Оптика

 
Учение о тени
 
Изучение тени (ин [2], ин [5]) китайцами первоначально было связано с использованием гномона, который появился в Китае не позднее VII в. до н.э. Однако тень в контексте чисто оптических проблем впервые была исследована только в IV–III вв. до н.э. моистами.
 
Для исследовательского подхода моистов было характерно знание линейности распространения лучей света и четкое различение источника света, тени и объекта, создающего тень. Такой подход позволил им утверждать, что «тень (ин [5]) [сама] не перемещается».
 
Возможно, в этом тезисе моисты шли за номиналистами (мин-цзя). Согласно гл. 33 «Чжуан-цзы», один из «любителей спорить» говорил, что «тень летящей птицы не движется». В гл. 4 «Ле-цзы» выражение «тень не движется» связывается с Гунсунь Луном. Там же сказано о царевиче Моу из государства Вэй, считавшем себя последователем  Гунсунь Луна и разъяснявшем, что «не движется – значит, изменяется». Вероятно, он полагал, что двигаться может нечто тождественное себе, а видимое перемещение тени происходит за счет того, что она «изменяется» – один ее край постепенно выступает, а другой – поджимается.
 
По представлениям моистов, если тень движется, то это происходит вследствие перемещения источника света или объекта, который ее отбрасывает. Если на место, где находится тень, приходит свет, то она исчезает, но если свет не появится на данном месте, то тень останется там до тех пор, пока не изменятся условия ее образования.
 
Согласно «Мо цзину», при наличии двух источников света и одного объекта от последнего будут образованы две тени. Если источники света расположены близко или объект достаточно большой, то тени могут накладываться друг на друга, образуя полутень. Если с одной стороны объекта имеет два источника света, а с другой – один, то там будет также и слабая тень от двух истоников.
 
Моисты установили, что размер тени зависит от размеров и позиций объекта и источника света. Столб, например, дает тень максимальной длины, если он установлен в перпендикулярном положении по отношению к направлению лучей света. При таком положении тень будет больше столба, если источник света меньше его, и наоборот. При удалении источника света тень будет уменьшаться и слабеть, а при приближении – наоборот.
 
Еще моисты выяснили, что тень может образовываться отраженным светом. Это приводит к появлению своеобразных эффектов. Например, можно так установить плоское зеркало, что отраженный от него солнечный свет будет создавать тень человека, расположенную между ним и Солнцем, хотя тень от человека, создаваемая самим Солнцем, естественно, никогда не оказывается между ними.
 
Искусственные источники света
 
После того как доисторический человек на территории Китая научился искусственным способом получать огонь, для его поддержания использовались костры, факелы и горелки с разного рода топливом (бамбук, сосновая смола, и т.д.). Качественно новым видом искусственных источников света, возникших в древности, являются масляные лампы с фитилем и свечи.
 
Глиняные или бронзовые лампы (дэн [2]) с фитилями, опущенными в масло, известны начиная с эпохи Шан-Инь. Они имели форму плоских кастрюль или куполообразных котелков и могли устанавливаться или подвешиваться. В Китае никогда не испытывался недостаток в растительных маслах, однако для заливки в лампы применялись и животные жиры. Так, есть сведения, что в 308 до н.э. при дворе царства Янь в лампах использовался китовый или тюлений жир. Согласно Сыма Цяню, в лампах в могиле Цинь Ши-хуана, похороненного в 210 до н.э., был залит жир тюленей. В качестве топлива в лампах использовалась также нефть, с которой китайцы были знакомы с доисторических времен.
 
В ханьское время появились горелки, экономящие масло. Поскольку много масла испаряется из-за сильного нагрева, возникла идея создать приспособление для его охлаждения. Оно представляло собой резервуар с холодной водой, который находился внизу горшка горелки. Иначе говоря, горшки изготавливались с двойными стенками, в пространство между которыми через маленькое отверстие заливалась вода. Такие лампы, позволявшие экономить до половины масла, являются предвосхищением водяной рубашки в двигателе внутреннего сгорания.
 
Помимо масляных горелок в древнем Китае использовались восковые свечи. Первоначально они назывались чжу [16]. Этот иероглиф, имеющий еще значение «факел», встречается в эпоху Сражающихся царств, в которую, видимо, и появились свечи, поскольку этим временем, точнее IV в. до н.э., датируются подсвечники, найденные в могильнике при раскопках в Чанша. Они представляют собой небольшие бронзовые кастрюли с изящными ручками и тремя короткими ножками. В центре дна имеется острие для насадки свечи. Другая разновидность подсвечников имела на дне не острие, а гнездо для установки свечи. Древнейший образец такого подсвечника датируется IV в. н.э. Фитилем свечей был или полый тростник, который насаживался на острие держателя свечи в горелке, или твердый бамбук, который вставлялся в гнездовой держатель. Для изготовления свечей использовался пчелиный, растительный и минеральный воск, а также полученный из тел насекомых.
 
Самое раннее ясное упоминание о свечах из воска, называемых ми чжу, можно найти в словаре «Цзи цзю пянь» («Письмена о быстром успехе»), составленном Ши Ю в 40 до н.э. Термин ла чжу, употребляемый и сейчас, появился в династийной истории «Цзинь шу» («Книга об [эпохе] Цзинь»).
 
Оптические устройства
 
Плоские зеркала. Как показывают результаты археологических исследований, в глубокой древности в качестве зеркал (цзянь [18], цзин [12]) китайцы использовали плоские глиняные или бронзовые блюда, в которые наливалась вода. Бронзовые зеркала (см. Цзин-цзы) появились в эпоху Шан-Инь. Самое раннее литературное упоминание таких зеркал встречается в канонической летописи «Цзо чжуань», в записи, относящейся к 672 до н.э. В сер. I тыс. до н.э. техника их изготовления достигла достаточно высокого уровня. В эпоху Поздней Хань Китай начинает производить бронзовые зеркала на экспорт.
 
В «Као гун цзи» («Записки об изучении ремесел»), написанном в V в. до н.э. и входящем в канон «Чжоу ли» («Чжоуские обряды»), указывается, что для изготовления зеркал берется равное количество меди (цзинь [2] – «металл») и олова (си [11]). Однако современные исследования состава древних зеркал показывают, что количество олова в них никогда не превышало 31 %. Древнекитайские металлурги, возможно, знали, что при количестве олова, большем 32 %, сплав становится ломким и не обретает никаких дополнительных достоинств. Чтобы улучшить качество отливки, китайцы добавляли в сплав еще около 9 % свинца. Благодаря такому составу зеркала были достаточно светлыми, не царапались, долго не подвергались коррозии и обладали хорошими отражательными качествами без дополнительного лужения или серебрения.
 
В традиционном Китае проявлялся некоторый интерес к комбинациям плоских зеркал. По мнению Дж. Нидэма, самые ранние опыты с ними проводили моисты. Согласно этим опытам, если имеется плоское зеркало, наклоненное под некоторым углом к наблюдателю, который стоит на другом плоском зеркале и смотрит в него, то он найдет свое двойное отражение перевернутым (дао [3]).
 
В книге «Хуайнань вань би шу» («Десять тысяч успешных трюков [принца] Хуайнани»), появившейся во II в. до н.э., имеется описание устройства, которое можно рассматривать как прототип современного перископа. Это нехитрое устройство представляло собой комбинацию двух плоских зеркал, подобную той, что рассматривали моисты, но используемую несколько иначе. Чтобы иметь возможность видеть то, что загораживается какими-либо препятствиями, авторы предлагают на некоторой высоте подвесить под определенным углом большое бронзовое зеркало, направленное в нужном направлении, а внизу поставить кювету с водой, в которую и должен смотреть наблюдатель. Во II в. даосский мыслитель Тань Цяо написал «Книгу превращений» («Хуа шу»), в которой приводит описание модели, иллюстрирующей действие закона дао и состоящей из комбинации двух плоских зеркал и некоего объекта. Если зеркала расположить напротив друг друга, а объект поместить между ними, то в зеркалах будет наблюдаться бесконечный регресс отражений (ин [2]) объекта. При этом каждое из всех этих отражений будет совершенно воспроизводить форму и цвет объекта. Тема множественных зеркальных отражений использовалась затем неоднократно в китайской литературе.
 
В конце VI в. Лу Дэ-мин в комментариях к «Чжуан-цзы» обращается к подобной модели для разрешения приведенного в гл. 33 парадокса Хуй Ши «Юг имеет предел и не имеет его», указывая, что можно говорить, с одной стороны, о зеркале и отражении, а с другой – об отражении отражений. Во втором случае два зеркала отражают друг друга, и отражения могут быть умножены без конца.
 
В том же самом столетии при династии Лян комбинации плоских зеркал использовались для практических целей: с их помощью освещались колодезные шахты.