放大镜和望远镜：2000多年前就有了吗？

在一片公元前5～前4世纪的希腊彩陶罐的彩绘残片上，呈现了迄今为止最有可能的古代望远镜证据。

科学外史II（15）

关于伽利略在1609年初次用望远镜发现了月面环形山、金星位相、木星卫星等新天象的故事，早已众所周知深化人心，但是随着“专业水平”的不时加深，这个故事就会加上越来越多的限制。

例如很多人还会模含糊糊地以为望远镜是伽利略发明的，后来知道不是，伽利略只是最先将望远镜用于天文观测；再后来以至知道有一个人在伽利略之前11天也将望远镜指向天空，但他没有像伽利略那样懂得天文学并写出《星际使者》一书（Sidereus Nuncius，1609）来报道自己的天文发现，也就是看着玩玩而已。

但是望远镜到底是什么时分呈现的呢？有人花了好多年的功夫，以惊人的毅力证明望远镜早在2000多年前就曾经有了！这是一个相当有趣的故事，固然听上去有些新奇。

从古代透镜的故事开端

最基本的望远镜其实十分简单，只需两手各持一块适合的双凸透镜，一前一后，将它们和被观测目的成三点一线，假如两块透镜之间的距离调整适合了（其实就是调焦过程），你就能看到被观测目的的放大成像（不外是颠倒的）。假如嫌这样双手并用省事，只需将两块透镜装置进一组套管中，就成为一具单筒望远镜了——就是现代影视作品中经常出往常海盗头子手里的那种。

于是问题就转移到透镜上来了。透镜能够分红5种，如图1所示，依次是平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜、双凹透镜、凹凸透镜。我们的故事暂时只需触及其中的平凸透镜和双凸透镜两种。

不要以为透镜是现代光学的产物，事实上它们在古代世界早就为人所知，并且普遍呈现了。例如在中国南唐道士谭峭（活动于公元10世纪早期）的著作《化书》中有“四镜”之说，据物理学史专家考证，四镜即四种透镜，被称为圭、珠、砥、盂，分别对应平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜、凹凸透镜。

透镜在西方呈现得更早，也更多。英国科学史教授坦普尔是一个有学问的“好事之徒”，往来的人物中不乏名流，好比科学史名家李约瑟、普赖斯，科幻大家克拉克、阿西莫夫等人。在一次饭局中，克拉克谈到“古代技术学问展开到了令人难以置信的水平”，普赖斯就说起不列颠博物馆有一件亚述时期的群居网工艺品，十分奇特，不知用处。坦普尔事后真跑去博物馆看了，发现这竟是一块群居网磨制的平凸透镜——实践上就是一个放大镜。透镜出土于1849年，是在亚述王萨尔贡二世（公元前722～705在位）的宫殿遗址中发现的。2700年前居然曾经有了放大镜？这让坦普尔十分震动，他一头扎进了有关古代透镜的出土文物和文献记载的迷宫之中。

“镜片，四处是镜片”

坦普尔的措施是依据考古文献提供的线索，满世界造访各地博物馆。结果他发往常许多博物馆的馆藏文物中，都有不同时期的古代透镜，致使于他慨叹道“镜片，四处是镜片”。这些镜片中以具有放大作用的平凸透镜居多，但他还有更多的发现。

例如在德国波恩的一个小博物馆中，有一个中空的玻璃球，上面有一个小孔，它被以为是古人寄存化装品的器皿。但坦普尔将水从小孔注入球中，球就变成了一个放大镜，事实上它成为一块双凸透镜，由于平凸透镜和双凸透镜的凸出部分，原本就是球面的一部分。更巧妙的是，注入这个玻璃球中的水，在正常状况下，哪怕将球倒置，也不会再流出来了，人们以至能够将注了水的小球放入衣袋中随意携带（这是由于水的名义张力在起作用，只需在小孔中插入针状物，水就会顺着针状物流出）。

这样的玻璃小球在古代世界并不稀有，由于它还有一个巧妙的作用，就是能够用它来聚焦阳光点燃易燃物品，所以它又被称为“点火球”。用双凸透镜汇集阳光点燃物品是现代中小学生喜欢的物理实验之一（笔者小时分常和小同伴们用双凸透镜的聚焦点追逐蚂蚁，不一会儿蚂蚁就会化成一缕白烟）。中国古代早就知道“阳燧”能够用来取火，而谭峭《化书》中“四镜”都是依据透镜的外形命名的，其中双凸透镜的名字恰恰就是“珠”，这绝非偶尔，固然规范的双凸透镜并不做成球状。

这种兼有放大和点火作用的中空玻璃小球，在古罗马作家老普林尼和塞内卡的作品中都提到过。用透镜点火的情形，以至出往常公元前5世纪的雅典滑稽戏剧《云》中，剧中一个角色向苏格拉底说，他恨不得用“美丽的透明宝石”将书吏手中的罚款文书烧个洁净，苏格拉底正确地指出那是群居网镜片（hyalon）。

坦普尔这种满世界造访，寻觅各种各样证据的做法，原是西方“民科”普遍采用的措施，当年冯·丹尼肯的书和电视片《众神之车》鼓吹外星人早已来过地球、英国退役潜艇艇长加文·孟席斯的著作主张中国舰队1421年就发现了美洲，都采用了同样的措施。

要从措施论上为他们的做法寻觅合理性，也是能够的——那些藏品原先在各个博物馆中是被分别归结在各个主题或背景之下的，这些归结看起来也都是合情合理的。而往常“民科”的做法，是将这些藏品从原先各自的主题或背景下“解放”出来，共同建构出另一个新的主题。思索到先前的各个主题也都不可避免地有着或多或少的建构性质，那么建构一个新的主题又有什么不能够呢？

这个希腊陶罐上的人在干什么？

从萨尔贡王的放大镜片，到兼有放大作用的“点火球”，基本上能够肯定，在东、西方的古代世界，都早就有了平凸透镜和双凸透镜，古埃及人的放大镜片以至能够追溯到公元前3300年。那么，我们离望远镜还有多远呢？

研讨古代玻璃问题的英国学者艾伦·麦克法兰以为，将两个有放大作用的注水玻璃小球一前一后对准察看目的，就有可能取得目的的倒立放大成像。这并不是一个在古代世界难以想象的场景，特别是在古代那些玻璃制造中心。

坦普尔在古代文献中也发现了更多的千丝万缕，据记载，公元13世纪的罗吉尔·培根在牛津曾制造过一架望远镜，而在他的著作中讨论到望远镜时，竟说古罗马的尤里乌斯·凯撒就有一架望远镜——不外培根的这个说法在罗马作家的传世作品中尚未找到旁证。

但是图像能够提供更多史料。在一片公元前5～前4世纪的希腊彩陶罐的彩绘残片上，呈现了迄今为止最有可能的古代望远镜证据（见图2），这片彩陶是1955～1960年在雅典卫城南坡的神庙遗址挖掘出来的。图中的人在干什么？解释成他在运用一具单筒望远镜是十分合理的（要解释成他在干别的事情，固然也不是绝对不能够，但显然需求加上某些匪夷所思的假说才行）。

所以笔者往常同意的结论是：放大镜和望远镜2000多年前曾经有了，以至可能在更早得多的年代就有了。由于即便不了解望远镜的光学原理，古代的能工巧匠依旧有很大的机遇造出一架有实践效果的单筒望远镜。

（作者系上海交通大学讲席教授，科学史与科学文化研讨院首任院长）