#2.1.1 古代文明积累（before 11世纪）

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电影机的前身是幻灯机，而幻灯机的诞生又依赖于多项人类科技文明的积累：如小孔成像、暗箱投影、反光镜、透光镜、制作技艺、研磨技术、人造光源等等……它们走过了漫长的岁月。

Before 前5世纪

前5-前3世纪

💬 视觉出射理论：眼睛发光才能看见？一套延续千年的错误光学基础……

• 在古希腊，许多哲学家都相信所谓的“视觉出射理论”（extramission theory）。
  • 如恩培多克勒（Empedocles，约前 495–前 435）和柏拉图（Plato，前 427–前 347）都认为：眼睛会向外发射某种“视觉射线”或“火光”，这些射线与外界物体或光线接触后，视觉才得以发生。
• 这一理论在随后一千多年里，对欧洲早期光学产生了深远影响：
  • 眼睛被理解为“主动照亮世界的灯”，而不是被照亮世界中的一个受光器官；
  • 很多关于镜子、星光、视觉速度的讨论，都围绕“视线射出”“视线接触物体”展开。
• 从现代科学的视角回看，它当然是错误的，但它反映了古希腊思想的一条典型路径：
  • 在神学与哲学占主导的时代，关于“看见”这样极日常的问题，往往通过思辨与神话想象来回答，而不是通过系统实验和解剖研究。
• 古希腊文明长期被视为欧洲古文明与哲学传统的源头，其光学和认识论思想至今仍被讨论；但也需要意识到：
  • 很多学说是在强烈的神学背景＋纯思辨框架下提出的，
  • 缺乏后来意义上的实验验证和量化方法，
  • 在光学这样高度依赖观测与实验的领域，便格外容易走向系统性的误解。
• 视觉出射理论既是后来阿拉伯学者（如伊本·海赛姆/Alhazen）和近代光学革命所要纠正的对象，也提醒我们：

  • 影像技术的发展，离不开对“光如何传播、眼睛如何工作”的长期纠偏与再认识。

🛠️ 古希腊的凹面镜取火

• 文献与后世研究表明，古希腊人在前 5 世纪左右也已经使用凹面镜取火。通过高度抛光的金属凹面将阳光集中在一点，以点燃火绒或祭祀用火。
• 在中国“阳燧”传统之外，提供了地中海文化圈中独立发展出“凹面聚光取火”技术的证据。
  • 虽然不能排除通过多重中介进行间接信息流通的可能，但在现有资料中尚未见到前 5 世纪中国与希腊在凹面镜技术上存在明确联系的证据，因此一般认为两地的取火镜传统主要是各自独立发展的结果。
• 这说明，在没有现代光学理论的时代，不同文明都通过实践发现：
  • 凹面镜可以聚光取火，
  • 平面镜适合照影与装饰，
  • 镜子既是日常器具，也是宗教与仪式中的重要“光之器物”。

🛠️ “燃烧玻璃”：文字记载中的早期透镜

撇开考古中那些“可能是透镜”的晶石碎片猜测，现存有文字记录、且指向透镜功能的最早材料，通常追溯到古希腊：

• 阿里斯托芬笔下的“燃烧玻璃”（前 5 世纪末）

  • 在喜剧作家 阿里斯托芬（Aristophanes，约前 446–前 385） 的《云》（The Clouds）中，人物对白里提到一种被称为 “燃烧玻璃”（burning glass） 的器物——用来聚焦阳光、点燃火种。这里的“燃烧玻璃”，基本可以确定指的就是一种凸透镜或透镜形玻璃体，通过折射集中太阳光，达到“放大热度、点火”的效果。

  • 这被视为关于透镜用途的最早确凿文字记载之一。

  • Aristophanes. (423 BC). Translated by William James Hickie. The Clouds(eBook). https://www.gutenberg.org/files/2562/2562-h/2562-h.htm

• 阿基米德与传说中的“燃烧镜”（约前 3 世纪）

  • 数学家 阿基米德（Archimedes） 被后世文献记载为：在战争中提出使用“燃烧玻璃 / 燃烧镜”集中太阳热量，烧毁敌舰。
    • 从技术上讲，可以通过多面抛光金属镜或弧形镜面实现类似效果；
    • 但这一故事更多保存在后世传说和较晚的文字记载中，真实性一直存在争议。
• 无论传说是否属实，它至少说明：在希腊—罗马传统中，人们已经清楚地把“透镜／镜面 + 聚光 + 火焰”联想在一起。

• 从“燃烧玻璃”到魔术幻灯：罗伯逊的奇妙转向

  • 有趣的是，到了 18 世纪末，“燃烧玻璃计划”曾在法国政府那里短暂回光返照：
  • 比利时出身的发明家、魔术师 艾蒂安–加斯帕·罗伯特（Étienne-Gaspard Robert），艺名 Robertson，曾向法国政府提出用巨大“燃烧玻璃”作为武器的设想，希望通过聚焦阳光毁伤敌舰（本质上是另一版“阿基米德重制计划”）。
  • 这一计划并未被采纳，于是罗伯逊把精力转向舞台与光学娱乐装置的研究，最终在巴黎发展出著名的 “幻影秀”（phantasmagoria）：
    • 多台幻灯机隐藏在幕布后；
    • 移动投影、缩放影像、叠加烟雾；
    • 制造出“鬼魂逼近观众”的动态视效。
  • 从“燃烧敌舰”的太阳火，到“吓观众一跳”的幻影光，罗伯逊的人生轨迹不动声色地完成了一次转向：

    • 把光从武器想象，转移到了影像与叙事的舞台装置上，成为后世幻灯表演、光学动画剧院的重要先驱。

🌀 “燃烧玻璃”既是透镜聚光能力的早期证据，也是从“实用／武器想象”转向“影像表演”的一个有趣桥段：它把折射、聚光和“用光讲故事”悄悄连在了一起，为后来的魔术幻灯、电影放映乃至动画技术准备好了光学舞台。

春秋战国：与古希腊平行、但完全不同气质的“光学传统”

前 5–3 世纪，中国正处在思想与制度都高度激荡的春秋战国、百家争鸣时代（约前 770–前 221）。和以城邦哲学为核心、神话与理性高度缠绕的古希腊不同，中国诸子百家的宗教与信仰体系并不统一，既有浓厚礼制与天命观，也出现了相当强烈的怀疑甚至近似无神论的声音。

在这一图景下，以 墨子（Mozi，约前 5–4 世纪） 为代表的墨家，被很多学者视为中国古代自然科学研究的先驱之一。其代表作 《墨经》（约前 4 世纪中叶成书）中，留下了世界范围内都相当早期、而且相当“理工科”的光学讨论。

📚《墨经》中的光学：从视觉机理到小孔成像

• • 与古希腊主流的“眼睛发射光线”视觉出射理论不同，《墨经》提出了更接近视觉入射理论的看法：概括为“目以火见”——不是眼睛放光去“抓住”物体，而是需要外部光（“火”）和“目”共同作用才能成像，已经隐约把“光从外来”这一点说了出来。
  • 在此基础上，《墨经》中还包含几项在技术史上非常醒目的内容：

    • 最早有文字记载的“小孔成像”与光直线传播

      • 通过“景，光之所煦若射……”这一段，对光线直线传播、小孔遮挡后景物倒置的现象做了高度凝练的描述：
      • “下者之景在上，高者之景在下”——指出成像是倒立的；
      • “足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下”——用身体遮挡不同高度的光，解释为什么影像会翻转；
      • “在远近有端，与于光，故景障内也”——已经意识到距离、孔径与光路之间的约束关系。
        这一整段，几乎可以被看作“小孔成像 + 光的直线传播”的组合教科书，是全球光学史上最早且相当清晰的一条记录之一。

    • 焦点原理的早期表述

      • “景到（倒），在午有端与景长，说在端”等语句，被不少研究者解读为对焦点与成像距离关系的朴素表述：物与屏之间的距离不同，影像的大小与清晰度也随之变化——这已经接近后世“焦点 / 成像距离”概念的萌芽。

    • 镜与反射的讨论

      • 《墨经》中还讨论了平面镜、凹面镜与镜面反射现象，说明墨家不仅在抽象逻辑和功利伦理上很“硬核”，在观测与实验层面也下过功夫。

📚《庄子》与“多重反射”的想象

• 约前 3 世纪，《庄子·天下篇》中出现了那句常被光学史引用的话：
  • “鉴以鉴影，而鉴以有影，两鉴相鉴重影无穷。”
• 用两面镜子相对，可以得到“重影无穷”的效果——这实际上就是对多次反射现象的形象描述。
• 虽然庄子关心的并不是几何光学，而是借此谈“道”与“万物互相映照”，但在技术史叙事里，它恰好证明：战国时期的思想家已经注意到两镜对照时影像成列延伸的效果，并且把它作为比喻资源。

墨家式“自然科学”为何会被边缘化？

• 可惜的是，以墨子为代表的这种重实证、重实践功用、强调技术应用的自然科学主义倾向，并没有在后世话语中占上风。
• 随着战国末至秦汉的中央集权确立、儒家正统地位的强化，墨家逐渐退出政治舞台，其典籍也大量散佚。对技术与工艺的态度，更多被浓缩为后来常见的几个关键词：
  • “奇技淫巧”：在经国大业面前，复杂精巧的技术常被贬为小道；
  • “市井娱乐”：很多利用光影、机关、动力的装置，被归入街头百戏与杂耍表演，而非“正经学问”。
• 这并不意味着中国此后就不再有杰出的工程与技术发明（恰恰相反，水利、机械、天文历法都持续发展），但在理论层面对光学、成像和视觉的系统追问上，诸子时期那种“哲学 + 科学”混合的开放氛围，确实难以再现。

同一时期，古希腊以思辨为主导，提出了影响千年的视觉出射理论；
而在遥远的东亚，中国墨家则在近似无神论、重功用的背景下，惊人地逼近了小孔成像、光直线传播和入射视学的正确方向——可惜的是，这些早期光学火花，并未在后世得到系统延续。

💬 亚里士多德：在正确观察与错误光学之间摇摆

• 古希腊哲学家 亚里士多德（Aristotle，前 384–前 322） 在《问题集》（Problemata）第十五卷中，留下了几条与小孔成像和视觉现象高度相关的记录，一方面相当接近后世的物理理解，一方面又深受当时错误光学观念的制约。
• 小孔成像与“孔越小越清晰”
  •  在讨论日食与影子形状时，亚里士多德注意到：
    • 通过小孔投射到地面的太阳像，会呈现圆形，而不随孔的形状改变；
    • 孔径越小，投射图像的边缘越清晰——这是对小孔成像＋光的直线传播非常准确的经验描述。
  • 这几乎就是针孔成像原理的朴素版总结，与中国《墨经》中关于“高下成景”“足蔽下光、首蔽上光”的描述形成了遥远的呼应。
• 余像与“视觉暂留”
  • 在讨论眼睛在强光后仍“带着影子”的现象时，亚里士多德也注意到：
    • 在看完强烈光源或高对比度物体后，眼前会短暂残留影像；
    • 一定时间内，视野里会出现“跟随”的色斑或轮廓。
  • 这可以视为对视觉暂留（afterimage）现象的早期观察——尽管他并没有用现代生理学的方式来解释。
• 仍未摆脱“物体自己发光”的错误光学
  • 尽管有这些相当精彩的经验记录，亚里士多德在整体光学理论上仍延续了古希腊的很多传统误解，例如：
    • 在部分段落中仍倾向认为物体自身发出某种“可见性”，
    • 或与当时流行的“视觉出射”思路纠缠，把“看见”理解为眼睛与物体之间某种“主动接触”。
• 从技术史角度看，他既是对小孔成像和视觉现象有敏锐观察的人，也是一个被时代光学框架限制的人。

📚 欧几里得：《光学》与几何光学的开端

• 古希腊数学家 欧几里得（Euclid，约前 330–前 275） 被普遍视为几何光学的开创者之一。他在《光学》（Optics）中首次系统地用几何学讨论“我们怎么看见东西”。
  • 仍站在视觉出射阵营
    在视觉机理上，欧几里得仍接受古希腊的视觉出射理论，认为眼睛发出视线射向外界，这是他在物理图景上的局限。
  • 对双眼视觉的早期认识
    他指出，我们看到的画面是 两只眼睛所见视图“融合”后的结果，已经意识到双眼视差与单一视觉体验之间的关系，可视为对双眼视觉的早期理解。
  • 把视觉问题几何化
    欧几里得的真正突破在于：
    • 以光线直线传播为前提，用射线和角度分析透视关系（物远则视角小、显得更小）；
    • 在几何框架下讨论反射现象，接近“入射角 = 反射角”的规律；
    • 区分平面镜与曲面镜成像，用射线图解释镜中像的位置和大小变化。
• 从技术史看，他一方面沿用错误的“眼睛放射线”设想，另一方面却创造性地把光与视觉转写成可用几何推导的问题，为后来的几何光学、透视学乃至绘画透视构图奠定了方法论基础。
• 总之，欧几里得把视觉变成了几何问题——物理解释未必正确，但几何光学的方法自此登场。

• 参考文献：Euclid. Translater by Burton H. E. (1945). The Optics of Euclid. Journal of the Optical Society of America. Vol35. Number 5, 357-372.

前3-前2世纪

待续……