严济慈
我在你们的眼睛里确实是倒立的。同样,你们在我的眼睛里也是倒立的。这是不是说,我们都是两脚朝天、两手着地呢?当然不是。我们都是两脚着地的。那么,岂不整个天地在我们眼里都颠倒了吗?事实确是这样。
这就是我现在要谈的问题:物体在我们眼睛的网膜上所成的像是倒立的这回事儿。
根据什么事实能说明物体在我们眼睛里网膜上所成的像是倒立的呢?物理老师会告诉我们:物体通过一块凸透镜所成的实像总是倒的;而我们的眼睛又好像是一块凸透镜,所以物体在我们眼睛的网膜上成的像是倒的。他还会举出照相对光的时候,在照相机的毛玻璃上看到倒像的事实,来使我们相信网膜上的像确是倒的。这种解释是完全对的,但是我们可能还觉得不够满意。要最能使人满意应该是让我们钻进眼睛里,亲眼看到网膜上的倒像,如同在照相机的毛玻璃上看到的倒像一样。这怕是除了孙悟空以外,任何人都没有希望做到的事情。
让我们回想一下,在日常生活中,有没有把正的物体看成是倒的,或者把倒的物体看成是正的这一种经验。如果有这样的经验,我们可能更会相信物体在网膜上成的像确实是倒立的。
现在我可以和大家一起做个实验,让你们把正的物体看成倒的,或者把倒的物体看成正的。
这个实验不用什么复杂的仪器,只要有一小片不透光的纸片和一颗大头针或是缝衣服的针就可以了。
实验可以分三步来做:
第一步:用大头针在纸片上扎一个小眼儿,小眼儿宁可扎得小一点,不要太大。然后把纸片放在眼前,使小眼儿对准明亮的窗户或者对准电灯,慢慢地把纸片移到眼前大约十五毫米远的地方,使眼睛看到一片明亮而止。
再把大头针拿到纸片的小眼儿和眼睛的瞳孔之间,并且尽可能地贴近瞳孔。随后左右移动大头针,移到某一位置时,在明亮视场中就会出现一条黑线。再稍微上下移动一下,就可以看见一个黑的针头。这时候你注意看看就会发现,针头如果本来朝上,你看到的却是朝下,刚好相反。如果针头本来朝下,你看到的将是朝上。
第二步:保持纸片对于瞳孔的距离不变,把针头稍微上下或左右移动一下,你还会发现,你看到的移动方向,刚好和针头实际移动的方向完全相反。也就是针头向下移动的时候,你看到的却是向上移动;针头向左移动的时候,你看到的却是向右移动。
第三步:把针头保持原来那样贴近瞳孔不动,只是把纸片拿走,这时候你就看不见那颗针了。再把针一点一点地往远处移动,大约移动到离眼睛二十厘米,就又能清楚地看见针了。不过这时候看到的针头的朝上或朝下,完全同针头的实在情况一致,这就是我们的经常的看法。
这个小小的实验使我们看到了和日常生活经验完全相反的事实,也就是:把正的物体看成是倒的了,把倒的物体看成是正的了。
这是怎么一回事呢?是一种幻觉吗?是不是我施了什么魔术呢?都不是。谁都可以自己去做这个实验,每个人也都会看到同样的结果。
这是千真万确的事实。那么这又怎么样解释呢?
首先,我们说明为什么没有那张纸片上的小眼儿,就不能看见贴近瞳孔的针头。
我们能看清远近不同的东西,是由于我们的眼睛的焦距可以调节的缘故。看远的东西,毫不费力;看近的东西,就需要调节。但是调节的能力是有限度的。因此,我们所能看清的东西不能太近,有个最小的距离限度。对正常的眼睛来说,这个最近的限度大约是二十厘米。所以当针头贴近瞳孔的时候,我们就看不见它了。只有移动到眼前二十厘米附近,才能清楚地看到它。戴眼镜的人看不见自己眼镜片上的灰尘,也就是因为镜片离眼太近的缘故。
那么,为什么在眼前大约十五毫米的地方挡上一张纸,通过纸上的一个小眼儿就能使我们看见贴近瞳孔的针头,而且看成倒的呢?
这里需要说明,在这种情况下我们看见的不是针头的像,而是针头的影,也就是说,在眼睛的网膜上形成的不是针头的像,而是针头的影。
像和影是根本不同的东西。影是由于物体挡住了一部分光线的投射而形成的;像是物体上各点发出的光经过透镜的会聚作用而形成的。所以,影和物体是上下、左右完全一致的,也就是正的物体产生正的影,倒的物体产生倒的影;而实像与物体的上下、左右关系恰好相反。
在我们刚才做的这个实验里,那张对着明亮的窗户或电灯的纸上的小眼儿就成为点光源,而且这个点光源放在眼前大约十五毫米的地方,刚好是在眼前的焦点上,射到网膜上的光线成为一束平行的光线,照耀着整个网膜,使我们感到一片明亮。