#2.1.1 古代文明积累

史前时代

前5-前3世纪

古希腊文明圈：

撇开无文字记录的透镜推测，已知最早关于透镜的确凿记载，是公元前424年古希腊喜剧作家阿里斯托芬（约前446—前385）的戏剧《云》中提到的“燃烧玻璃”。约公元前3世纪，希腊数学家阿基米德提出在战争中使用“燃烧玻璃”放大太阳热度，烧毁敌人船只。有趣的是，到18世纪末，发明家罗伯逊（Robertson，原名Etienne-Gaspard Robert）再次向法国政府提出“燃烧玻璃”计划，被拒后他专注于研究幻灯表演，成为幻灯动画剧院的开创者之一。

• 参考文献：
• Aristophanes. Hickie W J译. [EB/OL](2013-1-22).[2022-6-1]. https://www.gutenberg.org/files/2562/2562-h/2562-h.htm

古希腊哲学家恩培多克勒（约前495—约前435）和柏拉图（前427—前347）等都提出了基于所谓的“视觉出射理论”，认为眼睛发出光线从而视物，这种错误理论在接下来的十几个世纪中影响着欧洲光学基础。

古希腊文明一直被视为欧洲古文明代表，其哲学观点至今仍具影响力，但古希腊文明是建立在神学基础上的，当时很多学说出于思辨，而非实证，还夹带着神学传说，这在科学研究中很容易出错。

中华文明圈：

此时的中国恰逢思想和文化激烈辩论的百家争鸣时代（前770-前221），和古希腊最大的不同之处，是中国春秋战国诸子百家们的宗教和信仰体系并不统一，甚至出现无神论者。

如以墨子（前476—前390，或前480-前420）为代表的墨家，作为中国古代自然科学研究先驱，《墨经》（约前388年）明确指出了“目以火见”，即“视觉入射理论”，以及最早的“小孔成像”确凿记录，包括光的焦点和直线传播，也有关于平面镜、凹面镜和镜反射现象的描述。

“景到（倒），在午有端与景长，说在端”
“景，光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光，故成景于上，首敝上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景障内也”
——《墨经》

《庄子·天下篇》（约前300-前233）中也记载了光在两个镜字之间反复反射的现象。

“鉴以鉴影，而鉴以有影，两鉴相鉴重影无穷。”
——《庄子·天下篇》

可惜的是，墨家主导的自然科学主义并不合适当时的封建集权，随着墨家退出历史舞台，科技发明在接下来很长的一段时间里被当作“奇技淫巧”“市井娱乐”……

古希腊哲学家亚里士多德（前384-前322）在《问题·十五》中记录了小孔成像的现象，指出洞越小，图像就越清晰，而不管小孔的形象为何，通过的光总是呈现圆形的；在讨论余像时，提到了“视觉暂留”的现象，但也提出了诸如人可视物是因为物体本身会发出光等错误的光学理论。

被誉为几何光学开创者的欧几里德（约前330—前275）著《光学》一书，虽然也赞同视觉出射理论，但指出我们所看到的图像，是由两只眼睛所看到的不同的图像“融合”而成的（双眼视觉），利用几何学讨论“透视”理论，指出光的直线传播并提及反射定律，对平面镜和曲面镜展开研究。

前3-前2世纪

古代镜子以青铜、铜、银或其他金属制作，后来，一种被称为“高锡青铜”的合金被用于制作镜子，其反光和颜色还原度比以前的镜子更好，为光学研究提供了更好的条件。这种合金的确凿起源虽难以考究，但可能与中国的青铜镜“粉以玄锡”的处理技术有关，能提供更明亮和清晰的反射，博物馆收藏的汉唐古镜多有检测到含高锡的薄膜表层，西方文献资料中关于高锡青铜的信息大多描述为1世纪左右在中国出现。高锡青铜后来成为精密光学仪器的重要反射镜原料，直到镀金玻璃等更现代的材料出现。

“明镜之始下型，朦然未见形容，及其粉以玄锡，摩以白旃，鬓眉微毫可得而察。”
——《淮南子·修务训》（西汉刘安王，前2世纪）

前1世纪

公元前1世纪，透镜可能已经被罗马人用作纠正近视的眼镜。

1世纪

随着吹制玻璃技术的发明，玻璃镜子开始在黎巴嫩发展，但早期玻璃镜制作方法会造成明显的图像扭曲，实用性不高。

希腊数学家海伦（生卒不详，活跃于约62年前后）在其著作《反射光》中描述了凹面镜、凸面镜和平面镜，是已知最早关于希腊镜子的文字记录。他用几何方法研究了平面镜反射，证明入射和反射角度相等。

2世纪

约160年，希腊数学家克罗狄斯·托勒密（约90-168）的《光学》一书，研究了光线在不同介质中的折射角度，但他可能调整了测量结果以符合其折射角与入射角成正比的错误假设。

托勒密也解释了双眼视觉的现象，将错觉的成因分为光学因素或判断性因素，探讨过视觉暂留现象，描述一个有不同颜色的陶工轮子，在快速旋转的时候颜色会混合成一种，轮子上的圆点看起来像圆圈等。其研究在17世纪以前欧洲和阿拉伯地区很有影响力。

• 参考文献：
• Lloyd  G E R. 亚里士多德之后的希腊科学[M]. 纽约: 诺顿, 1973: 131–135.
• Ross H,  Plug C. 尺寸恒定和尺寸错觉的历史 [M]// Walsh V , Kulikowski J 编. 知觉恒常性:为什么事物看起来像它们那样. 剑桥:剑桥大学出版社, 1998: 499–528.

5世纪

随着罗马帝国的没落，欧洲进入所谓的“黑暗时代”，自然科学研究备受打压。

6世纪

中国进入“隋唐盛世”，经济繁荣和思想开放为自然科学提供了物质保障，但各种技术门类被排除在科举制度之外，技术研究依靠被视为劳动者的工匠们承担。隋唐时代关于光学的研究更多集中在各种装饰性灯具的发明与制造上。始兴于隋唐的“灯会”，灯轮、灯树、灯楼、灯笼、灯台、影灯、水灯、孔明灯等，成为世人对大唐盛世的经典印象，也可能是最早的光影艺术节。虽然工匠大师们作出了大量贡献，但他们的传承习惯也容易导致重要技艺“失传”，以至于我们如今只能从文人墨客的华丽诗句中猜想其科学原理和机械结构。

8世纪

弃官隐居的诗人张志和（732—774）在其《玄真子》中亦提及视觉暂留现象，指带有余火快速轮转之时，看上去就像一个连续的环，也谈到光与影的关系、凹镜成像等光学内容。

9世纪

阿拉伯哲学家肯迪（Al-Kindi，约796年—873）开发了一种理论，认为“世界上的一切，都会向各个方向发出射线，充满整个世界”。他认为亚里士多德的光学观点并不完善，而欧几里得基于几何模型的光学理论（即几何光学）更占优势。肯迪的论文后来被翻译成拉丁文，成为影响欧洲现代光学启蒙的重要阿拉伯文本之一。

参考文献：
Lindberg D. 从肯迪到开普勒的视觉理论[M]. 芝加哥: 芝加哥大学,1976: 19.

10世纪

伊斯兰黄金时代活跃在巴格达的数学、物理学家伊本·萨尔（Ibn Sahl，约940年—1000年）研究了曲面镜和透镜是如何弯曲和聚焦光线的，提出了一个在数学上等同于“斯涅耳定律”的折射定律（入射角正弦与折射角正弦成固定比例），用于计算当光线聚焦在某一点上时，透镜或曲面镜需要的形状，为透镜制造奠定基础。但此成果当时并未被广泛传播，直到17世纪由威理博·斯涅尔（1580-1626）再次发现。

参考文献：
Rashed R. 人造塑料的先驱: 伊本萨尔的燃烧镜和透镜[J]. 艾西斯(Isis), 1990, 81(3): 464–91.