影子的妙用

地球上到處有影子,不過各處的影子都不相同:北極圈裏是影子的大人國,那裏的太陽總是斜照的,於是物體的影子在白茫茫的雪原上伸展得很遠;赤道地帶則是影子的小人國,那兒的太陽總是高懸在頭頂上,影子變得很小很小,在正午的陽光下,人們好像踩著自己的影子在走路。

人們早就注意到地球上不同地方成影的不同,並在實際生活中予以不同的運用。例如,古希臘的雕像多,而古埃及則多浮雕,為什麼古代藝術會有這些差異?

原來,這種差異與希臘和埃及兩地的成影情況不同有關。在非洲的強烈陽光下,埃及地麵上的一切東西都投下明顯的影子。在這種照射情況下,浮雕就會顯得跟木刻畫一樣清晰。可是,若將古希臘的阿波羅雕像放到埃及去的話,在烈日照射之下,阿波羅的眼窩會黑得可怕,鼻子下的黑影會使這位太陽神“長出”胡須來。但是在希臘,陽光透過地中海上空的薄雲後會變得十分柔和,維納斯女神的雕像在柔和日光的照射下,顯得十分美麗動人。不過,你若是將古埃及的浮雕搬到希臘去的話,淡淡的影子卻會使浮雕變得模糊不清,白色的浮雕掛在白色的牆壁上簡直看不見了。

望遠鏡助戰

利珀希是荷蘭的一個眼鏡製造商。他的一個孩子趁他不在時,偷偷玩弄讓其照料的那些透鏡。玩呀,玩呀,最後當孩子把兩塊透鏡放在眼前,一塊離眼近一塊離眼遠時,驚訝地發現遠處的原來看不清的東西竟然變得又大又近了!當利珀希回到店鋪時,孩子馬上把自己的這一發現告訴了他。這回,他並沒有因為孩子貪玩而打他。

利珀希很快就明白了這一發現的重要性。他想到人不可能老是手上拿著兩塊透鏡眺望遠方,這太不方便了。於是,他配備了一根金屬管,透鏡則安裝在管子兩端適宜的位置上。這樣,世界上第一個望遠鏡就誕生了,利珀希把它稱為“視管”。1612年,意大利紅衣主教的書記愛奧亞尼斯·狄米西亞尼建議用“望遠鏡”來稱呼利珀希的發明。1650年左右,這個詞開始流行。

那個時代,荷蘭正在進行一場反抗西班牙的獨立戰爭,已經苦戰了四十年。愛國的利珀希把自己發明的望遠鏡獻給了荷蘭政府,那時荷蘭共和國的最高行政長官莫裏斯是一位賢能君主,他對科學很感興趣,因而立即看出這種儀器的重要性。他給利珀希一筆錢命令他為政府生產一批望遠鏡。

荷蘭海軍作戰用了望遠鏡後,能在西班牙人發現他們之前就發現敵人,於是,荷蘭人就處於優勢地位。加上其他種種因素,荷蘭最終贏得了獨立戰爭。

“視覺位移”

人和動物都長著兩隻眼睛,為什麼不跟鼻子一樣隻長一隻呢?這是因為生存競爭的需要,用兩隻眼睛觀察周圍比用一隻眼睛來得準確和精細。人們觀察到的世界為什麼是立體的?這也是因為人長著兩隻眼睛的緣故。

成年人的雙眼大約相隔65厘米,觀察物體(例如一本豎立著的書)時,兩隻眼睛從不同的位置和角度注視著物體,左眼看到書的封底,右眼看到封麵。這本書的封麵和封底同時在視網膜上成像,左右兩麵的印象合起來,人就得到對這本書的立體感覺了。引起這種立體感覺的效應叫“視覺位移”。

用兩隻眼睛同時觀察一個物體時,物體上每一點對兩隻眼睛都有一個張角。物體離雙眼越近,其上每一點對雙眼的張角越大,視差位移也越大。正是這種視差位移,使我們能區別物體的遠近,並獲得有深度的立體感。對於遠離我們的物體,兩眼的視線幾乎是平行的,視差位移接近於零,所以我們很難判斷這個物體的距離,更不會對它產生立體感覺了。夜望星空,你會感覺到天上所有的星星似乎都在同一球麵上,分不清遠近,這就是視差位移為零造成的結果。

當然,隻有一隻眼的話,也就無所謂視差位移了,其結果也是無法產生立體感。例如,閉上一隻眼睛去做穿針引線的細活,往往看上去好像線已經穿過針孔了,其實是從邊上過去的,並沒有穿進去。

夫琅和費線之謎

1814年,德國年輕望遠鏡製造家夫琅和費在製造高質量透鏡時,需要確定玻璃的折射特性,研究了大量太陽光譜。他發現在七彩斑斕的太陽光譜中有一條條暗線,共計574條,其中最突出的幾條他用A、B、C、D……H、I等9個字母來標記。後人為了紀念他的功績,把太陽光譜中的這幾百條暗線稱為“夫琅和費線”。

太陽光譜中為什麼會有夫琅和費線?夫琅和費線標誌著什麼?

這成了天文學上的一個謎。

1859年,德國物理學家基爾霍夫在研究太陽光譜時,把灼燒著食鹽的火焰放在太陽光束經過的路途上,再讓太陽光束進入光譜儀。他原以為太陽光中也有食鹽發出的那種黃色光,再加上食鹽火焰發出的黃色光,在光譜儀上看到的應該是更強的黃色光,結果卻適得其反,在應該出現亮線的地方卻出現了暗線,並且,暗線的位置恰恰與太陽光譜中原有的兩條暗線D1、D2相重合。這個現象意味著,如果亮線表示發射,暗線就表示吸收。