揭开视觉之谜

揭开视觉之谜

我国大作家冰心曾写下这样一首诗：

成功的花，

人们只惊羡她现时的明艳！

然而当初她的芽儿，

浸透了奋斗的泪泉，

洒遍了牺牲的血雨。

德国伟大的天文学家开普勒又何尝不是如此呢！他的每一次成功都是战胜外部恶劣的环境和自身极端不利处境的一次胜利，其中他所挥洒的血泪是难以想象的。

自从开普勒观测了1600年7月10日的日偏食之后，美妙的光学又引起了他极大的兴趣，要知道，开普勒从小视力就十分衰弱，这给他研究光学带来了许多困难。

困难对于开普勒来说是再熟悉不过了，几乎像影子一样追随他，笼罩着他。自从他出生的那天起，就始终和各种各样的困难厮杀着，而且越战越勇，直至取得胜利。

所以，视力的衰弱不仅没有削减他对光学的兴趣，反而更加激发了他的研究热情，激发了他探索这个未知世界的渴望。

他采用第谷的办法制作了一架小孔相机。通过和第谷对天体观测数据的比较，他知道了自己视力的衰弱度。所以，每一次远距离的观测，他都要把这个衰弱度计算在内，或者戴上自制的镜子，从而得出正确的结论。

当时，伽利略已经发明了望远镜，这给天体观测工作带来了极大的便利。伽利略用望远镜观测到许多天文现象，如月面的崎岖不平，金星也有圆缺，木星有4个卫星等，并把这些结果写进了《星际使者》一书。

该书出版后，不少科学家和哲学家对伽利略的发现持否认态度，天主教会也对伽利略进行疯狂围攻。只有开普勒一人勇敢地站了出来，写文章支持伽利略，捍卫科学和真理，他还出版了《论木星卫星》、《哥白尼天文概要》等著作，通过自己的观察和发现，既发展了伽利略的理论，又是为当时正受教会审判的伽利略提供旁证。

连伽利略自己也说：“开普勒是第一个，而且是唯一的一个完全相信这些发现的人。”遗憾的是伽利略对开普勒的态度完全不同，他不顾开普勒的一再请求，一直未能送去一架开普勒也非常需要的望远镜。后来开普勒几经周折，才从朋友那里弄到一架伽利略望远镜。

刚拿到这架当时最先进的望远镜，开普勒爱不释手，走到哪里，都把这件“宝物”带在身边，渐渐地开普勒觉得这架望远镜缺乏灵活性，对近处或远处的东西，不便于调整视角。

于是，开普勒小心翼翼地打开望远镜，经过反复地琢磨，他改变了伽利略望远镜的构造。伽利略望远镜的目镜是凹透镜，物镜是凸透镜。开普勒将目镜也改为凸透镜，将焦距长短不同的两个凸透镜配合在一起，使放大倍率按物镜和目镜的焦距比来决定。

在改良后的望远镜中，目标的像呈现在物镜和目镜的公共焦点上，能够测定微小的角度，虽然像是倒的，但对天文观测来讲无关紧要。

开普勒设计的这种望远镜，其结构后来被广泛应用于天文望远镜，被人们称为开普勒望远镜，是近代折射望远镜的基础之一。

在研究这种透镜成像原理的同时，开普勒发现，人的视觉和透镜有着同样的原理。他之所以能看见物体，是因为物体的光通过眼睛的水晶体，把缩小了的倒立的像投在视网膜上，至于人们平常不觉得倒立，只是习惯了的缘故。

这一惊人的发现，打破了几千年来人类对自身视觉的种种错误认识。例如柏拉图和欧几里得这些大名鼎鼎的人物都错误地认为视觉是由眼睛发出的光。从而开创和发展了研究视觉理论的正确道路。

在此基础上，开普勒进一步研究了近视眼和远视眼的问题。他认为近视眼就是由于物体的光通过水晶体而产生的物像不是落在视网膜上，而是落在视网膜之前，远视眼是由于物像却落在视网膜之后，所以，远视的人和近视的人都看不清物体。

开普勒通过对光的研究，总结了这样一条定律：光的强度跟光源的距离的平方成反比。他还对光的折射问题作过深入的研究，指出折射角的大小不能单从物质的密度来考虑。

在开普勒之前，人们对折射现象也作过不少研究，但都未能正确总结出折射定律。那时，普遍的看法是，入射角和折射角之比是一定的。开普勒经过反复的实验，修正了这一观点。他认为，在入射角度比较小时，以往观点接近正确，但角度增大，情况就大为不同。

开普勒对光学的卓越贡献，为他赢得了崇高的声誉。有人这样评价他：如果我们不会忘记伽利略在力学领域中的作用，也就一定不会忘记开普勒在光学领域中的作用。

著名光学家笛卡儿说：“开普勒是我的主要光学老师，我认为他比以前所有的人都更懂得这一课题。”