正文

物理面向的光

如诗的凝视:光在建筑中的安居 作者:徐纯一


人们对光来之于太阳的了解,属于感性上的具体。阳光照明大地以白炽的热辐射温暖昼间,科学研究深入到现象的内部,显露出其内在属性与外显现象的关联性构造。但也同时在某方面,由于解释模式的改变,相对影响了我们对光现象的知识概念。惠更斯(ChristiaanHuygens)概括解释了光的折射与反射现象:“光以波的形式在以太介质中传播;光沿着背面垂直方向前行,并使周围的介质振动;光波由于时间的前后差异,以至于到达某一新介质介面时,新波面与原波面之间会形成一个夹角,让光线的前进方向产生变化,形成折射与反射。”牛顿则描述光的折射与反射现象为:“光以微粒物体向各方向发射前行,以微粒振动发射的方式在介质中传播。在介质中,光微粒的振动速度有增减的变化。光微粒也会与受光物的表面产生相互作用,产生折射与反射。”

20世纪的爱因斯坦提出了光量子的新概念,并运用光的波动与粒子二重性理论,解释光的干涉与衍射,以及电子与光子的能量互换现象。“在光的干涉与衍射现象里,光是以波动的属性参与其与受光物的交互作用。但在光电现象的生成里,光却是以粒子的属性参与其中。”而随着对事物更深入的研究,我们能跨越日常生活的惯常性,进入巨观或微观的世界:光由各种色光共同组成,具有量子性;光以直线传播,但同时呈现波动特性;光速有限且不变。这些关于光的内在属性,透过人的抽象描述,各自反映了光的某个侧面。而此类关于光的各种内外属性描述认识之总和,则是人类思维的具体显现。

没有光线,你我的眼睛都看不见。光线若洒落在平坦光滑的物体表面,会均匀地弹射回空气中,使物体表面披覆上一片闪耀的光辉;如果表面粗糙,光线会狂乱地朝不同的方向逃窜,找不到一个恰当方位让大部分光线回流进我们的眼睛,物体表面也因此无法呈现闪亮。我们的眼睛是地球生命历经数亿年淬炼后得以集光显像的生命极品,只要一丝光线 比如在15公里外摇曳的烛光 就足以刺激眼睛的感光细胞。在星空下,尤其是细雨洒落后的月夜,视网膜上将充溢各种在日光照耀中无法想像的形状、反射和动作。当我们搭飞机穿过清朗的夜空,可以透过窗户看见船只在墨黑海水中画出的光迹,但一旦我们走入漆黑如墨的通道或密林,光线已被其他物体掠夺,无从反射回我们的双眼,我们也就什么都看不见了。

没有光线,生命能存在吗?即使天生失明的人依然脱离不了光的影响,虽然光线的存在让万物得以在人的视觉世界中显像,但光线同样在众多地方以不同的微妙方式影响着我们,刺激我们非感知世界的荷尔蒙,牵引我们身体微视世界起伏变动的周期韵律,同时影响我们每天的心情。在高纬度地区的冬天,阳光照耀的时间缩短,天气总是阴阴沉沉,很多人往往产生季节性失调的空虚沮丧,让许多家庭笼罩在晦暗的气氛之中,酗酒益形严重,亦导致自杀率的上升。

阳光不只影响人类生息,也以更多重面向的形态左右着地球生命的形式。在水中求生存的弱小鱼类会利用光线保护自己,如辛克莱(SandraSinclair)在《动物怎么看》(HowAnimalsSee:OtherVisionsofOurWorld)一书中的精辟解释:“每一片鳞片都会将光谱的三分之一光线反射掉,当三片鳞片重复时,所有的色彩更将顿然不见踪影,造成如镜像般的效果。”如此一来,小鱼的天敌看到的可能是闪现即过的一抹之光。小鱼也就在险恶的环境中,将自己伪装成水里无数闪烁颤动的流光,隐藏住其物质身体的外形,一代继起一代地在光线满溢的海中,绵延、试炼其生命续存力。

夜行在都市城镇或乡间狭巷的路上,我们总会看见悄悄潜行、双眼炯炯发光的猫,让人相信猫在夜里能够视物的故事,虽然实际上没有一种动物的眼睛能够在没有光的环境下辨明事物。然而,猫和其他夜行性动物的视网膜后面,大多存在一层薄薄的、圆弧状的光反射细胞,此一所谓“明朗层”的细胞能使照射在镜面上的光线弹射、聚集在视网膜上,让夜行性动物在昏暗的环境里,依旧能够辨明事物。


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