孤山——黄帝铸鼎之地 - 草稿
孤山——黄帝铸鼎之地
陈振民
《史记 孝武本纪》曾有“黄帝采首山铜,铸鼎于荆山之下”的记载。
名叫荆山的山,湖北、安徽、河南、陕西都有,而《史记》这儿说的荆山,经我的研究,则应是山西万荣的孤山。
不过首先提出这一看法的并不是我,而是万荣荆村已故老人王宗序先生。鉴于史载黄帝曾到古汾阴今万荣河汾交汇处的陆岛脽上祭祀后土(见《平阳府志 卷十》、《蒲州府志 卷二十三》),而这位后土的人格原型学界已共识为女娲;又鉴于鼎是古代祭祀时用作烹煮牺牲的的金属器皿,故他在《汾葵与宝鼎》一文中说,黄帝到脽上祭后土女娲要用鼎,鼎由铜铸,附近古名首山的中条山产铜著名,而孤山又位于脽上与中条铜矿中途,故黄帝在中条山采铜于孤山铸鼎,再带到脽上祭祀后土女娲最合理不过。他还根据《史记夏本纪》说的“道(导)九山: 汧及岐至于荆山,逾于河”之语,在黄河流域的晋、陕、豫数了九个山,说孤山即最后一山,故孤山即“汧及岐至于荆山”的荆山。既然孤山即荆山,那么黄帝铸鼎的荆山也就是孤山了。
但他这样说有个大问题——抛开了夏禹在全国治水的大格局,未看到所谓“道九山”即在全国开通九条山间水路。
《史记夏本纪》在这方面的原文是:
“道九山:汧及岐至于荆山,逾于河;壶口、雷首至于太岳;砥柱、析城至于王屋;太行、常山至于碣石,入于海;西倾、朱圉、鸟鼠至于太华;熊耳、外方、桐柏至于负尾;道嶓冢,至于荆山;内方至于大别;汶山之阳至衡山,过九江,至于敷浅原。”
显然,“道九山”三个字的的意思,是对全国大范围内的九条山路体系的开导。而王老却只从黄河沿岸强数所谓九座山,并对个别山名有所改变,这就大差了。所以他的研究被有的学者予以否定,并另行主张黄帝铸鼎之地当在河南灵宝,因那儿也有荆山及铸鼎之说。
我认为王宗序先生对“道九山”的理解及论证方法固有严重错失,但其关于《史记夏本纪》这条资料所说的荆山实即孤山的终极观察,还是应予赞成。因为我想到,不用其法论证,而专注于这条资料中的“逾于河”三字,也能得出“荆山即孤山”的结论。理由如下——
汧与岐二山均在陕境,其境固然也有荆山,但“逾于河”三字却否定了“至于荆山”的荆山即陕境的荆山。原因是按全句之意,“逾于河”三字是对荆山地望的说明性文字,亦即括号里边的文字。现不妨将此句重新标点如下:
“ 汧及岐至于荆山(逾于河)。”
这样,其意思就明显是说“至于荆山”的荆山是指过了河的荆山。而从地图上看,汧与岐均在陕西中部,往东曲折延伸至河——即黄河(1)——对应的正是山西运城地区的临猗与万荣一带,从这里过了黄河,正好能看到迎面之山唯只万荣孤山。所以荆山即孤山。
倘使一定要说此荆山即陕境的荆山,那么陕境的荆山既为汧歧二山之间水路延伸的终至之处,后边何必有“逾于河”三字?而且“逾于河”之后,再无其它地名坐实其所至,此路岂非茫无所向且渺无所限了?这明显不合《史记夏本纪》所载的大禹治水规划。
倘使又认为“逾于河”是指大禹本人行动,但原文却无大禹过河之后下步奔向的行动,岂非又止步不前了?续后的诸条治水路线又如何去开?
还有,《史记夏本纪》所载大禹的另一治水路线,在表述上与上述“汧及岐至于荆山(逾于河)”类同,谓之“太行、常山至于碣石(入于海)”。这“入与海”意即这条水路要“至于碣石”,就须“入于海”,因为碣石位处渤海沿岸之处(见《水经注》和《中国古代地理名著选读》)。所以“入于海”三字也是括号中解释“至于碣石”的。若是把它看成大禹本人行动,他既已把路线开到碣石了,还“入于海”干什么?没必要啊!
这样参照分析,两者道理相同,故上述“逾于河”三字必系括号中解释水路所至的文字。古时文字没有标点,我们现在应深入体会古人文意而还原其本来的内涵。
如此务实分析一番,前文所谓过了河的荆山就必指孤山。
那么,孤山位处万荣这个黄土高原,它有可能通水吗?很有可能。古今地形地势因地壳运动而有一定变化已是常识,故洪荒时代与现在的地貌大有不同。大禹治水已说明当时水漫四野,孤山半腰有的沟崖横面至今还能见到水滤层,从下至上的大石层、碎石层、粗沙层、细沙层沉淀分明,曾引起游客慨叹: 这地方竟也发过大水! 读过著名《山海经》的人,对此种状况当不惊奇
这里还须说到的是,前边所列的“道九山”的九条山间水路中,有一条是“道嶓冢,至于荆山”,嶓冢是陕南一山,它所“至于”的“荆山”之后再无说明性文字,所以应该即陕境的荆山;也正因它的存在,“汧及岐,至于荆山”的“荆山”,就与它成了两个荆山了,《史记》作者司马迁为了不使读者头脑中产生两个荆山实即一山的误会,便特地将“汧及岐,至于荆山”的“荆山”加了“逾于河”的说明,意即此荆山乃过了黄河之荆山,非陕西境内之荆山也。这正是司马迁构思的精细之处。这种精细,又是说明我的认识的一条有力旁证。
说此荆山必指孤山,还有一个理由是:《山海经中山经》有句云“荆山之首曰景山”,而孤山正与景山有关。孤山顶峰法云寺曾出土清代康熙年间古碑一座,碑文有句曰: “孤峰,《山海经》云景山是也。”据查《山海经》所云“荆山之首曰景山”本指湖南保康而言,但山西万荣之孤山既有景山之称,山根又有荆村、荆淮二村都带荆字,其况与湖南保康类似,说明两者有一定联系。尤其学术界关于《保康关山千家坪——荆山之首景山》的研究纵述中提出一个重要观点: “荆山为四方所宗”,这就更说明了保康荆山与全国各地荆山的源流关系。当然,这并非指保康荆山实体脉系的延伸,而是指其名称的流布。而根据惯例,这种名称流布的根本原因,应是其本土跑到各地的移居者,缘于不忘故园,通过以李代桃的方法,将移居地的山名予以改称的结果。据有关研究资料,秦汉时期是水灾高发期,竞达119次之多,汉高后三年(前158)夏,江水汉水溢,流民4000余家。汉代共移民120余万,光是汉武帝有一次就北移10万难民。保康地势甚低,全县大小河流248条,长江支流沮河、南河、蛮河穿越其境,每遇发水,必出洪灾。此际大量难民或自发逃荒,或由政府组织,都往高处的北方走。最远二三千公里,直至黄河河套一带(2)。在这种情况下,山西万荣这一黄土高原自然成其选居之地;孤山之地尤高,当为首选。在此定居后,他们出于对故土的怀念,便将老家的景、荆山名冠于孤山上下了。这便是山的首峰名景山,山之整体即荆山的原故。山根荆村、荆淮两个带荆字的村落,当即古时荆楚移民聚居地之遗存。孤山周围竟还有阎景、西景、东景、南景诸村都带景字,应当也与保康当年的移民有关。
至此,《史记孝武本纪》的“黄帝采首山铜铸鼎于荆山之下”一语中的荆山系指万荣孤山,万荣孤山乃黄帝为祭祀后土女娲而铸鼎之地,自为水到渠成之结论了。
哪么,孤山有没有关于黄帝的遗迹呢?有,孤山东坡下半腰柏林庙旁的“昆仑台”就是。优秀“社科”期刊《社会科学论坛》在北京大学著名教授陈平原主持下,于2017年2月发表了上海学者张远山的文章《昆仑台传播史——解密华夏核心奥密:昆仑之谜》,据该文研究,“昆仑台”实即伏羲与女娲测日影、观天象之台,黄帝曾经“仿建”而用于祭祀。上为“圆形三层”,“上有楼…拜祠上帝”;下为“方形三层”,“祠后土于下房”。孤山“昆仑台”县志有载,并有若干古代文人吟咏(见民国版《万泉县志卷之六与卷之八》),《山西通志 山川考》也记道: “ 孤山,在县南二里 … 山东南之巅有古祠焉。祠下有台曰昆仑。”其遗址在孤山柏林庙南面偏下。这,应该就是黄帝铸鼎之地了;所谓“祠后土于下房”,则应是铸鼎成功之后在此先行试祭,而后又到脽上正式祭祀(3)。《山西通志山川考》对这种祭祀又记了一笔: “ 汉建武九年,光武亲幸,登是台而祀之。 ”再后,昆仑台的“祠后土”就如各地后土庙一样,成为乡民祭祀之所了。
至于有的学者说河南灵宝荆山也有黄帝铸鼎的遗迹和故事之类,我觉得应视为人们对古圣先贤事迹的多元信仰与其地好事者率先作为所致。诚如后土与关公之庙宇在各地也多有所见一样。而且,鼎在古代是用于祭祀的,黄帝于首山(中条山)采铜,到孤山铸鼎,最后带至脽上祭祀后土,无论在地望上,还是在用途上都最合逻辑,因而最有说服力。而灵宝荆山所谓的铸鼎却是图了为民煎药治病;何况据其传说,鼎刚铸成黄帝就升天了,并未给民治病。灵宝附近虽亦有首山,并被称为黄帝采铜之处,但此首山史上向非产铜胜地,著名八大铜乡并无其名,而亦名首山的中条山铜矿却赫然在八大铜乡之列(4)。这些都说明黄帝于中条采铜、孤山铸鼎、脽上祭祀后土女娲之说,较之灵宝铸鼎之说,在理据上显然更胜一筹。当然,从这类多元信仰有利于培育人们道德观念上考虑,我们也不否认灵宝铸鼎之说的社会价值。由于现实中消费黄帝铸鼎传说的群体有所不同,两地如能强化自身传说的个性,使之在发展上有鲜明的差异,实现各自价值的最大化,就能满足不同消费者的需要。
在这方面很引人深思的是: 我们若能仿效灵宝先贤在这种敬祖设施上捷足先登的作法,也在孤山的昆仑台周围营造起具有自己特色的黄帝铸鼎的纪念性建筑,想来对弘扬尊祖重土的后土文化,对增强后土旅游事业的市场吸引力,无疑是有深远的现实意义的。
注:
(1)古籍所谓河,只要前边不带其它主词或定语,均专指黄河。释见《辞源》、《词海》。
(2)见《防灾科技学院学报》2010年6月版所载《秦汉时期水灾与荒政述论》和百度网。
(3)据张远山之文的研究,昆仑台在其它一些地方也有,这应该是后土与黄帝信仰在社会上泛化的表现。作者研究的也是这种普遍现象。由于孤山的昆仑台与后土女娲居地脽上及后土祠同在汾阴境内,相距最近,而黄帝到汾阴脽上祭祀后土又是最早的祭祀,故孤山昆仑台应是最初始的昆仑台。
(4)百度网说中国著名八大产铜地是——
云南铜业(集团)有限公司
江西铜业集团公司
铜陵有色金属(集团)公司
金川集团有限公司
大冶有色金属公司
中条山有色金属(集团)公司
白银有色金属公司
烟台鹏晖铜业公司
201888——1115
作者系1937年生,万荣人大退休干部,中国国学研究会研究员,后土文化研究会副会长,《后土文化》杂志原主编
手机: 13293994415
地址: 万荣县警苑小区一号楼一单元二层东
作为一名无私奉献的老师,就不得不需要编写说课稿,说课稿有助于学生理解并掌握系统的知识。怎样写说课稿才更能起到其作用呢?以下是我整理的《光的直线传播》说课稿,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
《光的直线传播》说课稿1一、教材分析
1、教材的地位和作用
《光的直线传播》是八年级物理上册第四章《光现象》第一节的内容,光的直线传播是重要的光学现象,是几何光学的基础,同时又是研究光的反射和折射现象的必备知识。光的直线传播现象学生比较熟悉,也比较感兴趣,通过对现象的分析,培养学生密切联系实际,运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力,更重要是激发学生学习兴趣,提高科学素质。本节教材让学生认识光的直线传播现象和初步规律,是为以后几节课学习活动进行充分准备。
2、教学目标
根据《课程标准》的要求和本节教材内容及学生已有的认识基础,我确定本节的学习目标如下:
(1)知识与技能
①能识别光源,知道光源分为人造光源和天然光源两类。
②了解光的直线传播,能列举光的直线传播在社会生活与生产中的一些应用。
③了解光在真空中的传播速度
(2)过程与方法
①通过实验探究,认识光在空气、水和玻璃等均匀介质中传播的特点。
②观察演示实验“光在不均匀糖水中的路径”,启发学生归纳总结得出光沿直线传播的条件。
(3)情感、态度与价值观
①在实验探究中体验学习物理的乐趣,并在实验过程中学会与他人合作与交流。
②应用“光沿直线传播的规律”解释一些简单的自然现象,解决一些实际问题,意识到光的世界既神奇美丽,又有规律可循,而且利用这些规律能帮助人们更好地认识自然,改善生活质量,提高工作效率。
3、难点和重点
根据新课程标准的要求,及教材内容和学生学习的实际确定:
(1)重点:光的直线传播。(2)难点:用光的直线传播解释现象。
二、器材的选择
1、选择依据
丰富的教学用具及设备,提高了训练密度及广度,使教学过程从枯燥到有趣,从抽象到形象,进行课堂演示实验并利用计算机多媒体辅助教学,不仅提供了大量的教学信息,使学生在生动形象的环境中,得以迅速理解和掌握物理规律,激发学生们的学习兴趣,调动他们的主动性,从而达到提高课堂教学效率的目的。
2、教学器材: 水槽 激光笔 水 牛奶 烟饼 镊子 烧杯 滴管 纸杯 蜡烛 火柴 玻璃砖
三、教法和学法
1、教法
本节是学习光现象的一个开始,是以后学习光的反射及折射的基础。针对素质教育对学生能力的要求,本节采用观察分析,启发式教学法。体现“学生为主体,教师为主导”的教学思想。通过实验演示,观察分析,启发对比,总结归纳得出规律。在课堂上通过教师的引导,让学生进行演示实验和计算机的模拟实验的观察,使学生在头脑中有清晰的表象,以具体生动的感性认识为基础掌握知识,而不是生硬地死记硬背,同时在观察中培养能力,开展思维训练重视知识的应用,理论紧密联系实际。
2、学法
学生是教学活动主体,要使学生从“学会”转化成“会学”,教师在教学中要注意学生学法的指导,根据本节的内容特征,教师在做好演示实验时,引导学生如何去观察实验,同时要尽可能让学亲自动手实验,训练学生的动手能力,并由他们自己总结和发现规律。
四、教学流程
教学中以了解、学习研究物理问题的方法为基础,掌握知识为中心,培养能力为方向,紧抓重点突破难点,具体设计如下:
(一)创设情境,引入新课
播放一组与光现象紧密联系的优美和视频:影、倒影、水面下(视深变浅)物体,霞光万道、晨曦中穿透树林的道道阳光、白光通过三棱镜的色散、彩色的肥皂泡、北极光……最后将画面停在“节日夜空中的多彩的激光”直指本课的主题。让学生欣赏绚丽天象的同时认识到大自然中有许多光沿直线传播的例子,由此进入这节课的学习。
(二)自主探究,学习新知
1、探究光的直线传播的条件
①引导学生应用桌面上的器材,通过实验探究得出:光在空气、水、以及果冻这些介质中沿直线传播,但在两种介质的界面上要发生偏折。
分组实验,然后小组间交流实验结果。(以学生为主体,充分让学生自主探究,符合教学规律,体现了物理学科的特点。)
在学生汇报实验现象和结果的基础上,引导学生归纳得出:光在空气、水、果冻、玻璃中沿直线传播;但在两种介质的界面上发生了偏折。
②教师演示光在非均匀糖水中传播的实验。得出光在同种非均匀介质中路径发生弯曲。
2、光线
展示生活中光沿直线传播的,学生想象光线的形象。
引导:为了直观的描述光的传播路径和方向,我们用一条直线表示光的传播路径,用箭头表示光的传播方向,这样的带箭头的直线称之为光线。
强调:光线是为了方便描述光的传播路径和方向而引入的一种描述手段,是假想的。
3、应用
(1)影子的形成
投影展示影子的形成原理。
引导:a 光在同种且均匀介质中沿直线传播;b 不透明物体光不能通过。
原理:光在同种且均匀介质中沿直线传播,遇到不透明物体,在物体后面形成一个无光的黑暗区域。
(2)小孔成像
学生利用课前准备的实验器材完成课本P70“想想做做”,在班级进行展示,观察小孔成像现象,交流小孔成像的特点。(训练了学生动手能力,培养了观察能力和分析问题的能力。)
利用利用动画展示小孔成像,画小孔成像原理图。
归纳小孔成像特点:像与物相反;实像。
(3)日食、月食
多媒体课件动画展示日食、月食原理图,引导学生分析。
(4)学生列举生活中应用光的直线传播的实例,并进行解释。(培养学生用物理知识解释生活现象和解决实际问题的能力)
4、光速
(1)学生阅读教材,了解光的传播速度,光在不同介质中传播的速度不同,在真空中的速度最大,为30×108m/s。(培养学生自主学习的能力。)
(2)学生回忆声音的传播速度情况,将光的传播速度与声音进行对比。
(三)归纳总结,应用提升
学生谈本节课的收获。(改变以往教师口头总结学生心不在焉的情况,由学生极积主动说、谈、想,为后续的学习作好准备。)利用多媒体课件展示习题,学生作答。(培养学生用物理知识解释生活现象和解决实际问题的能力,达到学以致用的目的。)
《光的直线传播》说课稿2课题:
光的直线传播
课型:
新授课
教学目标:
能理解光沿直线传播及其应用;能理解常见的光沿直线传播的现象;知道光速是3×108m/s。
过程与方法:
初步形成发现问题,形成课题,建立假说,检验论证,评价发展的思维程序;观察光在空气、水中传播的实验现象,了解实验是研究物理问题的重要方法。
情感态度与价值观:具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理;通过阅读相关资料,感受我国古代科学的伟大成就,增强对中华民族的科学文明的自豪感。
重点:
光的直线传播的探究过程以及光速的应用。能解释简单的光直线传播现象。
难点:
光直线传播规律的得到及解释光直线传播现象。
教学准备:
卫生香(或有烟蚊香)、一空烧杯、一装有水(滴有少量的牛奶或豆浆)、火柴、蜡烛、玻璃砖一块
教学过程:
第一课时
教师:提前2-3分钟到教室,用投影仪投影以下文字“激光直射人眼时,会对眼睛有损伤,实验前、后及实验中绝对禁止激光直射自己或他人眼睛!”提出问题引入活动:同学们在小学或更早的时候做过手影游戏吗?
今天让大家回到童年,重温儿时的欢乐,谁先来试一试?
教师:大家说他们的表演精彩吗?
由活动引入问题:我们欣赏了这几位同学的惟妙惟肖的表演,你能提出与这一现象有关的问题吗?(思考了一下)
1、光的传播〖活动〗点燃一支蜡烛,用硬纸片遮住,(能/不能)看到烛光?在硬纸片上开个小孔,(能/不能)看到烛光?〖质疑〗为什么开个小孔后不是所有人都能看到烛光?坐在什么位置的同学才能看到烛光?〖思考〗通过这一现象可以知道光是怎样传播的?
教师:刚才大家提出了好多想要知道的问题,所提的问题都很好。我们今天不可能全把它们研究完,选出其中的两个来共同探讨一下。
2、影是怎样形成的?
4、影为什么会随手形的变化而变化?大家猜想一下形成影的原因是什么呢?
教师引导鼓励:如果在流动的水中插一竹竿,水能绕过插在水中的竹竿而向前流动,光能否像水那样绕过吗?
教师:如何证明你的猜想呢?
教师:介绍大家桌子上的器材有导向地介绍:卫生香(或有烟蚊香)、一空烧杯、一装有水(滴有少量的牛奶或豆浆)的烧杯、玻璃砖一块、火柴、蜡烛、激光笔、三个开有小孔的硬纸板、夹子(大的三个或小的六个)、一根细线,要求用桌上提供的器材寻找你的证据。
教师引导:太阳光射进教室时,此时我们看不到光,设想一下,用扫帚将地上的灰尘扫起来,还看到吗?
教师引导:自然界中大的天文现象……
教师:用投影仪演示日、月食的形成过程(因陋就简,形象直观),并投影出它的解释图。接着说明其应用——“夏、商、周断代工程”
过渡:我国古代对光的这种传播规律早有记载,最早的是4世纪《墨经》记述了一种叫小孔成像的现象。下面我们重温一下古人观察到的现象。
教师:除上述记载外,我国宋代博学家沈括有一部科学巨著,被英国的李约瑟称为“中国科学史”的坐标,大家知道这部巨著吗?《梦溪笔谈》它里面也有这一现象的描述。
投影:“若鸢飞于空中,其影随鸢而移,或中间为窗所束,则影与鸢相逆,鸢东则影西,鸢西则影东”给出解释
投影:作图给出解释
第二课时
过渡:
情景设置:两小孩为光传播是否需要时间所进行的争论。关于光的传播是否需要时间的问题在历史上还有一段故事。
投影出光速的测定史:伽利略实验。
阅读后说明:科学家和我们常人一样,也会有错或想不到的地方,生活中要正确对待失败,正是因为伽利略的失败,才使得后来的科学家用了很多更巧妙的方法来测定光速。光速到底是多少?现在测得光速为3×108m/s,即每秒钟光要走3×108m的距离,这个距离相当于绕地球赤道75圈
拓展无影灯观察医院手术室的”无影灯”,它是将发光强度大的灯在灯盘上排成圆形。形成一个分布区域较大的光源,从不同角度把光线照射到手术台上,即使医生的手及器械在灯光与病人手术区域之间,也只遮住了部分光线,其他灯光仍能照亮被遮挡住的部分。光照到不透光的物体上会在其后留下影子,光完全照不到的地方叫“本影”,有一部分被遮挡的区域叫做“半影”。无影灯就是使医生手术时不在病人手术部位产生本影。
教师小结:
投影:
三、光的直线传播
1、光沿直线传播。
2、光速为3×108m/s。
课堂回顾:
1、光是沿直线传播的
2、影子的形成说明。
3、光的传播速度为m/s。
4、用步枪瞄准射击时,要求“三点一线”,这是规律的应用。
5、日食和月食都是光的形成的天文现象,科学家利用天体力学的方法向前推出历史上日食和月食发生的确切年代,再结合古籍中天象的记载,令人信服地确定了的确切年代。完成了工程。
发散与问题:1、光总是沿直线传播吗?
2、光速都是3×108m/s吗?
3、光如果不是沿直线传播,而是像水那样向前流动,我们的生活会有哪些不同?
4、光速如果与现在的声速相等,与现在相比又有什么不同?教师请学生边做边解说。
学生可能提出的问题:
1、手是肉色的,为什么影是黑色的?
2、所有的物体都有影吗?
3、影是怎样形成的?
4、影为什么会随手形的变化而变化?
5、手影为何不在黑板上?光可能沿直线传播。
学生回答:实验收集证据学生不会用烟雾来显示光的传播方向。
学生交流:学生自己做给其他同学看。
学生列举生活中的光直线传播的实例:学生可能没有举出日食和月食。
学生活动:用自制的针孔照相机观察蜡烛火焰的像。
学生交流:可能观察到屏上的是圆形的,正立的学生计算,给出地球半径64×103km
学生练习巩固时间允许可让学生讨论,试着回答体现对学生的关怀
让学生体验成功教师的指挥、引导作用渗透物理研究的方法——类比。
这时教师的引导作用是不可忽视,同时学生也在进行真正意义上的思考,而不是教师强加给他的体验成功思维发散与应用物理学与人文科学的结合,体会科学的作用,增强民族自豪感,实施情感目标创设情境,再次进入活动语文与物理的结合,同时增强民族自豪感和自尊心上升为理论,处理好知识与技能的关系增强学生的自信心和正确对待挫折、失败,形成正确的人生观和良好的意志品质。情感态度和价值观的教学目标在悄然实施。
对知识内容再进行回顾,这样不但让学生展开想象的翅膀去想象,而且让学生的思维从课堂上飞出课外,新问题的出现,促使他(或她)进行新一轮的探究。
古代人民从大量的观察事实中认识到光是沿直线传播的。约二千四五百年前战国时期的墨翟和他的弟子,通过实验证明了光这一性质,并在中国和世界上第一次对光的直线传播作了科学解释。
实验的情况是:在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,在阳光照射下,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。对此,《墨经》解释道:“光之煦(照)人若射。下者之人也高,高者之人也下。”意思是说光穿过小孔如同射箭一样,是直线行进的,人的头部遮住了上面来的光,成影在下边,人的足部遮住了下面来的光,成影在上边,于是便形成了倒立的影。这段话科学地解释了光的直线传播原理,阐述了小孔成象的现象。墨家所做的这个实验,是中国和世界上第一个小孔成倒象的实验。和墨翟差不多同时代的希腊帕拉图学派,虽然也认识到了光的直线传播和反射,但他们提出的光学理论比《墨经》晚,水平也没有超过《墨经》。
此外,墨家还运用光的直线传播原理,第一次解释了物和影的关系。《墨经》中说:“景(影)不徙,说在改为”,“光至,景亡;若在,尽古息。”其意是在某一特定的瞬间,运动物体的影子是不动的,运动物体的影子看起来在移动,是旧影不断消失,新影不断产生的结果。书中又说:“景二,说在重”,“二光,夹;一光,一。光者(堵),景也”这是对本影与半影现象的解释。其意是一个物体有两个影子,是因为它受到双重光源的照射。当两个光源同时照射一个物体时,就有两个半影夹持着一个本影;当一个光源照射物体时,则只有一个影子。光被遮挡之处即生成影子。
中国是世界文明发达最早的国家之一,物理学在中国有悠久的历史。
一 中国古代物理学史概述
二 力学
1 杠杆原理
2 滑轮与辘轳
3 尖劈与斜面
4 重心与平衡
5 力
6 刻舟求剑
7 浮力与比重
8 陀螺与平衡环
9 弹性变形与弹性定律
10 横梁的学问
11 大气压
12 空气动力学及飞行幻想
三 声学
四 光学
五 电与磁
六 热
先秦时期的伟大哲学家墨翟(约公元前468-前376)及其墨家学派 (公元前4世纪-公元前3世纪)在他们的论着《墨经》中记述了大量的物理知识,这是春秋战国时期物理学成就最大的学派,《墨经》的主要成就在力学与光学方面。它探讨了力的定义,叙述了惯性运动,研究了杠杆、滑轮、轮轴、斜面等装置省力的原因,以及浮力与平衡原理,指出了光的直线传播及反射规律以及小孔、平面镜、凹凸面镜的成像情况;观察了温度与火色的关系。同时期的《考工记》是应用力学、声学方面的书,记载了滚动摩擦、斜面运动、惯性现象、抛物轨道、水的浮力、材料强度以及钟、鼓、磬的发音、频率、音色、响度及乐器形状的关系。这时期的《管子·地数篇》、《鬼谷子》、《吕氏春秋》等书中还记载了天然磁石的吸铁现象以及最早的指南针“司南”。
汉代王充(27~约97)的《论衡》是中国中古时期的百科全书。在力学方面指出外力能改变物体的运动状态,改变运动速度。而内力不能改变物体的运动,还讨论了相对运动,在声学方面研究了声的发生、传播与衰减,并用水波做比喻。在热学方面研究了热的平衡、传导及物态变化。在光学方面阐述了光的强度、光的直线传播及球面聚焦现象。在电磁学方面记录了摩擦起电及磁指南器。
在唐代,《玄真子》中记叙了人造虹的简单实验:“背日喷水”。唐人将风力分为八个等级。了解到共鸣的道理并应用于音乐中,并指出了雷与电的关系。
宋代沈括(1031-1095)的《梦溪笔谈》具有很高的科学价值,被称为 “中国科学史上的坐标”,其主要成就是在声学、光学、磁学方面。他研究了声音的共振现象、针孔成像与凹凸镜成像规律,形象地说明了焦点、焦距、正倒像等问题;研究了人工磁化方法,指出了把磁场的磁偏角,讨论了指南针的装置方法,为航海用指南针的制造奠定了基础。他还研究了大气中的光、电现象。
元代的赵友钦(1279-1368)在《革象新书》中研究了光的直进、针孔成像,利用模拟实验研究月亮盈亏以及日、月蚀。他擅长用比喻解释自然现象,使之生动、形象,易于被人们理解。
在明、清时代,朱载堉(1536-1610)在《乐律全书》中用精密方法首次阐明了音乐中的十二平均律。方以智(1611-1671)兼取古今中外知识精华,在《物理小识》中涉及力、光、磁、热学,研究了比重、浓度、表面张力及杠杆原理,螺旋原理,研究了光的反射、折射、光学仪器,进行了分光实验解释虹,还研究了磁偏角随地域的变化以及金属导热问题。《物理小识》是300年前的一部科学著作。
我国是对磁现象认识最早的国家之一,公元前4世纪左右成书的《管子》中就有“上有慈石者,其下有铜金”的记载,这是关于磁的最早记载。类似的记载,在其后的《吕氏春秋》中也可以找到:“慈石召铁,或引之也”。东汉高诱在《吕氏春秋注》中谈到:“石,铁之母也。以有慈石,故能引其子。石之不慈者,亦不能引也”。在东汉以前的古籍中,一直将磁写作慈。相映成趣的是磁石在许多国家的语言中都含有慈爱之意。
1、 取火的方法和对火的认识
我国古代取火的工具称为“燧”,有金燧、木燧之分。金燧取火于日,木燧取火于木。根据我国古籍的记载,古代常用“夫燧”、“阳燧”(实际上是一种凹面镜,因用金属制成成, 所以统称为“金燧”)来取火。古代人们在行军或打猎时,总是随身带有取火器,《礼记》中就有“左佩金燧”、“右佩木燧”的记载,表明晴天时用金燧取火,阴天时用木燧取火。阳燧取火是人类利用光学仪器会聚太阳能的一个先驱。讲到取火,古代还用自制的古透镜来取火的。公元前2世纪,就有人用冰作透镜,会聚太阳光取火。《问经堂丛书》、《淮南万毕术》中就有这样的记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”我们常说,水火不兼容,但制成冰透镜来取火,真是一个奇妙的创造。用冰制成透镜是无法长期保存的,于是便出现用玻璃或玻璃来制造透镜。
《华严经》菩萨问明品 记载“勤首菩萨以颂答曰: 如钻燧求火,未出而数息,火势随止灭,懈怠者亦然。如人持日珠,不以物承影,火终不可得,懈怠者亦然”。
2、针孔成像和影的认识
公元前4世纪,墨家就做过针孔成像的实验,并给予分析和解释。《墨经》中明确地写道:“景到(倒),在午有端,与景长,说在端。”这里的“午”即小孔所在处。这段文字表明小孔成的是倒像,其原因是在小孔处光线交叉的地方有一点(“端”),成像的大小,与这交点的位置无关。从这里也可以清楚看到,古人已经认识到光是直线行进的,所以常用“射”来描述光线径直向前。北宋的沈括在《梦溪笔谈》中也记述了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察在空中飞动,地面上的影子也跟着移动,移动的方向与飞的方向一致。然后在纸窗上开一小孔,使窗外飞的影子呈现在窒内的纸屏上,沉括用光的直进的道理来解释所观察到的结果:“东则影西,西则影东”。墨家利用光的直线传播这一性质,讨论了光源、物体、投影三者的关系。《墨经》中写道:“景不徙,说在改为。”“光至,景亡。若在,尽古息。”说明影是不动的,如果影移,那是光源或物体发生移动,使原影不断消逝,新影不断生成的缘故。投影的地方,如果光一照,影子就会消失,如果影子存在,表明物体不动,只要物体不动,影子就始终存在于原处。墨家对本影、半影也作了解释。《墨经》中有这样的记载:“景二,说在重。”“景二,光夹。一,光一。光者,景也。”意思是一物有两种投影(本影、半影),说明它同时受到两个光源重复照射的结果(“说在者”,“光夹”)、一种投影,说明它只受一个光源照射,并且强调了光源与投影的联系(“光者,景也”)。与此相连,墨家还根据物和光源相对位置的变化,以及物与光源本身大小的不同来讨论影的大小及其变化。
3、对面镜的认识
墨子对凹面镜、凸面镜和平面镜成像的原理也进行了比较系统的研究,已发现了凹面镜焦点的存在。如墨家对凹面镜作了深入的观察和研究,并在《墨经》中作了明确、详细的记载。“鉴低,景一小而易,一大而正,说在中之外、内。”“低”表示深、凹之意;放在“中之内”,得到的像是比物体大而正立的。虽然他尚把球心和焦点混淆在一起,但这些实验是世界上最早的光学实验,具有重大的科学意义。李约瑟曾把墨子光学与古希腊光学进行比较,指出墨子的光学研究“比我们任何所知的希腊为早”,“印度亦不能比拟”。
北宋沈括对凹面镜的焦距作了测定。他用手指置于凹面镜前,观察成像情况,发现随着手指与镜面距离的远近变化,像也发生相应的变化。在《梦溪笔谈》中作了记载:“阳燧面洼,以一指迫而照之则正,渐远则无所见,过此遂倒。”说明手指靠近凹面镜时,像的正立的,渐渐远移至某一处(在焦点附近),则“无所见”,表示没有像(像成在无穷远处);移过这段距离,像就倒立了。这一实验,既表述了凹面镜成像原理,同时也是测定凹面镜焦距的一种粗略方法。
墨家对凸透镜也进行了研究。《墨经》中写道:“鉴团,景一。说在刑之大。”“鉴团”即凹面镜,也称团镜。“景一”表明凸面镜成像只有一种。“刑”同形字,指物体,它总比像大。我们的祖先,利用平面镜能反射光线的特性,将多个平面镜组合起来,取得了有趣的结果。如《庄子·天下篇》的有关注解《庄子补正》中对此作了记载:“鉴以鉴影,而鉴以有影,两鉴相鉴,则重影无穷。”这样的装置,收到了“照花前后镜,花花交相映”的效果。《间经堂丛书》、《淮南万毕术》中记有“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣。”表明很早就有人制作了最早的开管式“潜望镜”,能够隔墙观望户外的景物。
此外,汉代发明的透光镜,能够反射出铜镜背面的精美图像,是中国古代光学的一大发明,现在仍引起中外学者的关注。
4、对虹的认识
虹是一种大气光学现象,从公元6世纪开始,我国古代对虹就有了比较正确的认识。唐初的孔颖达(574-648)曾概括了虹的成因,他认为“若云薄漏日,日照雨滴则虹生。”明确指出产生虹的3个条件,即云、日、“日照雨滴”。沉括对此也作过细致的研究,并作实地考察。在《梦溪笔谈选注》中写道:“是时新雨霁,见虹下帐前涧中。”予与同职扣涧观之,虹两头皆垂涧中。使人过涧,隔虹对立,相去数丈,中间如隔绡觳,自西望东则见;盖夕虹也。立涧之东西望,则为日所铄,都无所睹。”指出虹和太阳的位置正好是相对的,傍晚的虹见于东方,而对着太阳是看不见虹的。地虹有了认识之后,便可以人工造虹。8世纪中叶,唐代曾有过这样的试验:“背日喷呼水成虹霓之状”,表示背向太阳喷出小水珠,便能看到类似虹霓的情景。
5、墨经光学八条
墨翟(约公元前478年——前392年),是墨家学派的创始人。战国时期的政治家、科学家。他和他的门徒根据古代劳动人民在实践中认识到的光学知识,研究总结出八条带规律性的经验,记录在《墨经》中,分条厘说,通称“墨经光学八条”,是《墨经》中精粹部分之一。光学八条直接涉及到光学应用中一些问题。
发光体照射物体形成影子,是大自然中最普通的现象,又是摄影师在艺术造型中饶有兴趣的问题。《墨经》中的光学论述,首先是以此开始的。“光学八条”中的第一、第二条是:经:景徙。说在改为。说:景光至,景亡。若在,尽,古息。(第一条)经:景二。说在重。说:景,二光,夹,一光。一光者景也。(第二条)
大意是说影子产生的原因。在光照到的地方,就没有影子;如果有影子,那就是光被物体遮挡。进一步说,如果光源、物体和承影面相对静止,那么影子的位置也相对固定。当两个光源同时照射一个物体时,就产生了二个“半影”夹持着一个“本影”;一个光源照射时只有一个影子。这二条反映了古代人民对光学现象最朴素的认识。还有一条颇值得注意,它直接论述到针孔成像的原理。原文是:经:景到,在午有端;与景长,说在端。说:景光之人照若射,下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景于上,首蔽上光,故成景于下。在远近,有端与于光,故景库内也。(第三条)
这条大意是说,影子倒过来是因为光线在小孔处汇成光束所致,“午”是指光束相交之点,即针孔处。光线好象箭一样直线传播着,从下方来的光线通过小孔成象于上方,从上方来的光线成像于下方。经说最后一句“在远近有端于光”,近代学者多解释为类似摄影光学中物距、像距的概念。“这可以说明现今照像者进退暗箱的理由”。第五条论述的是关于光的强弱关系。结论是:发光体远近决定光的强度。类似现代光度学概念。四、六两条是解释平面镜反射现象。
中国古代,冶炼技术十分发达。随之而来的是铜镜制造工艺,根据文字记载和考古的发现,当时的铜镜不仅有平面镜,而且根据不同用途制成了凸面镜或凹面镜,凹面镜,古称阳燧,是人们利用阳光聚焦取火的工具。古代没有专门掌管阳燧的官职,《周礼》卷七十《秋官·司寇下》记载:“司烜(音火。古官职名)氏掌以夫遂,取明火于日。”东汉郑玄注:“夫遂,阳燧也。”应该指出的是,凹面镜在现代应用摄影光学中占有重要地位。近来出现折反式摄影镜头,已进一步证明了这一点。古人已认识到物体放在球心外时,获得的是比物体小的倒立像。当物体在球心内时,得到的是比物体大的正立像。即经中所说“鉴低,景,一小而易,一大而击。说在中之外,内。 概括起来,可推断那时人们已经懂得:1 光的直线传播;2 影子的成因及变化规律;3 针孔成像的道理;4 针孔暗箱成像时,物、像大小取决于物距和像距的关系;5 类似放大率的概念;6 凹面反光镜前焦点到球心,这一区域在成像中的特殊意义。墨经光学八条,体现了先秦时期我国人民在科学研究方面的突出贡献。由于认识水平的限制,用今天的眼光看来,带有明显的片面性和不完整性。《墨经》的内容,尽管文字深奥难解,但学术界各家的注疏基本一致,其内容本身是不容置疑的。墨家学派形成后,开辟了中国的“格致之学”,对后人研究摄影光学有所启迪。
6、光学折射现象的发现
《墨经》中没有论及光线在不同介质中传播时产生的折射现象,这是因为当时的工艺制造条件,尚不能提供理想的透明玻璃,而折射现象直接关系到透镜成像理论基础。公元前139年西汉淮南王刘安主持编修的《淮南万毕术》中除了重复“阳燧见日则火生”的说法外,还出现了用冰制造透镜的记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影则火生。”另据《西京日记》记载,汉武帝(公元前140年——前87年)时,已知道用白光琉璃将阳光折入暗室使成为白昼。又据清代林志诚著《事类统编》称:北魏时(386——581)西域月氏国商人用矿石制成人造有色琉璃。曾做了一间可容百人的房子,四周利用人造琉璃折光,使室内光色映澈。及至宋代刘歧写的《暇日记》也谈到利用水晶折光将阳光焦聚,照亮阴暗的案牍。
北宋大科学家沈括(1031——1095),在他的著作《梦溪笔谈》中,进一步对小孔成像理论和凹面反光镜作了分析和解释,取得新的成果。他用生动的比喻说明小孔成像是因为光线穿过“碍”(即小孔)形成光束所造成的结果。以后,人们在日常生活里,多次观察到由于客观条件的巧合而形成的小孔成像现象,遂引起广泛的注意,而尤为历代文人所重视,古籍中也常有记载。元代陶宗仪的著名笔记著作《辍耕录》中说:“平江虎丘阁,版上有一窍。当日色清朗时,以掌大白纸承其影,则一寺之形胜,悉于此见之。但顶反居下耳,此固有象可寓,非幻出者。”又说:“松江城中有四塔……夏监运家乃在四塔之东,而小室内却有一塔影,长五寸许,倒悬于西壁之上,不知从何而来。然不常有,或时见之焉,是又不可晓也。
明代刘侗、于奕正著《帝京景物略》提到北京天宁寺中的小孔成像,并且做了一些解释。原文是“塔倒影,在大土殿。日方中,阖殿中门,日入门罅,塔全影倒现石上。昔人云:影从罅入,空中物则旁碍,碍则影束,影束则倒。……今悬镜中像,过旁镜,其物正倒也,阳燧倒影者,日光倒入也。又光从上来,层十三具,光一再传,物体则小也……。”明清时期的北京庙宇慈慧寺,也是当时以倒影著称而吸引游客的古迹。
“针孔成像”的现象,引起人们愈来愈大的兴趣。为了进一步研究,元代科学家赵友钦设计了一个相当庞大的光学实验。他把一整座房屋作为实验室。在左右隔开的二间房内,各掘一个不同深度圆井。井口处各置小孔,楼房的活动棚顶作承影屏,用上千支蜡烛做发光体。通过预先设计的实验程序得出以下结论:“针孔”扩大到相当大时,不能成像;“针孔”相当小时,屏上的像和光源形状相同,但方向相反;“照度”和距离成反比关系。
赵友钦把这次实验的过程和结果,写成一篇论文,叫《小罅光景》,收入他的自然学文集《革象新书》。这部书后来被收入明代编纂的大型类书《永乐大典》中。赵友钦的试验,使用了上千支蜡做发光体,在摄影学的意义上说明他已认识到像是由许多光点所构成。其实验场所可以说是最大的暗箱。赵友钦的论文《小罅光景》的学术水平当时在世界上是领先的。
明末清初的科学家方以智(字密之,号曼公。1611——1671),也在他所著的《物理小识》一书里叙述了他亲自做过的小孔成像实验:“屋漏小罅,日影如盘。尝以纸征之,刺一小孔,使日照一石,适如其分也;手渐移而高,光渐大于石矣;刺四、五穴,就地照之,而四、五穴各为光影也;手渐移而高,光合为一,而四、五穴之影,不可复得矣。”说明方以智的这个实验,是对于小孔成像的条件和影响影像大小的具体因素规律性的探索。
7、透镜暗箱
摄影术的发明和应用离不开暗箱。针孔暗箱虽能成像,但正如赵友钦实验结果那样,它存在着致命的缺点,即不能解决影像亮度和清晰度之间的矛盾。所以,透镜暗箱的出现,使光学应用技术前进了一大步。欧洲在文艺复兴时期,画家已广泛使用透镜暗箱,不过那时只作为一种绘画的辅助工具而已。明末清初,一些西方传教士来到中国,促进了中西文化的交流,随之,一些光学器具也开始传入中国。首先传入的是各种透镜,包括眼镜和放大镜。清代赵翼在《陔馀丛考》中说:“古未有眼镜,至明始有之,本来自西域。”清代以后,广东省出现了用近代方法制造玻璃的工业,为国内磨制光学透镜提供了物质条件。
清初的光学器具制造家孙云球,是中国磨制透镜的高手。孙云球,字文玉,又字泗滨。江苏吴县人。生于崇祯初年,死于康熙年间,仅活了33岁。他的父亲志儒,曾任福建漳州知府。孙云球小时聪明异常,13岁时就读于吴江县县学。不久父亲故去,家道中落,靠卖草药奉养母亲。他喜欢钻研机械,自制钟表,青年时代,就成了著名的透镜制造家。史书记载:“昔虎丘孙云球以西洋镜制昏眼、近光、童光等镜,为七十二种。又有远镜、火镜、端容镜、摄光镜、夕阳镜、显微镜……。”并著有《镜史》一书,可惜已经失传。证明当时国内已经能自制摄影镜头(即所称“摄光镜”),出现了一些用摄影镜头装配的光学器具,影戏灯就是其中之一。
所谓“影戏灯”,就是现在所说的幻灯机,或摄影用的放大机。其实,我国早在公元前三世纪时的古籍《韩非子》中就记载了古人放映幻灯的一段故事。大意是:周君请一个人为他作画,三年后画画好了。看的时候,需要筑一高墙,墙上开小孔,然后插入“筴”(相当于幻灯片),在有阳光的时候才能观看,“尽成龙蛇禽兽车马,万物之状具备。”可惜的是,这种针孔的幻灯机没有得到发展和改进。
清代学者顾禄(铁卿)曾记载了当时流传于民间的影戏灯的情况,他说:“其法皆传自西洋欧逻巴诸国,今虎邱人皆能为之。灯影之戏,则用高方纸木匣,腹贮油灯,燃炷七八茎。其火焰适对正面之孔。其孔与匣突出寸许,作六角式,须用摄光镜重叠为之,乃通灵耳……中嵌玻璃,反绘戏文……将影摄入粉壁,匣愈远而光愈大,惟室中尽灭灯光,其影始得分明也……。”有趣的是,文中提到“须用摄光镜重叠为之”说明使用的是“复式镜头”,而这时恰恰是欧洲风景暗箱流行的时期,当时复式镜头在世界上标志先进的光学技术水平。
(1)在纸窗上开一小孔,使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上,观察到“鸢东则影西,鸢西则影东”其实就是小孔成像的特点:倒立的实像,小孔成像是由光的直线传播形成的.
正因为小孔成像是倒立的,才有“鸢东则影西,鸢西则影东”的现象,即二者的移动方向相反.故BC正确,D错误;
(2)沈括观察到“鸢在空中飞动,地面上的影子也跟着移动”是影子的成因,是光的直线传播形成的,因为光被挡住了,没有光的区域才变暗,所以选项A正确.
故选D.
A、凿壁偷光属于光的直线传播的应用;
B、海市蜃楼是由于光的折射造成的;
C、猴子捞月属于平面镜成像,是由于光的反射形成的;
D、杯弓蛇影属于平面镜成像,是由于光的反射形成的.
故选A.
A、凿壁偷光,是利用光的直线传播,故A正确;
B、井底之蛙,这是由于光是由直线传播的,只能看到头顶的一片天,故B正确;
C、猴子捞月,水中的月亮是平面镜成像,利用了光的反射,故C正确;
D、杯弓蛇影是弓在液面形成的倒影,利用了光的反射,故D错误.
故选D.
孤山——黄帝铸鼎之地 - 草稿
本文2023-11-02 13:20:35发表“古籍资讯”栏目。
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