《光:从万物之始到量子时代的灿烂史》:
这位慈祥的老爷爷将他的暗房变成了光学实验室,用来研究、操控和摆弄光。伊本·海赛姆从光最古老的问题——光源入手。它究竟来自眼睛还是物体?他的长篇著作以此开篇:“我们发现,当我们注视很强的光源时,眼睛会有强烈的痛感,视力也会受损。同样,一个观察者无法直视太阳,因为他的视力会受到强光的损伤。”如果阳光会刺伤眼睛,那光怎么会来自眼睛呢?如果光从眼睛里倾泻而出,它又如何填满观察者和星星之间的广阔空间,同时不让眼睛发生变化呢?伊本·海赛姆写道,这样的想法“非常之不可能,也非常之荒谬”。关于光究竟来自眼睛还是物体的争论持续了1 400年之久,如今终于结束了。有些人可能依然坚持自己的观点,但是,凡是读过伊本·海赛姆著作的人都不会质疑他的逻辑。
几乎没有光的把戏能逃过他的眼睛。他断定,光不像托勒密所说的那样,是一个发光的圆锥体。光会形成无限的棱锥体,填满所有可见的空间。当眼睛与光的棱锥体相会时,视觉就产生了。每个棱锥体每隔几指距离就会被横截,从而使同一物体产生不同的映像。为了解释眼睛是如何发挥作用的,伊本·海赛姆绘制了第一张精准的解剖图,描绘了人类的视觉是如何从眼睛传递到大脑的。他用这些图来解释颜色和深度的感知、周边视觉、视神经,以及像眼睛这样奇妙的东西是多么容易被光这样短暂的东西所欺骗。他指出,所有的视觉都是由眼睛的“晶状体”折射,并由大脑解析的。然而,光仍然是视觉、知觉甚至是美的源头。“因为光创造了美,这就是太阳、月亮和星星看上去那么美的奥妙所在。”阴影也会创造美,“因为许多有形的物体都有瑕疵和微小的孔隙,它们因而变得丑陋……但当这些物体处在阴影中或在微弱的光线下时,这些瑕疵和皱纹就会消失,它们的美也被领会到了”。
伊本·海赛姆唯一的光学发明是暗箱。中国的墨家最先观察到,室外的光线通过墙壁上的小孔射到室内的平面上,会使物体的像颠倒。其他人也摆弄过这种针孔投影装置,对物体投射到墙壁上产生的颠倒的像惊讶不已。伊本·海赛姆制造了第一个可以完全操作的光箱——一间暗房,一个带小孔的小盒子,五支点燃的蜡烛。在盒子里,五簇火焰都以完美的比例,倒映在盒子的另一面上。其他人可能只是用眼睛来观察,但伊本·海赛姆在光源和倒影之间放上了直尺和铜条,通过测量和计算最终确信,光线既没有混合也没有交叉。但是,是否存在一种“最弱的光”,它会逐渐减弱,直到物体的像在暗箱中消失?研究继续进行着,孔洞越做越小。几个世纪后,艾萨克·牛顿在读了伊本·海赛姆的拉丁文著作之后,重新开始探索“最弱的光”。
伊本·海赛姆的文字冗长繁复、巨细无遗,简直堪称一名优秀的专利律师。他对一个基本的折射装置——一个简单的圆柱体,两边都有孔——的描述就长达三页。同样,他关于折射的结论从未被质疑过。托勒密把黄铜圆盘浸入水中,快速启动了折射研究。伊本·海赛姆则走得更远。他观察到,材料的密度越大,对光线的折射就越强。但是,只有当光线以某个角度照射到水或玻璃上时,才会发生折射。用一束垂直的光线照射水池,它将以直角射向池底。
伊本·海赛姆的折射实验似乎简单到可以在家里尝试。我拿了一个披萨锅,在锅沿两边打了几个孔,然后把它放在厨房的空水槽里,让它沐浴在清晨的阳光中。我把一个孔对准阳光,让光在水槽底部的下缘形成一个亮斑,然后打开了水龙头。水刚刚没过锅边,白色光点就开始移动,爬过锅,向水槽壁靠近。当水槽装满水时,太阳光至少折射了五粒大麦那么远,大约四分之一英寸。当我拔掉塞子,开始排水时,光斑也一点一点地往回缩。但要验证伊本·海赛姆关于垂直光线的观察结果,就比较困难了。要捕捉到垂直的阳光,你就得住在北回归线和南回归线之间,但即使在那里,一年里也只有两次垂直的光线。因此,我买了我能买得起的“最弱的光”——甚至连巴格达或开罗最富有的哈里发都不曾有过的光。我用一个五兆瓦的激光笔,向我的披萨锅直射一束红色光线。无论水槽里的水涨得多高,垂直的光线都不会发生折射。伊本·海赛姆还是正确的。
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——《华盛顿邮报》(The Washington Post)
★该书是科学和艺术史的巧妙结合。
——《柯克斯评论》(Kirkus Reviews)
★这是一本充满了伟大而迷人的人物的书,作者巧妙地呈现了每个人的个性和行为,却丝毫没有干扰到他讲述跨越千年的历史。
——《书单》(Booklist)