第7章　光线 7.1　捉影

唉，影子啊，黑暗的影子，

你还会追不上谁？

你还会超越不了谁？

黑暗的影子，只有你，

却没人能将你捕捉和拥抱！

——涅克拉索夫

如果说我们的祖先不会捕捉影子，但他们至少已经学会了利用自己的影子来做一些事情。正是通过影子，他们制造出了人体的“影像”。

我们现在这个年代，每个人都可以通过照相机来获得自己或他人的照片。当然，这种幸福是18世纪时期的人无法享受到的。那时候，人们要想得到自己的图片，还必须请画家来作画，而这笔费用通常都十分昂贵，大部分人很难支付得起。在这种情况下，“影像”就大肆流行起来，这种流行就相当于现在的照相一样普遍。这里所谓的“影像”，实际上就是捕捉人体在纸上的影子，将影子钉住。这种作画方法十分机械，从这一点来看，它刚好与现代的照相术相反。拍照是利用光线射在底片上的方法完成的，而我们的祖先利用的并不是光，反而是没有光——利用影子，来达到同样的目的。

你是否觉得这种黑色的轮廓图太简单了，很难显示出一个人的相貌特点？那你就错了，而且事实还恰恰相反——如果画得够好，这种影像与本人的形貌可以极其相像。

因为这种影像画法十分简单，与本人形貌的相似度又很高，所以众多画家都产生了浓厚的兴趣，开始利用这种方法来创作整幅的风景画、图画等，之后就逐渐发展成一个成功的画派。图89展示的是席勒的影像画。

至于“影像”这一名称，是由法文Silhouette（西路哀特）翻译而来的。这个词的渊源十分有意思：它原本是18世纪中旬法国一位财政大臣的姓氏，他的名字叫艾奇颜纳·德·西路哀特，当时，他在浪费成性的法国国民中大肆宣传节俭口号，还严厉斥责法国贵族在画像和图片上花费大量钱财的行径。因为“影像”要便宜得多，所以人们就给这种影像起了个顽皮的名字： （意思就是“西路哀特式”）。

7.2　鸡蛋里的雏鸡

利用影子的这一特性，你可以为你的朋友作一项有趣的表演。把一张纸浸在油里，然后取出来，贴在一张中间有方孔的硬纸板上（蒙在方孔上面），这就做成了一张油纸幕。在幕的后方放两盏灯；然后让观众坐在幕的前方。现在，你可以点燃其中一盏灯，比如左面那盏。

在纸幕与点燃的那盏灯之间，再放一个椭圆形的硬纸片，这就会在幕上投射出一枚鸡蛋的影像来（此时右面那盏灯是熄灭的）。现在，你可以告诉观众，你将要启动一个神奇的机器——X射线透视机，这个机器具有透视功能，可以看到鸡蛋的内部……看到雏鸡！果然，观众立即见到了这样的情形：幕上鸡蛋影像的中心部分变暗了，边缘亮了起来，而暗淡的部分显现出一个清晰的雏鸡轮廓（图90）。

事实上，这个魔术并没有什么特别之处，很简单：你只是拿了一个雏鸡形状的硬纸片放在右边那盏灯的前方。当你点亮这盏灯后，幕上原来鸡蛋的影子上又叠加了一层“雏鸡”的影子，而雏鸡影子的周围部分由于受到右边灯光的照射作用，自然就变得更明亮，所以，“鸡蛋”的边缘部分看起来好像就更亮了。至于观众呢，他们坐在幕前，自然看不到你的动作，所以，如果他们对物理学和解剖学知识了解甚少的话，很容易就能被你骗倒——他们还以为，你真的开启了什么X射线透视鸡蛋呢。

7.3　滑稽的照片

大部分人大概都不知道，即使照相机没有前面的镜头，没有这块放大玻璃，就用它的小圆孔，也可以拍出照片来，只不过拍的照片不够清晰罢了。这种镜箱里没有镜头，但还有一种“缝隙”镜箱，就是用两条狭窄的缝隙来替代小圆孔——它能够把照片拍出有趣的变形效果。镜箱前有两块挡板，一块板上开有一条水平的缝隙，另一块上开有一条竖直的缝隙。如果将这两块板叠加在一起，得到的像就是正常的没有变形的像，同小孔镜箱的效果一样。然而，如果把这两块板的距离稍稍移开一些，得到的像就会是各种扭曲变形、奇形怪状的像（如图91和图92）。甚至可以说，你看到的不是照片，而是滑稽像。

那么，要如何解释这种扭曲呢？

我们现在把竖直缝隙放在水平缝隙后面来研究一下成像效果（图93）。十字形物体D的竖直光线穿过水平缝隙C，这时的情形与普通小孔一样，没什么区别；而后面的竖直缝隙B，对这束光线的行进已经起不到什么作用了。所以，物体D在镜箱后面毛玻璃A上所成的像，与原来的竖直线的形状相比，也就是AC距离和DC距离之间的比例关系。

不过，假设两块板保持原来的位置不变，那么物体D的水平光线投射在毛玻璃上的影像就完全不同了。这条水平线可以毫无阻碍地通过水平缝隙C，射到竖直缝隙B上；而当这束光线通过缝隙B时，就相当于通过了一个小孔的效果。所以，毛玻璃A上此刻所成的像，与原来水平线的大小比值，也就是AB距离与DB距离的比值。

图93　这种“缝隙”镜箱为什么会拍出扭曲的像？

简而言之，当两块板的位置与图93相同时，物体投射的竖直光线似乎只对前面的缝隙C起作用，而物体的水平光线则只对后面的缝隙B起作用。因为前面的板C离毛玻璃的距离比板B更远，所以竖直线在毛玻璃上所成的像要比水平方向的像更大，也就是说，物体的影像好像被竖直拉长了。

反之，假设两块板的位置与图93所示相反，那么物体的像就会沿水平方向拉长。

当然，如果两块板是倾斜摆放的，那么得到的又是另一种扭曲的镜像。

利用这种镜箱，我们不仅可以拍出一些滑稽有趣的照片，还可以用它完成更为重要的实际任务。比如，它可以用来制作建筑物上的装饰图案、地毡花纹等，简单来说，也就是用来制作各种拉长或压扁了的图案。

7.4　日出的题目

凌晨五点整的时候，你可以看到美丽的日出。我们都知道，光的传播并不是瞬时完成的，阳光从发光源——太阳——到达地球，再传到人的眼睛里，这还需要一段时间。所以，这里我们就提出问题：如果光线可以瞬时到达，那么我们应该在几点的时候看日出？

大家都知道，光从太阳跑到地球，需要花费8分钟的时间。现在，假设光可以瞬间到达的话，那我们就应该在8分钟以前去看日出，也就是4点52分。

我想许多人都会感到意外，不过没关系，这个想法本就是错误的。我们所说的日出，实际上就是地球表面上的某个点，从照射不到阳光的位置转移到能够照射到阳光的位置而已。所以，就算光可以瞬时到达，我们也不是提前8分钟去看日出，而是仍旧与需要花时间传播的情况相同，也就是早上五点整 29 。

然而还有一点，假如你是用望远镜观察日珥（太阳边缘处的凸起部分），这又是另一种情况了。假设光的确能够瞬时传播，那么你就得提前8分钟去观察它。

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