您当前的位置:首页 > 当代文学 > 文物中的物理

八、雨虹与色散

八、雨虹与色散

在河南南阳汉代画像石中有一雨虹画像石(见图2-25),将雨虹画成两头的龙(右龙头残),独角,目瞪口张,正在吸饮雨水。该画表现了自殷以来关于虹是雨龙的看法。

图2-25 汉代雨虹画像石

美丽的彩虹自古以来就吸引了人们的注意。古代人称它为蝃、虹霓或美人。甲骨文中的“虹”字,类似由双道弧线构成的彩虹,又类似弓身爬行的虫。殷人以为它是能饮水于河的雨龙,故“霓”字又作“蜺”,从“虫”旁,“霓”字部首又从雨。秦汉时代,人们将虹的出现看作是“阴阳不和,婚姻失序”的征兆⑳;又称其为“美人”,这是因为“阴阳不和,婚姻失序,淫风流行,男美于女,女美于男,恒相奔随于人之时,则此气盛。故以其盛时名之也”㉑。这些观点显然是由于彩虹的美引起的,与其说是关于虹的道德观点,倒不如说是某些古人心中扭曲了的爱情观。从颜色学和性别的观念出发,古代人还将虹解释为:

“雌曰虹,雄曰霓。旧说虹常双见,鲜盛者雄,其暗者雌也。一曰赤白色谓之虹,青白色谓之霓,故虹红也。”㉒

所谓虹霓,原是雌雄之意。雌为红色,雄为蓝色,这是传统的中国颜色观了。在图2-25中,弧形的虹是对称的。由于虹的出现与雨滴相关联,因此,人们将虹想象为一种巨虫或龙在溪间吸饮清水。这种传统看法,当然要比画像石上的绘画要久远得多。迄唐末为止,一位很有科学见解的道教学者谭峭也在其《化书》中说:“饮水雨日,所以化虹霓也。”宋代的伟大科学家沈括也不例外。他在《梦溪笔谈》卷二十一《异事》中说:“世传虹能入溪涧饮水,信然。”甚至他在宋神宗熙宁年间(1068—1077年)出使契丹,途中见虹,特地去观察其饮水实情。观察结果,除了指出虹的出现与人的观察方向有关外,还说“虹两头皆垂涧中”,似乎真在饮水。可见,将雨虹想象为虫或龙饮水于溪涧的传统看法何等牢固。

然而,对于虹的科学观察从西周起就开始了。《诗经·国风·鄘风·蝃》写道:

在东,莫之敢指。……

于西,崇朝其雨。……

这意思是,太阳东升,光照于西,乃在西方见虹。此时,西边空中雨滴满布,故谓“崇朝其雨”。大概唐代之前,人们对虹的描述集中于其产生的物理条件。蔡邕《月令章句》说:

虹见有青赤之色。常依阴云,而昼见于日冲,无云不见,太阴也不见。见辄与日相互率,以日西,见于东方。

这里所谓的“阴云”“云”,是指雨云,即在部分天空中布满的微细雨滴。“太阴”指全天区的阴雨天。虹与太阳总是东西相对,若东方微雨,西方太阳,这时就容易见虹。《诗经》和《月令章句》叙述的正是这个物理条件。

太阳光是由各种不同波长的单色光组成的。当它射进云雨中时,受到密布的雨滴的散射和折射作用,它就分成各种色光。这就是通常所说的色散。唐宋时期,人们对虹的色散本质已有所认识。唐代孔颖达在《礼记·月令·季春之月》“虹始见”下疏解说:

若云薄漏日,日照雨滴则虹生。

与从前的“雨云”记述相比,“雨滴”之说,不仅观察细致多了,而且已接近关于虹产生的科学见解。在他之后,人们以喷水实验证明他的观点正确,从而也实现了人造虹。唐代张志和在其《玄真子·涛之灵》中写道:

雨色映日而为虹。

背日喷乎水,成虹霓之状,而不可直者,齐乎影也。

这是关于日光色散实验的最早记载。它证实了关于自然界虹的成因的说法,也破除了有关虹的种种误解。“不可直者,齐乎影也”一句,可能是指观察虹的位置与虹所在位置的相关性,也许是指虹本身的弧形特性。

宋代陆佃(1042—1102年)在《埤雅·释天》中就虹的产生也提出了自己的见解。他说:

先儒以为云薄漏日,日照雨滴则虹生。今以水噀日,自侧视之则晕为虹蜺。然则,虹虽天地淫气,不晕于日不成矣。故今雨气成虹,朝阳射之则在西,夕阳射之则在东。

陆佃记述了“以水噀日”的造虹实验,而且明确指出了观察虹的方向、太阳与雨滴二者之间的相对位置。这些见解,在13世纪之前,也是最为先进的看法。而“背日喷乎水”或“以水噀日”的人造虹实验,在13世纪之前也是西方人所未闻见的事。13世纪时,罗杰·培根(Roger Bacon,1214—1294年)才提出类似上述唐代孔颖达的见解,认为虹是日照雨滴所致。

谈到色散现象,除了虹之外,还有如同图1-52中的白石英色散现象。我们在第一章最后一节中已述及白石英及其别的称谓,天然白石英具有极好的透光性能。太阳光透过水晶后分成各种颜色的现象,也称为水晶分光。因白石英晶体具有棱,它像三棱镜一样对日光有分光作用。寇宗奭《本草衍义》卷四《菩萨石》未曾指出菩萨石的形体特征,仅说明如下:

嘉州蛾眉山出菩萨石,色莹白明澈,若太山狼牙石、上饶水精之类。日中照之,有五色,如佛顶圆光,因以名之。

但寇宗奭的同时代人杜绾在其著的《云林石谱》卷下《菩萨石》中明确指明菩萨石的形体特征:菩萨石“映日射之,有五色圆光。其质六棱,或大如枣栗,则光彩微茫;间有小如樱珠,则五色灿然可喜”。

这些记述表明,人们将石英称为“菩萨石”,正是因为它“日中照之”,便产生了色散现象。在这里,白石英的分光现象被描述得极为清楚。也可见人们早已用石英做了分光实验,只是他们未曾仔细地按照颜色顺序将色彩一一说出罢了。

在历代本草药学著作中还有许多有关记载,我们不一一列举了。

上一章 封面 书架 下一章