亞里斯多德(11)〈學問之父〉 江銘輝  五夢網

十六、聲音是空氣的振動引起、彩虹是光的反射造成

亞理斯多德在聲學及光學也有正確的見解。他認為人之所以聽得到聲音是因為發聲體引起空氣的振動，所產生的振動波再經由空氣傳到耳朵，回聲則是聲音的反射。

事實上，今日的科學家已證實在沒有空氣的真空中，聲音是不會傳播的。聲音需要靠介質來傳播，在空氣中聲音大約以每秒330公尺的速度傳播，若在水中聲速可達1400公尺，如由鋼鐵來傳播甚至高達6000公尺。此外，他還認為人對光的感覺也一樣，發光的物體藉著空氣將光傳到人的眼睛，彩虹則是陽光被雨滴反射而產生的。這些推論，關於聲音方面完全正確，但是“光”方面卻有待修正，譬如發光的物體藉著空氣將光傳到人的眼睛，是不正確的，至於彩虹是光的反射這句話，基本上大致是正確，但是正確的說應該是二次折射一次全反射（圖20）。

現在我們來解釋彩虹形成原理。

要了解彩虹如何形成之前，我們首先必須了解光的特性。一般我們所看到的光是陽光或日光燈的燈光，亦即「白色光」。事實上，這種白色光並非只有一色，而是由各種顏色的光匯集而成的。

為了證明這一點，我們可使用稜鏡來作實驗。稜鏡是以玻璃製成的三稜鏡，它可將光分解成各種顏色。現在（如圖20）將光線投射於稜鏡的一邊，這時光線會在稜鏡裡產生折射而改變方向射出。以白紙接住射出的光，可看到紫、靛、藍、綠、黃、橙、紅依序排列的光帶，也就是光譜。

這些顏色為何會依序排列呢？其原因是，光隨著顏色不同，折射率也會改變所致。也就是說，紫色會彎曲得最厲害，其次，紫、靛、藍、綠、黃、橙、紅等色則依序減少其彎曲的程度。

圖12：白光經過三稜鏡產生紫、靛、藍、綠、黃、橙、紅依序排列的7種光。

天上的彩虹和這種情形完全相同。雨滴就相當於稜鏡，當陽光在雨滴的表面折射，便會呈現七色光映入人的眼簾。

下雨時才能產生彩虹，而且必須在太陽照射的時候（例如雨停時）才會呈現。此外，除非人在中間，太陽在正後方，而雨在前方，否則就無法看到彩虹。也就是說，太陽、人的眼睛和彩虹的圓弧中心，都必須排在一條直線上。

如果太陽的位置是在高度過高的高空，如此便不能造成一直線。彩虹只出現在早上或黃昏，因此，如果在早上看到彩虹，表示，太陽在東方照射，而西方下著驟雨。相反的，如果在黃昏看到彩虹，則表示太陽在西方照射，而東方有雨。

亞理斯多德雖然對於“光”的認識有許多尚待補充之處，但在他之前，人們對於視覺的解釋實在非常荒謬，他們認為人所以看得到物體是因為物體與眼睛之間有“感覺絲”連接著。亞理斯多德駁斥這謬論，他認為如果人的視覺是靠物質與眼睛間的感覺絲，那麼夜間應該也能看到物體。

十七、完成「氣象通典」

氣象學是研究大氣的各種自然現象，氣象學（Meteorology）一詞係源自亞理斯多德所著「氣象通典」（Meteorologica）的書名。氣象通典是氣象史上最偉大的著作,直到十七世紀末期,西方一切有關氣象學上的著作仍然脫離不出「氣象通典」的範疇。雖然它如同古代希臘許多有關自然現象的解釋和理論,都是經驗性科學發展出來的成果，內容有相當的錯誤，但無疑地它開創氣象科學的新里程。