古代光学的萌芽

华南师范大学 光学发展与人类文明 一至三单元思维导图，介绍了古希腊、古阿拉伯、中世纪欧洲、古中国，一起来看。

古代光学的萌芽

• 古希腊
  • 视光学探索的代表人物及主要观点
    • 眼睛入射说
      • 德谟克里特 提出
      • 视觉是由物体发射的微粒进入到人的眼睛所引起的
    • 眼睛发射说
      • 恩培多克勒 提出
      • 眼睛发射视觉线遇到物体 物体被看见 产生视觉
        • 逻辑理解：灯塔/手电筒发光照到物体→物体被看见→视觉
    • 柏拉图
      • ①融合发射说和入射说两种理论
      • ②强调光是形成视觉的最重要一项外在条件→可见光线
      • ③观点：可见光线和视觉线具有相同性质
    • 欧几里德建立 几何学研究范式
      • 著作《视光学》
        • 单纯的逻辑推理分析→采用图形对视觉现象进行数学抽象
        • 几何学思想→光与视觉原理的突破
      • 著作《反射光学》
        • 探讨反射现象
        • 球面镜焦点论述
        • 应用：凹面镜对准太阳点火 （案例：阿基米德保卫城市）
      • 视觉线的直线传播假设、单视锥理论
      • 研究特点
        • 对复杂的光与视觉问题的大胆数学抽象
        • 将一切直线与角度都有效的几何学结论→应用于光与视觉的研究
        • 7条基本假设→理论支点
        • “公设-命题”的演绎方式
    • 托勒密的补充观点
      • 折射理论
      • 连续视觉线分布
      • “视锥中心轴线”
  • 研究方法
    • 理性思辨
      • 自身感受/经验 → 推理分析
    • 几何学数理分析
      • 欧几里德 把视角作为几何参数
  • 光的初步应用
    • 水晶聚透镜、金属镜的制备
    • 透镜、面镜的特性分析与应用
• 古阿拉伯
  • 时代背景
    • 7-9AD 穆罕默德统一阿拉伯半岛 奖励学习科技 学者收集和整理古希腊、印度的科学哲学和医学典籍
    • 9世纪中叶 有两只分别以胡奈因和金迪代表的独立翻译团队
  • 主要理论研究
    • 胡奈因
      • 主攻希腊盖伦医学著作翻译，撰写眼科学著作《论眼十书》
        • 眼科医学+光学 学科交叉
    • 金迪
      • 翻译柏拉图、亚里士多德、欧几里德等人的著作，包括绝大部分希腊光学理论
      • 点分析原则
      • 对欧几里得著作《视光学》的回应
        • 著作《论视学》
          • 继承了欧几里德原本创制的理论科学，对其中认为不合理的论断提出了全新的解释和证明
        • 著作《更正》
          • 没有提出新观点，对欧几里德著作中的假设和命题逐一进行点评和修正
        • 回应示例“视觉线是直线”
      • 金迪的前期研究工作为11世纪伊本海赛姆引领的光学繁荣搭建了坚实的桥梁
    • 伊本海赛姆
      • 融贯阿拉伯200年视光学研究积累
      • 光线不再是抽象的概念，对应实际的光现象
      • 综合古希腊自然哲学、数学等学科的理论和方法 从具体基本的经验事实出发，“从头开始研究”
      • 整合视觉模型
      • 著作：7卷本《光学之书》
  • 研究方法
    • 数理分析
      • 定性分析
      • 定量实验和数学证明
    • 实验验证
      • 实验研究→经验事实→提出假设→形成结论
        • 伊本海赛姆
  • 研究意义
    • 阿拉伯人对古代眼科医学和光学的关注为古代光学新高潮的出现创设了条件
• 中世纪欧洲
  • 时空测算
    • 裸眼观天
    • 光直线传播原理
      • 立竿测影
        • 中国圭表
          • 确定方位
          • 确定时间
          • 划分季节：两分两至日
      • 小孔成像技术
        • 15-18世纪欧洲教堂的暗室日晷
          • 佛罗伦萨 圣母百花大教堂/圣玛利亚教堂
          • 博洛尼亚 圣佩特罗尼奥大教堂
          • 罗马 安杰利圣母堂
    • 不同形态时空测算载体
  • 建筑学应用
    • 欧洲教堂建筑
      • 古希腊 神性之光
        • 公元114年 罗马万神殿
      • 4-12世纪 罗马式教堂
        • 君士坦丁堡 索菲亚大教堂
        • 德国 亚琛主教堂
      • 12世纪中期后 哥特式教堂
        • 法国 巴黎圣母院1163
        • 法国 圣丹尼斯教堂 1145
        • 法国 亚眠主教堂 1218
      • 力学承重体系 窗阵（光区）设计 墙面装饰画VS彩窗玻璃
    • 大面积的彩窗玻璃
      • 金属微纳颗粒的光学特性
      • 示例
        • 法国圣丹尼斯教堂
        • 巴黎圣礼拜教堂
        • 巴黎圣母院
• 古中国
  • -前771年 远古到西周
    • 案例：“小孔成像”光学问题
  • 前770年-前221年 春秋战国
    • 最早《墨经》光学八条“景到，午有端”
    • 论知识、重经验的理性科学分析方法
    • 墨家表述特点
      • 概念具体、结论切实
      • 自然科学认识与实践经验紧密相结合
      • 逻辑缜密，具备理性科学分析特点
  • 前221年-960年 秦汉到五代
    • 唐，段成式《酉阳杂俎》“海翻则塔影倒
  • 960年-1368年 宋代到元代
    • 宋，沈括《梦溪笔谈》
      • 物理问题类比→推理（提出立论）→驳错误观点
      • 以主观感受联系客观世界
    • 元，赵友钦《革象新书》 “小罅光景”
      • 综合性、设计性的实验
      • 控制变量法、定性分析
      • 边操作、边实验、边推理、边分析
    • 元，郭守敬登封观星台
  • 小孔成像研究
    • 先后采纳了理性分析、主观臆测、问题类比归纳、综设性实验、实际应用等研究方法
  • 1368-1840年 明代到清代
    • 明，方以智《物理小识》
    • 清，博明《西斋偶得》
    • 清，郑复光《镜镜詅痴》
    • 16世纪 西学东渐思潮 中西思想方法交融，采用定性分析、定量比计算、几何和波动光学解释等方法