在传统相声“打灯谜”中，有这么一首打油诗的迷面，打一常见的自然现象：

千里随身不恋家，不贪茶饭不贪花。

水火刀枪都不怕，日落西山不见他。

笔者在课堂或是讲座时，还会用苏轼的一首诗来作为补充提示：

重重叠叠上瑶台，几度呼童扫不开。

刚被太阳收拾去，又叫明月送将来。

答案是什么呢？想必天资聪颖如诸位看官者，不难猜出是“影子”。

民间艺术与影这个现象结缘也有两千年的历史。相传汉武帝宠妃李夫人亡故，武帝因为悲伤过度而不理朝政，大臣李少翁用绢帛制作成李夫人的形象，在帷帐之中以烛火照明，映出李夫人形象，大慰汉武帝相思之情，于是留下了一门历史悠久的民间技艺——皮影戏。

影子的科技应用历史则更为久远，2004年陶寺遗址发现的古观象台和IM22漆杆“圭尺”证明，早在约4000年前的先民就已经懂得在地上竖根杆子，通过一年当中每日正午杆子在地面上影子的长短来测定季节变化。立在地面上的杆子称为“表”，而平放在底面上测量日影长短的尺子称为“圭”，这就是所谓的圭表测影法。到了汉代，学者们用圭表测影法测出正午日影最长那天（相应的白天也最短）定为“冬至日”，以这一天作为起点，到下一个日影最长的“冬至日”之间等分24段，以此来指导农时，这就是我们今天熟悉的二十四节气。

同样在汉代，《汉书·律历志·制汉历》中提到，太史令司马迁建议共议“乃定东西，主晷仪，下刻漏”，说明利用影子来测定一天内时间的日晷也已经出现。

我国古代学者还意识到不同地方的日影长度有所不同，流传着“日影千里差一寸”的说法。唐代的著名学者一行和尚和南宫说对此做了实验，他们在今天的河南地区同一经度上的四个地点测量日影和北极点高度，发现“日影千里差一寸”的说法并不准确，测量结果是：“大率五百二十六里二百七十步，晷差二寸余”。古希腊的埃拉托色尼在地球是个大球的世界观基础上，利用日影长短测出了地球的周长，和今天现代科技测量的结果相比误差不足2%。可惜限于我国古代天圆地方的世界观，学者们虽也观察到日影长短随地域的变化，却并未深入探究日影差异的根源。

但在影子形成的机理方面，先秦诸子中墨子的理解则有过人之处。在《墨经》中，“景，光至，景亡；若在，尽古息”“景，日之光反烛人，则景在日与人之间”等记载说明，墨子或墨家学派的学者们认为，光没有照到的地方形成了影子，影子如果在人和太阳之间，则是有日光经过反射的结果。你可能觉得这个理解挺普通的，可大约同时代古希腊的柏拉图、毕达哥拉斯、欧几里得等先哲，虽然都对光影现象有深入的研究，欧几里得甚至建立起了一些基本的几何光学定律。然而他们却认为光是从眼睛投射出去的“触须”，这实在难以解释为什么没有了太阳、月亮或是火把时，周围就一片漆黑，自然也很难解释影子是怎么形成的。“光是一种来自外界的东西”而不是“眼睛主动投射出去的射线或触须”，在对光和影的理解上，墨子应该是那个时代最接近事实的人。

今天，随着科技的进步，我们有了各种令人炫目的光影应用，把生活打扮得多姿多彩，同时人们对光和影的理解继续探索下去。

（作者系北京交通大学国家级物理实验教学示范中心教师，光学博士）