揭開視覺之謎

我國大作家冰心曾寫下這樣一首詩：

成功的花，

人們只驚羨她現(xiàn)時的明艷！

然而當(dāng)初她的芽兒，

浸透了奮斗的淚泉，

灑遍了犧牲的血雨。

德國偉大的天文學(xué)家開普勒又何嘗不是如此呢！他的每一次成功都是戰(zhàn)勝外部惡劣的環(huán)境和自身極端不利處境的一次勝利，其中他所揮灑的血淚是難以想象的。

自從開普勒觀測了1600年7月10日的日偏食之后，美妙的光學(xué)又引起了他極大的興趣，要知道，開普勒從小視力就十分衰弱，這給他研究光學(xué)帶來了許多困難。

困難對于開普勒來說是再熟悉不過了，幾乎像影子一樣追隨他，籠罩著他。自從他出生的那天起，就始終和各種各樣的困難廝殺著，而且越戰(zhàn)越勇，直至取得勝利。

所以，視力的衰弱不僅沒有削減他對光學(xué)的興趣，反而更加激發(fā)了他的研究熱情，激發(fā)了他探索這個未知世界的渴望。

他采用第谷的辦法制作了一架小孔相機。通過和第谷對天體觀測數(shù)據(jù)的比較，他知道了自己視力的衰弱度。所以，每一次遠距離的觀測，他都要把這個衰弱度計算在內(nèi)，或者戴上自制的鏡子，從而得出正確的結(jié)論。

當(dāng)時，伽利略已經(jīng)發(fā)明了望遠鏡，這給天體觀測工作帶來了極大的便利。伽利略用望遠鏡觀測到許多天文現(xiàn)象，如月面的崎嶇不平，金星也有圓缺，木星有4個衛(wèi)星等，并把這些結(jié)果寫進了《星際使者》一書。

該書出版后，不少科學(xué)家和哲學(xué)家對伽利略的發(fā)現(xiàn)持否認態(tài)度，天主教會也對伽利略進行瘋狂圍攻。只有開普勒一人勇敢地站了出來，寫文章支持伽利略，捍衛(wèi)科學(xué)和真理，他還出版了《論木星衛(wèi)星》、《哥白尼天文概要》等著作，通過自己的觀察和發(fā)現(xiàn)，既發(fā)展了伽利略的理論，又是為當(dāng)時正受教會審判的伽利略提供旁證。

連伽利略自己也說：“開普勒是第一個，而且是唯一的一個完全相信這些發(fā)現(xiàn)的人?！边z憾的是伽利略對開普勒的態(tài)度完全不同，他不顧開普勒的一再請求，一直未能送去一架開普勒也非常需要的望遠鏡。后來開普勒幾經(jīng)周折，才從朋友那里弄到一架伽利略望遠鏡。

剛拿到這架當(dāng)時最先進的望遠鏡，開普勒愛不釋手，走到哪里，都把這件“寶物”帶在身邊，漸漸地開普勒覺得這架望遠鏡缺乏靈活性，對近處或遠處的東西，不便于調(diào)整視角。

于是，開普勒小心翼翼地打開望遠鏡，經(jīng)過反復(fù)地琢磨，他改變了伽利略望遠鏡的構(gòu)造。伽利略望遠鏡的目鏡是凹透鏡，物鏡是凸透鏡。開普勒將目鏡也改為凸透鏡，將焦距長短不同的兩個凸透鏡配合在一起，使放大倍率按物鏡和目鏡的焦距比來決定。

在改良后的望遠鏡中，目標的像呈現(xiàn)在物鏡和目鏡的公共焦點上，能夠測定微小的角度，雖然像是倒的，但對天文觀測來講無關(guān)緊要。

開普勒設(shè)計的這種望遠鏡，其結(jié)構(gòu)后來被廣泛應(yīng)用于天文望遠鏡，被人們稱為開普勒望遠鏡，是近代折射望遠鏡的基礎(chǔ)之一。

在研究這種透鏡成像原理的同時，開普勒發(fā)現(xiàn)，人的視覺和透鏡有著同樣的原理。他之所以能看見物體，是因為物體的光通過眼睛的水晶體，把縮小了的倒立的像投在視網(wǎng)膜上，至于人們平常不覺得倒立，只是習(xí)慣了的緣故。

這一驚人的發(fā)現(xiàn)，打破了幾千年來人類對自身視覺的種種錯誤認識。例如柏拉圖和歐幾里得這些大名鼎鼎的人物都錯誤地認為視覺是由眼睛發(fā)出的光。從而開創(chuàng)和發(fā)展了研究視覺理論的正確道路。

在此基礎(chǔ)上，開普勒進一步研究了近視眼和遠視眼的問題。他認為近視眼就是由于物體的光通過水晶體而產(chǎn)生的物像不是落在視網(wǎng)膜上，而是落在視網(wǎng)膜之前，遠視眼是由于物像卻落在視網(wǎng)膜之后，所以，遠視的人和近視的人都看不清物體。

開普勒通過對光的研究，總結(jié)了這樣一條定律：光的強度跟光源的距離的平方成反比。他還對光的折射問題作過深入的研究，指出折射角的大小不能單從物質(zhì)的密度來考慮。

在開普勒之前，人們對折射現(xiàn)象也作過不少研究，但都未能正確總結(jié)出折射定律。那時，普遍的看法是，入射角和折射角之比是一定的。開普勒經(jīng)過反復(fù)的實驗，修正了這一觀點。他認為，在入射角度比較小時，以往觀點接近正確，但角度增大，情況就大為不同。

開普勒對光學(xué)的卓越貢獻，為他贏得了崇高的聲譽。有人這樣評價他：如果我們不會忘記伽利略在力學(xué)領(lǐng)域中的作用，也就一定不會忘記開普勒在光學(xué)領(lǐng)域中的作用。

著名光學(xué)家笛卡兒說：“開普勒是我的主要光學(xué)老師，我認為他比以前所有的人都更懂得這一課題?！?/p>