第八節(jié)　視覺與顏色

一、視覺

眼睛如何見物？在古希臘，畢達(dá)哥拉斯、德謨克利特等人主張微粒發(fā)射說，物體射出的微粒進(jìn)入人眼的緣故。而恩培多克勒、柏拉圖主義者和歐幾里得又主張奇怪的眼睛發(fā)射說，眼睛發(fā)射某種東兩與物體發(fā)射的東西相遇，便產(chǎn)牛視覺。在中國，墨家是最早討論相關(guān)問題的學(xué)派?！赌?jīng)·經(jīng)說下》指出：“以月見，而目以火見?！彼^“火”就是“光”。可見，墨家認(rèn)為，幾依靠眼睛見物，而眼睛又依靠光見物。戰(zhàn)同時公孫龍亦有類似觀點他認(rèn)為：“猶白，以目、以火見，而火不見?！痹诠珜O龍看來，惟有眼與光二者存在，才能見物及其屬性，如白之類?！抖Y記·仲尼燕語》說：“譬如終夜有求于幽室之中，非燭何見？”東漢王符在其《潛夫論·贊學(xué)篇》中更明確地寫道：

道之于心也，猶火之于人目也。中阱深室，幽黑無見，及設(shè)盛燭，則百物彰矣。此則火之耀也，非目之光也，而目假之則為明矣。

山此可見，在中同古代人看來，產(chǎn)生視覺的原因是由于光、“火”或光照。這成為中國傳統(tǒng)的視覺觀。

在視覺的經(jīng)驗實踐中，《茍子·解蔽》記下了“厭日”現(xiàn)象：“厭目而視者，視一以為兩?！币簿褪?，以手按眼睛，改變眼球或其中玻璃體的形狀，因此一個物體就變成了兩個。另一種現(xiàn)象也被《荀子·勸學(xué)》所描述：“目不能兩視而明?！眱芍谎劬梢酝瑫r清楚看見一個物體，卻不能看清兩個物體。

透視學(xué)方面，古代人所描述的現(xiàn)象極少。

二、顏色與色覺

現(xiàn)代色度學(xué)中稱為基色的概念，古代人稱為“正色”；義有兩種或兩種以上的基色而產(chǎn)生的色稱為混合色，中國古代人稱為“問色”?！抖Y記·玉藻》：“衣正色，裳間色。”正色包括的顏色名稱及其排列次序，在古代一直認(rèn)為是“青、赤、黃、白、黑，五方正色也”，又簡稱為“五色”?！拔宸健笔侵笘|、南、中、西、北。

以五方、五色、五行相對應(yīng)，對正色及其所產(chǎn)生間色作出解釋，這成為古代顏色學(xué)或色覺理論的傳統(tǒng)。南朝皇侃在疏解《禮記·玉藻》“衣正色”中寫道：

正謂青、赤、黃、白、黑，五方正色也。不正，謂五方間色也，綠、紅、碧、紫、騮黃是也。青是東方正，綠是東方間。東為木，木色青，木刻（克）土，土黃，并以所刻為間或綠色，青黃也。朱是南方正，紅是南方間。南為火．火赤刻金，金白，故紅色赤白也。白是西方正，碧是西方間，西為金，金白刻木，故碧色青自也。黑是北方正，紫是北方間。北方水，水色黑。水刻火，火赤，故紫色赤黑也。黃是中央正，騮黃是中央間。中央為土，土刻水，水黑，故騮黃之色黃黑也。

照此，五方、五行與五正色對應(yīng)如下：

而產(chǎn)生間色是：青與黃成綠（青黃）；朱與白成紅（赤白）；白與青成碧（青白）；黑與黃成騮黃（黃黑）；赤與黑成紫（赤黑）。

皇侃的疏解是否有理？舉其青與黃成綠言之。古人言“青”，時有指“藍(lán)”。藍(lán)光與黃光混合成白光。但這里所講的，并非色光的混合，而是指染衣裳的染料的混合。藍(lán)顏料與黃顏料混合是產(chǎn)生綠色顏料的。這是因為，某種顏料會吸收某些色光，反射另一些色光。藍(lán)顏料吸收紅光、黃光，反射綠光、藍(lán)光和紫光；黃顏料吸收藍(lán)光、紫光，反射紅光、黃光和綠光。兩種顏料混合，不僅吸收各自原來吸收的成分，而且還吸收對方反射色光中可吸收的部分。只有綠光是兩種色都反射而無法吸收的光。故此，在白光照耀下，藍(lán)顏料和黃顏料的混合就成為綠色了?；寿╆P(guān)于兩種顏色混合后而產(chǎn)生的新色，是符合科學(xué)的顏色學(xué)的。他的結(jié)論無疑是織染經(jīng)驗的總結(jié)。

近代顏色學(xué)認(rèn)為，只要有三種基色加上白與黑就可以產(chǎn)生一切顏色。這三種基色分別是：加色法認(rèn)為紅、綠、藍(lán)；減色法認(rèn)為青、品紅、黃。中國古代的五色中前三色與減色法本質(zhì)上相同，加之白與黑而成的“五色”體系，大概是世界上最早認(rèn)定的顏色學(xué)中基色體系。在西方，各種顏色是由幾種基色混合而成的問題，直到牛頓時代仍懸而未決。1802年，托馬斯·楊提出紅黃藍(lán)三基色體系。1866年，亥姆霍茲厘定為紅、綠、藍(lán)三色，被稱為楊－亥姆霍茲的三色理論?；寿┨岢龅拈g色即混合色與現(xiàn)代色度學(xué)中色混合定律也相吻合。

三、色盲與視覺中三色對

正常的眼睛可以分辨顏色，反之稱為色盲。色盲是對顏色無感覺的綜合病癥，惟有特殊檢測才能被診斷。在西方，最早發(fā)現(xiàn)色盲現(xiàn)象的人是圖伯維勒，他于1684年發(fā)表的著作中提到一個女孩，因后天性色盲，色覺被限制在黑白范圍之內(nèi)。而在中國，在《春秋左傳·僖公二十四年》（約公元前634年）中就對色盲作出了定義：

耳不聽五聲之和為聾，目不別五色之章為昧。

可見，“色盲”在古代稱為“昧”。在中醫(yī)里，稱此病為“視赤如白癥”。明代王肯堂（1549　1613）在其于萬歷三十年（1602年）完成的《證治準(zhǔn)繩》中描述其癥狀如下：

視赤如白癥謂視物卻非本色也，因物著之病與視瞻有色、空中氣色不同，或觀太陽若冰輪，或睹燈火反粉色，或視粉墻如紅如碧，或看黃紙似藍(lán)似綠等。

王肯堂對色盲癥的描述比圖伯維勒早80年。

1878年，為彌補(bǔ)三色說解釋色盲的不足，德國生理學(xué)家黑林（1834—1918）提出一種新的色覺理論。他認(rèn)為，視網(wǎng)膜上存在三對顏色相互頡頏的視錐細(xì)胞，即紅—綠對，黃—藍(lán)對和白—黑對，這三對細(xì)胞的活動引起色覺和各種色的混合現(xiàn)象。早于黑林100余年，清代的畫家明在其1773年完成的《西齋偶得》卷三《五色》內(nèi)寫道：

五色相宣之理，以相反而相成，如白之與黑，朱之與綠，黃之與藍(lán)，乃天地間自然之對。待深則俱深，淺則俱淺，相雜而間色生矣。

博明提出的三色對與黑林的頡頏理論中三色對是一致的。博明以仔細(xì)的觀察，還準(zhǔn)確地記述了所謂負(fù)后象現(xiàn)象，即先后顏色對比而對視覺產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。博明寫道：

今試注目于白，久之目光為白所眩，則轉(zhuǎn)目而成疆暈，注朱而成綠暈，注黃則成藍(lán)暈，錯而愈彰，黼黻文章之所由成。

這種現(xiàn)象是由于視覺暫留現(xiàn)象造成眼中兩種或多種顏色相混合，它在很大程度上與人的心理因素相關(guān)，故而難于為人們所發(fā)覺。

鄭復(fù)光在其《鏡鏡詅癡》卷一《原色》中還畫了一張獨具一格的色度圖。他將五色由上至下排列為白、鵝黃、大紅、青、黑，以連線表示兩種基色及其混合的結(jié)果。整個圖表示了15種顏色，其中10種為混合色。

在結(jié)束本章之前，讓我們對東西方的光學(xué)在平行歷史時期做一簡單比較。

古代光學(xué)大致包括：①影與反射鏡學(xué)；②西方所謂屈光學(xué)，即包括透射、折射與光線角度的測量術(shù)；③視覺與顏色理論；④透視法；⑤分光技術(shù)與色散知識。粗略地比較，不難發(fā)現(xiàn)，第④項，透視法，中國古代幾乎未涉及，這大概是因為中國古代的繪畫自成體系的緣故；第⑤項，在近代科學(xué)興起之前的西方也基本上未曾涉及。

中國古代光學(xué)，至少同希臘光學(xué)一樣早。以墨翟為首的墨家舉起燭炬與鏡進(jìn)行光學(xué)實驗的時間是在公元前5至前4世紀(jì)之間。在整個漢代，即公元前206年至公元220年的400余年間，光學(xué)得到一次發(fā)展，人們初步掌握了某些凸透鏡的知識，參與研究者除以淮南王劉安為首的知識群之外，還有王充、張衡等人。晉代張華是漢代光學(xué)知識的繼承者。人唐以后，由于道家對玻璃制造的研究，致使譚峭等道士成為古代世界中涉獵透鏡最多的學(xué)者。沈括是宋代推進(jìn)光學(xué)發(fā)展的代表人物，他不僅研究過各種鏡、影和光的色散問題，而且是嘗試提出光學(xué)理論即格術(shù)的學(xué)者。從漢到宋，參與光學(xué)領(lǐng)域的還有一批不知名的鏡匠和道士，透光鏡的發(fā)明屬于前者，玻璃珠的制造多屬于后者。元代，有趙友欽的大型光學(xué)實驗，還有郭守敬的多種光學(xué)天文儀器的制造。明清時代，傳統(tǒng)光學(xué)趨于衰落。但是，如方以智、鄭復(fù)光等人不應(yīng)被忘記。方以智對傳統(tǒng)光學(xué)以筆記和分類敘述的形式作了總結(jié)和發(fā)揮，鄭復(fù)光是在點滴西方光學(xué)知識影響下，以傳統(tǒng)的研究方式對光學(xué)作出全面探討的人。

縱觀中國光學(xué)史，對于各類鏡成像的討論給人留有深刻印象。在西方，歐幾里得（約前330前275）的《光學(xué)》是古希臘惟一傳至今日的著作，其中58條公理基于4個幾何光學(xué)原理：光線直進(jìn)；光錐形狀；視覺來源于光線；物體可見的大小與光錐角度相關(guān)。他還建立了透視法的基本原理。但他沒有涉及鏡的問題。鏡的反射是亞歷山大港的希龍在約公元100年左右成書的《論鏡》中最早涉及的，它討論了平、凹、凸面鏡及入射角等于反射角的證明。除了這最后一個問題中國人吃虧于缺少幾何學(xué)之外，希龍的《論鏡》比《墨經(jīng)》晚了近5個世紀(jì)之久。在希龍之后，與張衡的生活年代幾乎同時的托勒密于公元2世紀(jì)初期完成《論光》一書，討論了圓鞠面鏡、折射及其角度測量等問題，其中關(guān)于折射的實驗研究和約略的折射定律的發(fā)現(xiàn)是古代最卓越的光學(xué)成就，其論述問題的翅統(tǒng)性以及幾何公理的論證方式都超越了中國歷代任何文獻(xiàn)。當(dāng)然，關(guān)于圓柱面鏡早在他之前約300年的《淮南子·齊俗訓(xùn)》以及在他之后約400年《劉子》，均有所論述。然而，在透鏡方面的文獻(xiàn)和討論，中國遠(yuǎn)勝于歐洲。直到1593年（明萬歷二十一年），意大利人德拉·波爾塔（《論折射》書中方對透鏡的各種基本特性作出系統(tǒng)研究。當(dāng)然，希臘人對透鏡也偶有所及，諸如透明的石頭可以點火，盛滿水的玻璃球可以放大圖書文字之類。

在西方科學(xué)史界，認(rèn)為第一個研究透鏡性質(zhì)的人是阿拉伯的阿勒－哈增。他的活動年代相當(dāng)于北宋初期，比譚峭稍晚。他對各類鏡子、虹、月光、日月食作了全面的研究，完善了反射定律并發(fā)展了托勒密的近似折射定律（但他們二人均未發(fā)現(xiàn)真正的折射定律），而且他是第一個對眼睛作解剖研究的人。但他對透鏡的研究僅限于雙凸或圓珠取火鏡，比譚峭所述的鏡子種類少。在阿勒一哈增的影響下，歐洲人于13至14世紀(jì)推進(jìn)了對透鏡的研究，并列出了空氣、水和玻璃的折射率表，眼鏡就是這個時期的發(fā)明。

由上可見，在古代光學(xué)的第①、②部分內(nèi)容中，中國人除了折射和光線角度測量術(shù)未有研究之外，而在其他方面前與希臘、后與阿拉伯基本上是平行發(fā)展的。缺乏幾何學(xué)及其在光學(xué)中的應(yīng)用，是中國光學(xué)史上的一大不足。