中国古人是如何理解「彩虹」的?
当空气中有许多水滴时,太阳的白光照射在水滴上并发生折射和反射,就产生了彩虹。白光的七种颜色折射程度不同,紫光最大,红光最小,天空中出现七种颜色的虹桥。这样看来,彩虹就是自然界中最大的色散现象。无论在国内还是国外,对色散的研究总是从彩虹开始。
第一,古代人对彩虹的观察一直是对彩虹的认识、科学与迷信的尖锐斗争。迷信把彩虹涂上神秘的色彩,说它是美女,是淫荡的精灵,是弓,甚至是能喝水挡雨的动物。它的出现象征着灾难等等。这些都是人们认识水平低,无法解释自然现象的结果。
另一方面,劳动人民长期观察和探索其规律,不断揭示其本质。我国在殷墟甲骨文中记载了彩虹。
在周朝前半期,也就是公元前1066-403年,我国劳动人民有一个经历:早晨太阳升起的时候,如果西边出现一道彩虹,就会下雨。他们还把这种体验写进诗歌:?朝西,拜雨。?战国时期的《楚辞》中记载,彩虹的颜色是?五色?。东汉蔡邕在他的《月令张句》一书中也谈到了虹的形成条件及其位置规律。他说:彩虹是在太阳对面的云层里产生的。没有云,你看不到彩虹,但在多云的天气里是不会形成的。
这些说法虽然肤浅,但基本上是正确的。在先秦时期,有人试图用当时的阴阳哲学理论来解释虹的形成。
第二,古人解释了彩虹形成的条件。《庄子》里说:多阳多阴为虹。?我们知道,彩虹的形成条件是阳光和水滴。在阴阳理论中,太阳属于阳,水属于阴。太阳照在水滴上怎么说?阳与阴?,是能够自圆其说的。当然,这并没有谈到色散的本质。但是,我们也可以看到,古人对科学问题有着独特的思考方式。
到了唐朝,人们对彩虹的理解有了很大的进步。当时已经知道雨滴是由阳光产生的。孔(公元574-648年)在《礼记注》中写道,这是按月顺序排列的?彩虹初见?文章下面记载着:云若薄,日若漏,阳光中的雨滴便是彩虹。?彩虹的起源在这里已经大致揭示了。当然,与现代严谨完整的解释相比,还是有不小的距离。但是,在1300多年前提出这样的解释就足够了。
在欧洲,英国科学家培根(公元1214-1294)最早发现雨滴反射太阳,比中国晚了600多年。至于更严谨的解释,直到十七世纪才提出。
三、古人?人造彩虹?还需要特别提到的是,我们的祖先最早不仅解释了彩虹的起源,还创造了一个?人造彩虹?实验。我们知道,当山被水覆盖,水滴飞溅,阳光普照,它就变得五颜六色,就像彩虹一样,很容易被发现。初唐诗人张九龄写下了《望湖口庐山瀑布》这首诗。阳光像彩虹吗?的句子。受这一现象的启发,人们想知道它是否能人为地创造出彩虹宽度。
唐代张所著《玄真子》中记载?在天的背面把水喷成彩虹?。意思是背对着太阳向空中喷水就能看到彩虹现象。
这个实验真的很有意义。这是人们有意识进行的白光色散实验。它直接模拟了彩虹现象,不仅可以验证对彩虹起源的解释,也对历史上关于彩虹的各种迷信和邪说给予了毁灭性的打击。
唐朝以后,人们一直在做这个实验。例如,在宋代,在解释毛的诗时记载:?从侧面看水天,是彩虹吗?。这里吗?从侧面?它确实指出了观察的要点,非常正确。
第四,古人观察到的其他色散现象,除了彩虹,还有很多色散现象,唐宋前后不断被发现和记录。这不仅丰富了人们对色散的认识,也有助于解释彩虹的成因。
首先,人们深刻地观察到了单个水滴的弥散现象。南宋的程大昌在他的著作《颜鲁兹》中记录了一个非常有趣的现象。他说:
凡雨初落,或露未遮,其余点缀于植物枝叶末端,欲落,皆聚成点。光线明亮喜人,阳光进入,五色饱满,闪烁不定。是太阳的光在水中着色,而不是雨水和露水。?
也就是说,当雨过天晴或露水未干时,生活在树枝和植物末端的水滴,由于表面张力的作用,总会形成闪亮的水珠。仔细观察其中一个小水球,在太阳光照射下,可以呈现出五颜六色,这是白光被水滴折射反射后的色散现象。
程大昌对这种现象观察细致深入,实属罕见。更重要的是,他由此得出的结论非常科学。他说这个颜色不是水滴自己拥有的,而是?太阳的光在水中是彩色的吗?。这就指出了太阳光包含几种颜色的光,可以通过水滴的作用表现出来。这可以说触及到了分散的本质。
需要指出的是,理解单个水滴的弥散现象,为解释水滴反射太阳成为彩虹的现象提供了更为坚实的基础,其意义显然是巨大的。
另一方面,我国自南北朝以来就发现了一些晶体的分散现象。当时《金屋藏娇》一书中记载了一种透明的天然水晶,叫做辟盐或玉华盐。以及它在太阳上的反射,淡如琥珀?。?安柏。颜色有红、黄、棕,也就是说白光经过晶体折射后呈现几种颜色。这是晶体分散的最早记录。
后来更多的人记录了这种现象。什么?菩萨石?、?闪灵石?等等,你能看出来吗?日本和中国闪耀五色光芒?现象;有的甚至直接写?阳光,化作五种颜色,如一道彩虹。?
但在北宋以前,我们对这种现象了解不多,所以有一些不切实际的说法,比如北宋的杨仪,就记载了峨眉山。菩萨石?,?太阳有五种颜色?现象是正确的;另一方面我觉得是因为峨眉山有?佛光?之间的关系,这是不对的。南宋的程大昌批评了这个错误。他的依据是什么?这五种颜色不是每天都能看到的?这个决定的事实?不是因为峨眉的佛?。在他看来,菩萨石的作用和小水滴是一样的,是一样的吗?太阳的光是有颜色的吗?结果。这是正确的解释。
从上面的简介可以看出,在中国古代,我们对彩虹的色散性质有着深刻的认识,对色散现象也有很多发现。明代科学家方以智在《物理学概论》中对这些知识做了简要的记录。他说:
宝石凸起的地方会发光,有几个棱的,一面有五种颜色。如闪耀石、六面、水品压纸、三面、烧料、水品三面也是五色;峡谷把飞泉射成五色;人们在后墙之间的太阳上喷水,也是彩色的。故知彩虹之色,星月之绿,五色之云,皆同。?
他不仅全面地列举了各种弥散现象,包括天然水晶的弥散(峨眉闪耀石)、人工透明体的弥散(水晶纸压燃水晶)、水滴的弥散(峡谷太阳能喷射飞泉、向太阳喷水);更重要的是,可以指出彩虹现象和日月的光晕、云彩等现象一样,都是白光的色散。
动词 (verb的缩写)明代中期以后,中国对色散的研究是从西方近代科学逐渐传入的。比如意大利传教士利玛窦(1552-1610)带着棱镜来到中国,进行了色散表演。后来,一些中国学者试图翻译外国自然科学著作,包括分散知识。但是,那些介绍往往不是很正确。甚至清代科学家郑所著《镜中愚公》一书中关于色散的论述也不太清楚。
中国最早正确介绍近代色散知识的是张付喜(?-1862)翻译了光的理论(1853)。本书阐述了棱镜的分光、折射、光的合成、色轮,通过白光在水滴中折射反射的原因解释了彩虹的成因。书中还以彩虹为例,证明白光可以分为七种颜色。这样,人们的分散知识就更完整了。