笛卡尔《光学论》

光学论 笛卡尔 引言 本文试图解释光线如何进入眼睛，以及遇到各种物体时如何发生转向--即折射现象。并通过实验对折射进行观察与测量。在此基础上论述了感觉的一般性质，尤其是视觉的成像过程。 第一讲 光我们在生活中的行为完全取决于感觉。视觉是所有感觉中最主要的和最详尽的，毫无疑问，增强视觉能力的许多发明在所有发明中是最有价值的。而在增强视觉的发明中又以奇妙的望远镜为最有价值，我们很难找到还有比其更有用处的发明。虽然望远镜的应用只有较短的一段时间，但却已经发现了比我们以前的总和还要多的新星和其它天体。我们视觉所及比我们祖先通常所能想象到的还要深远得多。望远镜的发明似乎已经为我们开辟了一条途径，使我们能够获得比祖先更多、更完整的自然知识……一些复杂的发明尚未立即达到最完美的程度，使我仍能产生足够的疑问去论述。由于所述发明物的制造取决于技工的技术，而那些技工通常没有受到正规的教育，所以我要力争采用其它各方面的科学知识，使每个人了解我，尽量不疏忽某些事情。因此，我将从解释光和光线开始，然后简述一下眼睛的结构，详细论述视觉的产生；注意到所有东西都能使我们产生较完美的视觉，我将解释一下如何借助所谈到的发明做到这一点。 这里我论述光的惟一理由，是想解释光线如何进入眼睛，光线遇到各种物体时如何发生转向。我并不想去说明光的本质是什么。我觉得如果使用两三个比喻的话，会更易于理解光这一概念，这对于解释光的属性是最适合的。通过实验我们可以知道它的某些属性，然后用以推断其它那些不易观察到的属性。这里我在效仿天文学，天文学的假设几乎都是错误的或不确定的，但却得出了许多非常正确和确定的结果，这都与大量的观察有关。大家肯定有这样的经历，在夜间没有灯的情况下走在不平坦的路上，很有必要使用一根小树枝来探路。大家可能注意到，通过这根小树枝，便能够弄清楚前面是否有树、石头、沙子、水、草、泥土或其它什么东西。确实，这种感觉对于那些没有长期经验的人来说是有点迷惑和难懂。但是那些一生下来就看不见的人，他们在整个一生中都是使用这种感觉。有人声称他们能够用手看或者其手中的小树枝能给予他们取代视觉的第六感觉。考虑一下这些情况就能发现，感觉是那样地完美和精确。 为了与之相比较，我们可以考虑一下所谓“发光”物体中的光。这种光不是别的，它只是某种运动或者极迅速的活动，通过空气媒介或其它透明物体传送到我们眼中，就如同盲人通过拐杖就可以将遇到的运动或物体的阻碍传送到手中一样。一个明显的例子便是太阳的光，它发出的光线瞬间就能照到我们。大家知道，移动拐杖一端的行为一定是在瞬间就传到另一端，光从天空传到地球也必定是在同样的瞬间，尽管其间距离比拐杖的长度要远得多。再一个明显的例子是通过这种运动行为，我们可以看到各种颜色。大家可能都会相信，我们称之为“有颜色”的物体中的颜色，只是物体接受到光、并将其射到我们眼中的各种变化的形式。大家都知道，盲人用拐杖所探寻到的树木、石头、水和类似物体间的区别，与我们看到的红色、黄色、绿色及其它颜色间的区别，盲人所感觉到的物体间的不同，只是由于移动拐杖或阻止拐杖运动的方式的不同，而非别的什么原因。因此有理由得出结论：不应该假定有什么物质从物体上传送到我们眼中后，才能使我们看到颜色和光；更不应该假定物体内部的什么东西与我们所拥有的思想或感觉相类似。与此完全相同，盲人用拐杖感觉物体时，并没有什么东西从物体中流出并通过拐杖传送到他手中，物体的运动或对拐杖的阻力是他拥有感觉的惟一原因，物体与他所形成的关于物体的概念也没有相似之处。通过这种方式，人的思想会从空气中瞬息即逝的所有那些小影像中产生。哲学家运用想象力，称其为“有意识的形成”一种经院学派所指的物体传输给心灵的与之相似的“形式”或“映像”。 大家会发现，这一能轻易地解决当前哲学家们关于视觉起源的争议。盲人感觉周围的物体，不只通过物体运动作用于拐杖的行为，而且在物体不动只是阻碍拐杖时还通过盲人手的行为。与之相同，我们必须承认，物体被我们的视觉所感觉时，不仅通过直接传输给眼睛的物体的行为，而且还通过盯视物体的眼睛的行为。可是由于后一种行为仅是一种光，我们注意到，像猫这样的动物，它们的眼睛能在黑暗处看到东西，相反通常人只能通过目标的行为看到东西。实验表明，物体必须是发光的，或被照明后才能被看见，而不是为了看它们，我们的眼睛必须是发光的或被照明的。盲人的拐杖与空气和其它透明物体有着显著的区别，所以为了更明确一些，我们必须使用另一个比喻。 看一下收获季节的大酒桶，其中装满了挤压到一半的葡萄，在桶底我们打了两个小孔，没有发酵的酒可以从中流出这里省略了酒桶的图。现在观察一下，自然界没有真空，（几乎所有哲学家们都承认）在我们周围所看到的物体上都有许多小孔隙（实验可以很好地证明），这些小孔隙中一定充满着一些很微小和很具流动性的物质，这些物质是不断地从天体中输送给我们的。如果将这些微小物质与酒桶中的酒相比较，如果将较少流动性、不太清洁的空气和其它透明体与桶内的葡萄串相比较，就会很容易地理解下面的内容。将桶底小孔打开的一瞬间，同一时间里一些酒会趋向于垂直下落流出一个小孔，也会趋向于从另一个小孔流出；同时其它另一些酒也在趋向于下落流出这两个小洞。这些行为不会相互阻碍，也不会被桶中的葡萄串所阻碍。桶内的葡萄串相互支撑着，一点也没有像酒那样下落从小孔中掉出的趋势。即使这样，酒也会发生上述变化。在同一时间里，酒甚至可以通过挤压葡萄串，以许多其它方式运动。同理，太阳面对我们时，其边缘的微小物质粒子，在被放开的短暂的一瞬间，倾向于通过直线射向我们的眼睛。这些粒子之间互不干扰，甚至其所穿越其间的透明物体内的不洁净部分也不会阻碍它们，而且不管这些透明物体是以什么方式运动，如空气几乎总是被风所刮动，玻璃和水晶静止不动，这种情况都会发生。这里要注意，有必要区分运动与行为或运动趋势之间的不同，不难想象某部分酒既倾向于流向某个小孔，同时也倾向于流向另一个小孔。实际上它们不能同时流向两个小孔，它们完全倾向于沿着直线流向这个或那个小洞，尽管受到葡萄串的影响使它们不能完全沿着直线运动。同理，考虑到发光物体上的光多被看作是它的行为而不是它的运动，我们应该认为光线只是一些其行为趋势所指向的线。因此有这么一种永恒的线，从发光物体的所有点出发，通向被其照亮物体的所有点。正如大家能够想象到的那样，从酒的表面所有点上产生的“行为”趋向于沿着一条直线流向某个小孔；同一点上产生的“行为”也会趋向于沿着其它直线流向另一个小孔，这些不同趋向的线之间也不会相互阻碍。 而且，我们可以想象到这些线在通过一种单一质的完全均匀的透明体时，是笔直的。但当它们遇到其它物体时，它们很易于转向或减弱，就像运动的球或扔向空中的石块，碰到物体时会改变方向一样。我们能很容易地相信，运动的行为或趋势（我已经讲过，主要谈论光）在这一方面一定遵守运动自身的规律。为了给第三个比喻一个完整的解释，考虑一下在空中飞过的球，可能遇到软的、硬的或流动的物体，如果所遇到的物体是软的，便能完全阻挡这个球并使其停止运动，如碰到亚麻布床单、沙子或泥土；如果遇到硬的物体，球会被弹向另一个方向，而不是阻止它。这里有许多不同的作用方式，由于这些物体的表面可能是很光滑的，也可能是粗糙不平的；或者在光滑的情况下，可能是平面的，也可能是曲面的；或者不光滑，这种不光滑可能只是由许多各种各样的平滑曲面组成的，也可能这种不光滑在于物体本身具有许多棱角，或某些部分比另一部分硬，或者某些部分是运动的（这些运动有数千种不同的方式）。 我们一定注意到，球除了从一个地方到另一个地方这样简单和一般的运动方式外，还有另一种方式，即绕着球心自我旋转，后者的速度与前者可能有着种种联系，因此，从同一方向扔来的许多球，碰到某一个表面完全平滑的物体时，它们都一致地以同样的方式反弹回去。如果物体的表面是完全平坦的，球碰到它反弹回去时，会像事先一样保持着相同的距离；但如果物体表面是向内或向外弯曲的曲面，这些球则会相互碰撞或相互飞离，以同样的方式，程度或强一些，或弱一些，取决于曲面的弯曲度……必须知道，有很多物体在同样的作用方式下能阻止光线，并吸收掉光线的全部力量。这种物体即称之为“黑色的”物体，除了像阴影那样的“黑色”外没有其它颜色）；其它某些物体，能反射光线，其中一些以与接收它们时相同的秩序反射（即有高度光滑面的物体，不论是平面还是曲面，能用作镜子），其中另一些朝各种不同的方向反射光线，处于完全混乱状态。后者中，某些物体在反射光线时没有给光线的行为带来任何变化（即我们称之为“白色”的物体），其它物体却带来一些别的变化。与我们盯着一个运动的球所看到的球的变化相似（即红色的、黄色的、蓝色的或其它某些这样颜色的物体）。我相信能够测定出一种颜色的性质，用实验的方法揭示其中的奥秘，但这超出了我这个论题的范围见《人体的描述》。。这里我要做的只是指出，光线照射到物体上，当物体有颜色和不光滑时，即使光线来自一个单一的方向，它总是被反射到各个方向……最后，考虑到光线也可能偏斜，就像刚才描述的球的运动一样，当光线斜着照射到一个透明物体的表面并透过这个物体时，与所来自的前一个物体相比，会很容易地发生偏斜，斜度或者增加，或者减小。这种偏斜的方式称为折射。 第二讲折射随后我们必须知道如何精确地测量这种折射的量。我刚才使用的比喻足以让我们从容轻松地理解这一问题。我认为，首先要讨论一下反射，以使我们更容易理解折射（图略）。我们假定球被从Ａ拍向Ｂ，与地面ＣＢＥ交于Ｂ点，地面ＣＢＥ阻止了球的向前运动，而使其转向，让我们看看球将向哪个方向运动。为了避免不必要的麻烦，我们假定地面是完全平坦和坚硬的，并且不论在向下还是在反弹的过程中，球始终以固定速度运动，完全不考虑当球不再与球拍接触后促使其运动的力，也不考虑任何重量、大小或形状的影响。因为在这里讨论这样的细节问题没有用处，在光的行为中都不包含这些因素，而目前我们探寻的正是有关光的问题。我们只须注意的是，这种引起球继续运动的力，不论它是什么力，与决定其只向某个方向而不是向另外方向运动的力是不相同的。从以下事实可以很容易地理解这一问题。球的运动取决于一种力，这种力曾经是球拍给予的，它使球能如同飞向B点一样飞向任何其它方向。 同样地，球倾向于向Ｂ点运动是由球拍的位置决定的。即使有另一种力的作用，球拍仍会以同样的方式决定球的运动。已经知道，球碰到地面后肯定会转向，因此在作用力没有改变的情况下，决定球向Ｂ点运动的因子肯定发生了变化。这是两件不同的事，我们不能像许多哲学家们那样想象，球在转向F之前必须在Ｂ点停一会儿，因为球的运动一旦被这样一个停止所打断的话，我们将发现此后将没有什么原因使其再次开始运动。 此外，必须注意到，不只是决定向某一方向运动的因子，而且从一般的某种数量上讲，运动本身也能被分隔成我们所能想象到的许多部分，可以很容易地想象到，决定球从Ａ飞向Ｂ的因子由两部分组成，一个使其从ＡＦ线降到ＣＥ线，另一个使其同时从左边的ＡＣ飞向右边的ＦＥ，这两个因子共同作用使球沿着ＡＢ飞向Ｂ。很容易理解，球碰到地面时只能阻止这两个因子中的一个，而对另一个没有影响。由于地面占据了ＣＥ线下的所有空间，肯定是阻止了使球从ＡＦ落向ＣＥ的那个因子。可是为什么地面会阻止另一个使球向右运动的因子？我们看到地面并没有全部与其对抗。那么，为了揭示球将准确地向哪个方向反弹，我们可以描绘一个圆圈，其圆心在Ｂ，并通过点Ａ，我们认为球从Ｂ返回到圆圈上的某一点所用的时间，一定与球从Ａ飞向Ｂ所用时间相同，从Ｂ到圆圈所含的所有点间的距离与从Ｂ到Ａ间的距离相等。假定球是以一固定速度运动，那么为了确定球必须返回至圆圈上的哪一个点，我们画三条直线ＡＣ、ＨＢ、ＦＥ，都与ＣＥ线垂直，ＡＣ和ＨＢ间的距离与ＨＢ和ＦＥ间的距离是相同的。我们假定在球从Ａ（ＡＣ线上的一点）到Ｂ（ＨＢ线上的一点）向右运动花费的时间内，球能从线ＨＢ上的所有点到线ＦＥ上的对应点，与到线ＡＣ上的对应点是等距离的。球向ＦＥ边运动时被与以前同样多的因子所决定。情况是球不能同时到达线ＦＥ上的某点和圆ＡＦＤ上的另一点，除非这同一点是Ｄ或Ｆ，这两个点是圆周与线相交的唯一两点。所以从地面阻止球通向Ｄ，必然能推断出球一定会向Ｆ运动，从此可以很容易地看出反射是怎样发生的：即与所称之为入射角相同的斜度发生。同理，如果光线从点Ａ射下落到平面镜ＣＢＥ表面上的Ｂ点，会反射至Ｆ，此时反射角ＦＢＥ与入射角ＡＢＣ正相等。 现在我们看一下折射。首先，我们假定球被从Ａ拍向Ｂ，Ｂ点不是地面而换成了一层非常薄的、是用很细的线织成的亚麻布ＣＢＥ，球有足够的力量穿破它，并在同时失去一部分速度（如假设失去一半）。鉴于此，为了搞清球沿着什么路线前进，再假定球的运动与决定其方向＿＿决定其向某个方向而不是向另外方向的因子完全不同；同时决定球沿着两个方向运动的两个因子，其量的大小可分别被检测出。我们还假定，我们可以想象决定运动方向的两个因子中的其中一个，即使球倾向于向下运动的那一个，能通过与亚麻布的碰撞发生某种方式的改变，另一个使球向右运动的因子则始终保持与原来相同。因为在这一方向上亚麻布根本没有提供对抗。那么我们画一个圆心在Ｂ的圆ＡＦＤ(图略)和三条与线ＣＢＥ成直角的直线ＡＣ、ＨＢ、ＦＥ，ＦＥ和ＨＢ间的距离是ＨＢ和ＡＣ间距离的两倍。我们看到球一定会向点Ｉ运动。由于在通过亚麻布ＣＢＥ时，球失去了其一半的速度，那么从Ｂ落向圆周ＡＦＤ上的某一点所用时间是在亚麻布上面从Ａ到Ｂ时所用时间的两倍。由于球没有失去以前向着右边运动的因子，在两倍于从线ＡＣ到ＨＢ所用时间的情况下，在同一向右方向的运动距离也必须是原来的两倍。而且，球在到达直线ＦＥ上某一点的同时，必须到达圆周ＡＦＤ上的某一点。只能是通过Ｉ，这一点是在亚麻布ＣＢＥ之下、圆ＡＦＤ与直线ＦＥ相交的唯一点。 现在假定球被从Ａ拍向Ｄ时，没有在Ｂ点撞到亚麻布，而是撞到水面。水面就像亚麻布那样恰好减弱了球的一半速度，其它条件与以上相同。那么我认为球沿直线从Ｂ穿过时，不是朝向Ｄ而是朝向Ｉ，首先肯定是，水面以与亚麻布相同的方式使球偏离原先那一点。能看到水面以与原来相同的量减弱了球的力量，也是在同一方向上与球相对抗。虽然充满Ｂ和Ｉ之间的是水，其对球的阻力比我们以前假定的空气对球的阻力会或多或少一些，但我们说并不是由于这一原因，水使球的偏离便会更多或更少一点。水被分开以让球通过时，在某个方向的难易程度与另一个方向是相同的，至少在我们假定以下情况的条件下是这样的。我们始终假定，球的运动不会因为是重是轻，不会被其大小或形状及其它这些无关的原因而发生改变。在这里我们注意到，球碰到水面或亚麻布时的角度越倾斜，受到它们作用而导致的偏离就越大。因此如果球碰到水面或亚麻布时是一个直角（如将球从Ｈ拍向Ｂ），它一定会沿着直线穿下，向Ｇ运动，而一点也不会偏离。但是如果球被沿着(图略)像ＡＢ这样的线拍下时，由于倾斜得太厉害，以至于线ＦＥ（画法同前）与圆ＡＤ没有相交，那么球便根本不能穿过它们，只能从其表面的Ｂ点反弹回空中，就好像在那一点上球以同样的方式碰到了地面。人们有时会遗憾地经历这种事，当嬉戏般地向河中开炮时，却无辜炸伤了另一边河岸上的人。 这里再作一个假设，假定球第一次被从Ａ拍向Ｂ，接着在Ｂ点碰到球拍ＣＢＥ又被弹了一次，增强了其运动的力量，例如增强了三分之一，那么现在球在2秒钟内运行的距离会与以前3秒钟内运行的距离一样远。球经过平面ＣＢＥ时如果在Ｂ点碰到具有这种性质的物体则会比空气中要快三分之一(图略)。以上两种情况具有相同的效果，显然这与我们所演示过的很相似，如果像以前那样画一个圆ＡＤ和线ＡＣ、ＨＢ、ＦＥ，那么点Ｉ作为直线ＦＥ和圆ＡＤ的交点，就表示球在点Ｂ发生偏离后要指向的位置。 现在我们也可以得出与以上相反的结论，可以这样说，从Ａ到Ｂ沿直线飞来的球在点Ｂ时发生偏离，朝着Ｉ运动，这意味着球穿入物体ＣＢＥＩ的力量或轻松程度与其离开物体AＣＢＥ时的力量或轻松程度有关。这就如同ＡＣ和ＨＢ间距离与ＨＢ和ＦＩ间距离有关一样--也就是好像线ＣＢ的长度与线ＢＥ的长度有关一样。就光的行为而言，在这一方面像球的运动一样遵守相同的规律，可以这样说，当光线斜着从一个透明体穿过进入另一个时，会比第一种情况更容易些或更难些。产生偏离时会采取这种方式：在这些透明体间的面上，光线的倾斜度总是在较易通透物体的那一面更为缓和，这种倾斜度变化恰好与各自物体的通透程度成比例这里没有详细地叙述，笛卡尔发表的这个规律现在称为斯奈尔定律，按照这一定律，sini=nsin,此处i为入射角，r为折射角，n为某一特定折射介质的常数，见１６３２年６月给莫森奈的信。必须仔细注意的是，这种倾斜度可以由直线间相互比较的量来测量（如ＣＢ或ＡＨ，ＥＢ或ＩＧ等类似的线）而不能由AＢＨ或ＧＢＩ这样的角来测量，也较少用像ＤＢＩ这样的我们称之为“折射角”的角来测量。因为这些角间的比率或比例随着光线的倾斜程度的不同而变化。相反地，线ＡＨ和ＩＧ等类似线的长度间的比率或比例，在同一物体内发生的所有折射中保持不变。例如(图略)假定一束光线穿过空气从Ａ射到Ｂ，在点Ｂ碰到透镜ＣＢＲ的表面，在透镜中光线会偏向Ｉ；假定另一束光线从Ｋ射向Ｂ，而偏向Ｌ；此外一束光线从Ｐ射向Ｒ而偏向Ｓ，其中，在线ＫＭ和ＬＮ或ＰＱ和ＳＴ之间，像ＡＨ和ＩＧ之间一样必定存在着相同的比例关系。但是角ＫＢＭ和ＬＢＮ，或ＰＲＱ和ＳＲＴ之间，像ＡＢＨ和ＩＢＧ之间一样，不存在相同的比例关系。 在这里大家将看到测量折射的方法。为了测量其大小，我们需要借助于实验。就折射量而言，它依赖于所在物体的特殊性质。然而，我们还是能够轻而易举地和充分地测量，因为所有折射在同种方式下会同量地减少。事实上，为了揭示发生在给定界面上的所有折射，只须检查光束就足够了。除此之外，我们再检查其它两三条光束的折射，就可能会避免所有可能的错误。因此，如果我们希望知道发生在界面ＣＢＲ上的折射量，把空气ＡＫＰ与透镜ＬＩＳ分开来看，我们只须通过检查线ＡＨ和ＩＧ间的比例关系，就能测定光束ＡＢＩ的折射。但是如果我们怀疑实验可能会失败，我们则须测量其它两三条光束，如ＫＢＬ和ＰＲＳ的折射，如果我们发现在ＫＭ和ＬＮ，ＰＱ和ＳＴ之间像ＡＨ和ＩＧ间一样具有相同的比例关系，我们就完全有理由相信观察的正确性。 然而，在进行这些观察时，大家可能会疑惑地发现，在水和空气的界面发生折射时光线在空气中比在水中倾斜得更厉害，在水中比在玻璃中倾斜得更厉害，这与在球的例子中发生的情况正相反，球在水中比在空气中偏离得更厉害，而且球根本不能穿过玻璃。例如，(图略)一个球在空中被从Ａ拍向Ｂ，在Ｂ处碰到水面ＣＢＥ，它将在Ｂ处向Ｖ偏离；而对光线来说，则将向另一个完全不同的方向倾斜，从Ｂ斜向Ｉ。然而如果回想一下我所归纳的光的性质，大家便不会感到奇怪。当时我讲道，光不是别的什么，它只是所接收到的微小物质的某种运动或行为，这些微小物质充满着其它物体中的孔隙。还应考虑一下，就像一个球在碰撞到软物体时，比碰到硬物体会失去更多的运动，球在地毯上运动比在光裸的地面上更困难些，因此，这种微小物质的行为受到空气粒子的阻碍要比水粒子为更多（空气粒子是软的且结合得不好，微小物质不能对其进行很多的抵制）而能给水粒子以更多的抵制。因此，对一个较坚硬致密的透明体的微小粒子而言，它们更容易让光通过；光不必将这些物体粒子赶出其原来的地方，而一个球为了在水中开辟途径则必须将水粒子挤走。我们知道了发生在水中、玻璃中和我们周围所有透明物体中的折射，是通过上述这种方式。然而还可以注意到光线从这些物体中出来时发生的折射一定与进入时发生的折射完全相似。因此，如果光线在从空气进入透镜的过程中，从Ａ射向Ｂ会偏向Ｉ，那么同一束光线在返回时，从Ｉ射向Ｂ则一定会偏向Ａ。 然而，也可以发现其它物体（主要在天空中）的折射还有别的原因，那种折射不是可逆的。还会发现某种情况下，光束变得弯曲了，尽管只是通过一种透明体。球的运动经常是曲线的，因为其在某个方向上受到重力作用而发生偏离，在另一个方向上因我们拍球的行为而偏离，或者还有其它原因。最后，我敢说，刚才使用的三个比喻是很恰当的，我们在其中可以观察到的所有特性，与光的实验中已经证明了的光的特性完全相似。但是我只是解释了那些与我的论题最有相关性的内容。在这里我不想再让大家多考虑别的事，只是最后考虑一下曲面透明体的表面，通过其上每一点的光线发生偏离的方式与平面相同，触摸这些物体时，我们也能想象到曲面上各点与平面上各点是相同的。例如，（见图７略）光线ＡＢ、ＡＣ、ＡＤ来自同一束火焰Ａ，并射到水晶球ＢＣＤ的曲面上，它们发生折射的方式被认为与ＡＢ落到ＥＢＦ面上、ＡＣ落到ＧＨＣ面上ＡＤ落到ＩＤＫ面上等类似情况是相同的。从这里可以看到，按照射到曲面的弯曲情况的不同，这些光线可被分别聚焦或发散。好了，在搞清楚上述问题后，以下是开始讲述眼睛结构的时候了，我认为通过讲述眼睛的结构能使大家明白，射入眼的光线是如何被处置以产生视觉的。 第三讲关于眼睛这里省略。这一部分的英译文和下面被省略的材料，见笛卡尔《论方法、光学、几何学和气象学》。……第四讲感觉概述我必须告诉大家关于感觉的一般性质，其中特别容易解释的是视觉。我们确知具有感觉能力的是心灵而不是身体，当心灵被某种狂喜或沉思所吸引而沉浸其中时，我们看到身体即使被各种各样的物体所触及，却不会产生感觉。我们知道，恰当地说心灵具有感觉能力，并不是因为其作为身体上具有外部感官作用的存在，而是因为其在大脑内的存在并行使称之为“普通”感觉的功能见《规则》和《激情》。。我们观察到，只要大脑受到伤害或发生疾病，那么不管身体其它部分是多么健康，一般都会妨碍所有的感觉。最近我们知道，物体在身体外部器官所形成的印象是通过神经传导给大脑内的心灵的，我们观察到各种事故，只要损伤某一根神经，就会毁坏这根神经发出分枝所在身体那一部分的感觉，但不会引起别的地方感觉的减弱接着是关于神经和动物精神在产生感觉和运动方面功能的叙述，见《论人》和《激情》。……哲学家们通常都假定，为了拥有感觉能力，心灵必须接收到物体传输至大脑的映像，但我们要留心不去这样假定,我们一种经院学派所指的物体传输给心灵的与其相似的“形式”或“映像”。无论如何必须以与哲学家们完全不同的方式想象这些映像的性质，因为如果映像的概念是根据其与其所代表的物体相似这一要求而定义的，哲学家们则不能告诉我们映像是怎样由物体形成之后又是怎样被外部感官所接收并由神经传输给大脑的。他们对映像提出假定的惟一理由是，他们看到图画很易激发大脑去想象它所描述的物体，所以与之相似，大脑一定是通过相同的方式被我们头脑中所形成的小图画所激发，去想象和引发对物体的感觉。 然而我们应该想到，大脑还能被映像之外的其它许多东西所激发，如信号、语言等，这些与其所指事物并无任何相似之处。为了尽量避免与已经接受的观点产生分歧，如果我们倾向坚持，由感觉所感知的物体确实将其映像送到了大脑内，那么至少我们应该观察到，一种映像决非在所有方面都要与其所代表的物体相似，否则在物体与其映像之间就将没有区别。映像在一些方面与其所代表的物体相似，这就足够了。确实，映像的完美时常在于，它并非像其应该的那样像它所代表的物体。大家可以在版画方面看到，只用一些墨水，在纸上这里涂一点，那里涂一点，对我们来说，它们就能代表森林、城镇、人群、甚至战场和风暴；尽管它们使我们想到了这些物体各种不同的性质，但实际上只是在形状方面有一些相似之处。这种相似不是很完全，因为版画展现在我们面前的，是在纯粹的平面上展现凸凹变化而形成的，而且按照透视法则，时常是用椭圆形比用其它圆形能更好地代表圆形，用菱形比用其它方形能更好地代表方形，其它形状与此类似。因此常发生这样的情况，为了使一个映像更为完美，更好地表示一个物体，版画不能与其表示的物体相似。现在我们一定相信我们大脑中形成的映像就是通过与此相同的方式产生的。我们注意到，问题是去了解映像如何让心灵对与之相似物体的性质产生感觉，这些感觉与其物体相对应，但却不知道如何能与它们相似。例如，盲人用拐杖探寻物体，那些物体确实没有将什么东西传给他，只在于那些物体按照其本身不同的性质引起拐杖以不同的方式运动，并使其手上的神经运动，然后这些神经的发源地大脑区域产生运动，这就会引发其心灵产生感觉，这种感觉随着大脑内运动的不同而具有多种多样的性质。 第五讲眼后形成的映像大家看到，为了具有感悟能力，心灵不一定非得去形成某种与其感觉的物体相似的映像，然而尽管如此，我们看到的物体确实在我们眼睛后面形成了非常完美的映像。我们打个比喻对其进行简单地解释。假定一个全封闭的暗室，只留一个小孔，将一块玻璃透镜放置于小孔前面，将一块白布挂在小孔后面，并与之保持一定距离，以便从外面物体上射来的光能在白布上形成映像。现在我们说这个暗室代表眼睛；小孔代表瞳孔；透镜应该代表晶状体液，是眼睛中发生折射的部分；白布代表眼内薄膜，这一内膜是由视觉神经末梢构成的。如果把刚刚死亡的人的眼睛取下来（做不到的话，也可以取牛或其它大动物的眼睛），仔细地切断眼后三层薄膜，会露出这些薄膜包围着的大部分体液，注意不要溅出来。然后用某种足够薄的、能让光线透过的白色物体（如一张纸或蛋膜）盖住暗室的小孔，小孔内放上这只眼睛，那么这个眼睛的前面是各种各样的被太阳照亮的物体，后面是暗室，有你站在那里（除了通过这只眼睛外，没有光线能进入暗室，这只眼睛的所有部分都是完全透明的）。做好这些之后，看看白布，你会惊奇地发现一张通过自然透视形成的外面所有物体的图片--只要确保那一只眼睛维持其自然形状，按照物体距离的远近，无论怎样做都能看到（如果将眼睛多少挤一点，图像便会变得不太清晰这里省略了一个图，文章也有删节。 现在，大家已经在死亡动物的眼睛中看到了图像，考虑一下其原因，如果用眼睛内膜来取代白布的位置，那么就不会怀疑在活人眼睛的内膜上能形成类似的图像——实际上是一种更好的图像，因为活人眼中的体液充满生机、更加透明，其产生映像所必需的形状也更恰当。（可能牛眼中瞳孔的形状不很圆，使图像达不到完美的程度）……物体的映像不仅仅以这种方式在眼睛后面形成，而且还要向后传输至大脑这里省略的内容与笛卡尔在《论人》中所述的相重复。……第六讲视觉当图像传输到大脑内时，它仍然与其所产生的物体有某些相似之处。然而就像上面充分显示的那样，我们不应该认为图像使我们感觉这些物体是通过这种相似的方式--就好像在大脑内还有另外一只眼睛，使我们通过其感觉图像。相反地，我们必须相信是自然赋予的运动形成了图像，并直接作用于身体之主的心灵，使心灵拥有感觉。对此，我将予以详细地介绍。我们用视觉所感觉到的物体的全部性质可被归纳为六个基本性质：光、颜色、位置、距离、大小和形状。首先看一下光和颜色（真正属于视觉的性质）。我们假定心灵具有这样一种性质，使其具有光的感觉的是大脑视觉神经纤维组织区的运动的力量，使其具有颜色的感觉是这些运动的状态。 同样地，通向耳朵的神经的运动使心灵听到声音；舌头上的神经的运动使心灵品尝到味道。总而言之，身体上各种神经的运动，缓和的会使心灵得到痒的感觉，很剧烈的则会使心灵得到痛的感觉，但是在所有这些心灵想象到的概念和引起这些概念的运动之间不一定非得有相似之处。大家都乐于同意这样的说法，当人的眼睛受打击时，好像在眼前看到了无数的火花和闪光，即使闭上眼睛或在很暗的地方也是如此。因此这种感觉可以只归于一击之力。这一击之力就像明亮的光一样使光神经纤维处于运动之中。相同的力量作用于耳朵可使我们听到一种声音，作用于身体其它某些部位会使我们感到痛。这也可被下面的事实所证明：无论何时只要迫使眼睛看一下太阳或其它某些明亮的光，即使随后闭上眼睛，也会在一个短时间内保留其印象，在光消逝的过程中好像仍能看到各种颜色的变化。至少这会说明一个事实：视觉神经纤维被某种力量置于运动状态，通常一旦发生后就不能立刻停止。但是当眼睛闭上后保持在眼睛内神经的运动不足以代表引起它的明亮的光，它只能呈现不太鲜明的颜色，这些颜色在消退过程中不断变化。这正如我已经提出的那样，表明颜色的性质只在于运动的多样性。最后这还可被透明物体中各种颜色的频繁出现所证实。 确实，除了对光的接收方式的多样性外没有别的原因，如云中彩虹的出现就是一个例子。还有一个更清楚的例子，这就是在削磨成许多面的玻璃中能看到类似彩虹的现象。但是我们必须仔细考虑的是，什么决定了所见到的光的数量，即什么决定了每一个视觉神经纤维运动的力量。由于我们看到物体上的光的数量与其物体本身所含光的数量总是不相等的，它与物体的远近和瞳孔的大小成一定比例地变化。这种变化也与物体上各点发来的光线在眼睛后面所占据的面积成比例……除非这些部分在颜色方面有某些不同，否则我们不能区分开所看物体的各个部分。对颜色的辨别依赖于两个因素：一个是物体所有各部分发来的光线聚集于眼睛后面尽可能多的不同的点上，而且别处的光线不能射到这同一些点上；另一个因素是映像在眼睛后面占据的区域内有大量的视觉神经纤维。例如，假定一个物体由一万个能发出光线、并以一万种不同的方式到达眼睛后面某一区域的粒子所组成，其结果可能会同时产生一万种可见的颜色。然而如果我们假定眼睛后面那一区域内只有一千个视觉神经纤维，那么这一万个粒子将只能使心灵区分最多一千种颜色。因此，物体每十个粒子一起作用于一个视觉神经纤维，并各自以一种独有的方式移动它。这些独有的方式组成了物体作用的所有方式，因此每个纤维所占据的区域被认为好像只是一个点，这就是为什么一块农田具有无数不同的颜色，从远处看却全是白色的或蓝色的。 一般地，所有物体从远处看不如在近处更清晰；某个物体在眼睛后面所占据的区域越大，就会看得更清楚。以后我们还必须对这一情况进行特别的关注。谈到位置。即物体上每一部分与我们身体相比较的定位，我们用眼睛比用手能更精确地感觉它。对于它的认识，我们不依赖于任何想象，也不依赖于来自物体的任何行为，而是只依赖于神经发源地大脑中各个微小部分的位置。当布满神经的肢体位置变化时，大脑中微小部分位置的变化却总是很微弱。因此是自然赋予我们心灵这种能力，使我们不仅能够知道物体上各部分所占据的地方，而且还能使我们从这些地方转移注意力，到我们想象到的直线上，这些直线从物体上各部分开始延伸至无穷。以相同的方式，我们已经谈得很多的盲人，将手Ａ转向Ｅ（图略）然后再将手Ｃ转向Ｅ，分布在后一只手上的神经引起了大脑的某些变化，通过这种变化，其心灵不仅会知道Ａ或Ｃ的位置，而且还能知道处于直线ＡＥ或ＣＥ上的所有位置。用这种方式，但无论如何他并不知道或不会想到其双手占据的地方，其心灵却能将注意力转向目标Ｂ和Ｄ，并确定它们占据的地方。 相似地，当我们的眼睛或头转向某一方向时，我们的心灵被大脑中的变化所告知，这些变化是由分布在运动肌肉中的神经所引起的……虽然物体在眼睛内形成的图像是上下倒置的，但仍能够在其真实位置上被看到。对此大家不应该觉得奇怪，这正如盲人通过左手能感觉到（其右边的）物体Ｂ，连同一时间能用右手感觉到（其左边的）物体Ｄ。当盲人用两只手摸到了一个物体时，他并不会将其判断成两个物体。同样，当我们的双眼注视同一个地方时，物体在每个眼里都形成了一个图像，但我们却只是看到了一个物体。与对位置的理解不甚相同，对于距离的理解，不依赖于物体发出的映像。相反，判断距离首先依靠眼睛的形状。正如我们已经说过的，看近处的物体时眼睛的形状与看远处的物体时相比，肯定有些细微的不同。当我们根据物体的远近调整眼睛的形状时，我们以某种自然赋予的方式改变了大脑中的某一部分，以使我们的心灵感觉到距离。通常这一情况发生时，我们并没有仔细考虑。例如当我们用手紧抓住某一物体时，我们会按照物体的大小和形状去调整手，并通过手感觉到它，在这一过程中却不必去思考这些运动。 其次，我们判断距离是通过双眼的相互关系。盲人抓着两根拐杖ＡＥ和ＣＥ（假定他并不知道拐杖的长度）。只知道两手Ａ和Ｃ间的距离和角ＡＣＥ和ＣＡＥ的大小，似乎是通过一种自然的几何学，他能从这一认识中就说出点Ｅ在哪里。相似地，当我们的双眼Ａ和Ｂ转向点Ｘ时（这里省略了一个图），线ＡＢ的长度，两个角ＸＡＢ和ＸＢＡ的大小能使我们知道点Ｘ在哪里。我们可以只用一只眼睛，通过改变其位置而做与此相同的事。此时如果我们使眼向Ｘ方向转动，首先停在Ａ点，随后立刻转向Ｂ点，这就足以使我们产生包括线ＡＣ及两个角ＸＡＢ和ＸＢＡ的想象，使我们能够想象点Ｘ的远近。这是通过一种心理活动所完成的。虽然只是一种简单的想象，但也包含着外科医生的推理。他们在测量不能直接测量的地方时，常使用两个不同的有利点。此外感觉距离，我们还有另一种方法，即通过看到物体形状的清晰或模糊程度并结合光的强弱。如果我们凝视Ｘ（图略），来自物体10和12的光不会正好聚焦于我们眼后的Ｒ和Ｔ，而这些物体在点Ｖ和Ｙ时却会如此。从这里我们可以看到这些物体离我们是比Ｘ更远还是更近些。来自物体１０的光射到我们的眼中会比X附近物体的光要强一些，我们由此判断物体10更近些；来自物体１２的光要比来自Ｙ附近物体的光要弱一些，由此我们判断物体口更远些。最后，我们可能已经从另一方面获得了关于物体的大小、位置、形状和颜色的清晰度的映像，或者只知道来自这一物体光的强度。仅这些便可以使我们在实际上并没有看到物体的情况下想象其距离远近。例如，当我们远远地观察一个物体时，判断其距离远近对于那些经常在近处看到的比那些不了解其大小的要更准确些。如果我们正在看一座被阳光照着的山峰，虽然山峰比其阴影中的一片树林还要远，但却正是树林使我们判断山峰更近些。当我们看海上的两艘船，那艘大的离我们更近些，在大小上它们看起来会相等，但是我们可以利用它们在形状上、颜色上、发射出来的光的不同判断哪一个更远些。 至于我们判断物体的大小和形状的方式，不必再去赘述，因为它们已全部包括在我们判断距离和位置的方式中，即我们判断物体大小是通过我们具有的物体远近的知识和看法，与物体在眼后形成的映像的大小相比较--而非仅仅通过这些映像的大小。很明显，离我们近的物体所形成的映像，是离我们十倍远的物体所形成映像的一百倍大，然而我们并没有看到物体有一百倍大，相反看起来物体几乎一样大，至少其距离没有欺骗我们。同样很明显的是，我们根据对于物体上各部分位置的认识和看法判断物体的形状，而不是根据眼睛中的图像，因为在我们看到圆形和方形时，眼中的图像却经常只是椭圆形和菱形。 为了使大家确定不疑地相信我所解释的视觉形成原理，我将再让大家考虑一下为什么有时视觉会欺骗我们。首先要明白是心灵在看，而不是眼睛在看。心灵不是直接地看，而只是通过大脑看，这就是为什么精神病人和那些睡着的人时常看到或认为他们看到在眼前根本不存在的物体。这只是某种雾气搅乱了他们的大脑，使其中的某些部分产生了正常的视觉，好像这些物体就在眼前一样。其次，因为来自外部的映像是经由神经传输至“共同”感觉的，如果这些神经的位置由于某些非正常原因而发生变化，那么这会使我们看到的物体不在其应该所在的地方……再者，因为我们经常断定，激发我们视觉的映像来自于我们为了感觉而不得不朝着看的地方，所以当它们恰好来自别处时，我们就可能会被轻易地欺骗。 因此，眼睛感染黄疸病的人、或通过黄色玻璃看东西的人、或被关在一个除了通过这种黄色玻璃外别处没有光线能进入的房间里的人，他们会认为看到的所有物体都是黄色的。前面所述的暗室中的人，由于他只盯着小孔上的白色物体，他会把外面物体的颜色看成全是白色的，如果眼睛通过透镜和在镜中看物体，则会断定物体在其本来不在的某点且比原来变大或变小了，或变小的同时颠倒了（当离眼睛有些远时）。这种情况的发生是由于透镜或镜子使来自物体的光线发生偏离，这样眼睛不能清晰地看到物体，只有进行调整才能适当地看到这里省略了一个图，文章也稍微作了删节。那些急于查找问题的人会很容易地理解这一问题，在他们力图去测定凸凹镜中像的位置时，他们会以同样的方式看到古人在反射仪中所犯的错误有多大。我们还注意到，所有我们辨识距离的方法都是很不可靠的。因为当物体在四五英尺以外的地方时，眼睛的形状几乎不会有任何可感觉到的变化，即使物体稍微近一点，眼睛的形状变化也很小，不能从中获得精确的知识。如果看一个很远地方的物体，在连接两眼（或同一眼的两个位置）之间的线和两眼与物体间线所夹的角度也很难有什么变化。即使我们的“普通”感觉本身，似乎也不能收到远于大约一二百英尺外物体的概念，这可被观察月亮和太阳所证实。它们在我们所能看到的最远的物体之列，其直径对我们来说通常好像只有一两英尺--尽管我们有根据知道它们是非常巨大的和非常遥远的。我们能很容易地想象塔和山，哪一个更大些，但是我们不能把月亮和太阳想象得有多么大，所以正确认识不常出现。由于我们不能想象远于一二百英尺以外的物体，结果应该是月亮和太阳的直径在我们看来不会超过一两英尺。 它们的位置也会使我们误入歧途。通常地，它们高挂在天空时，看起来比它们升起或降落时要小些。我们可以很容易地注意到它们的距离远近，因为在它们和我们眼睛之间有各种各样的物体，通过仪器测量，天文学家们清楚地证实它们有时看起来比其它时候要大些，不是因为它们被看到时正在对向一个较大的角度，而是因为它们正在远去。这证明古老光学的公理--认为物体外观的大小与视角成比例--并不总是正确的。我们还想象因为白色的或发光的物体，和通常所有那些具有引起视觉的较大力量的物体，总是看起来比它们拥有较少这种力量时更近些和大些，原因是瞳孔收缩以避免运动的强光，这种运动与引起整个眼睛清晰地看近物的运动--通过这种运动我们判断这一物体的远近--是紧密相联的。如果没有其它运动，在某种程度上同时发生，上述运动几乎不会发生（同理，第三个手指如果不稍微弯曲一点，我们则不能完全地将前两个手指闭紧，好像这两个手指要与其它手指一起闭紧一样）。这些白色的或发光的物体看起来更大些的原因，不只在于我们依赖于距离远近而估计其大小，还在于它们在眼睛后面形成了较大的映像。 必须注意到，眼睛后面遍布着视觉神经纤维的末梢，它们虽然很小，也是有大小的，其每一个中，在某一部分可能受到另一个物体的影响，而在另一部分受到另一个物体的影响。但是在某一个给定时间里，它只能以一种单一方式被移动，因此当其最小部分被某些巨大物体影响，其它部分被不很大的物体影响时，其整体运动是按照最大物体所产生的映像，而不是其它物体。因此假定这些小纤维的末梢是１、２、３、（图略）如来自某颗星的光线在眼睛后面留下一个映像，并在１扩散；也会轻微地到达标着２的六个末梢，（假定没有其它光线到达，只有空中这颗星附近区域射来的微弱的光）。在这一情况下，如果星光足够亮的话，星的映像就会扩散到六个标着２的末梢所在区域，因此大家能够看到，外观相当小的星，由于极远的距离永远不会看起来再更大些，而且即使它们不是很圆，看起来却是圆的--就好像一个方塔，从远处看是圆的，因为在眼中只能显现极小映像的物体是不能看出其形状的。最后，由物体的大小、形状、颜色或光等感觉中的图像来判断其距离，已经表明是很容易出现错觉，在我们来看这些图像经常是很小的与其实物差别很大，而且这些图像中的物体的轮廓很模糊，其颜色也更暗弱。