看起來令人不可思議的現象，第一次被沈括揭開了。沈括指出，鑄造鏡子時，鏡薄之處先冷卻，鏡背有花紋圖案之處稍厚，因而冷卻稍慢收縮得多。這樣，花紋圖案雖在鏡背，鏡面也在鑄造時隱隱約約地留有痕跡。所以，當它反射陽光時，這種隱約之跡，就被照射出來了。沈括的這一解釋在后世頗具影響。繼他而起，歷史上不少學者探討了透光鏡的制作機制，發現了多種制作透光鏡的方法。無論何種方法，工藝要求相當精致，方能將透光鏡既當作鏡子照臉、照物，也能在陽光下呈現“透光”的錯覺。這如同一盆水，水面平靜如鏡，實可照人；將它置于陽光下，其反射光卻是光影流波，蕩動不已。鏡面的微小曲率變化正如水面的微波蕩動，人眼雖不能察覺，但在長光程光的照射下就顯露出來了。中國的透光鏡大約在明代以前傳播到日本，19世紀時通過印度傳到歐洲。至今它還令目睹其情狀者大為驚嘆！前幾年，市場上曾賣過一種酒杯。無酒時僅酒杯而已；盛上酒時，卻見微笑的歌星。人們稱它為“美人杯”。這種酒杯曾招引買主，暢銷一時。誰料想到，它是宋代人發明的，距今約1000多年了。宋代人稱它為鯽魚杯，或蘭花杯。因為這類杯盛水或盛酒后可見其內“有一鯽長寸許，游泳可愛”(《春渚紀聞》卷九)，或有桂花、梅花、蘭花一枝，令人有異香之幻感。將繪制的鯽魚或蘭花等物裝嵌入杯底，然后在其上安放一小塊凸透鏡，就作成了這種奇特的酒杯(圖4-7)。當杯不盛水(或酒)時，鯽魚在凸透鏡焦點之外，但很靠近焦點，成像是在人眼一側的實像，人眼不易看清。盛水后，透明的水(或酒)成為一個凹面透鏡(與杯內底接觸處為凹面)，它與凸透鏡形成一個復合透鏡體，使焦距增大。鯽魚在這復合透鏡體的焦點之內，這時人眼就看到了杯底鯽魚的放