2022年3月23日学术例会由本系硕士研究生李霖源主讲，题目为“笛卡尔的透镜理论——技艺、视觉与完美成像”。
李霖源主讲
光学史家A·马克·史密斯（A. Mark Smith）在他的著作《从视觉到光：光学从古代到现代的历程》（From Sight to Light: The Passage from Ancient to Modern Optics, 2014）中指出，十七世纪光学的分析重点突然且决定性地转向了对于光的基本属性和物理行为的研究。李霖源认为，史密斯的观点忽视在转变过程之中光学理论的复杂内涵。尽管在开普勒之后，光学研究的首要对象从视觉转向了光，但视觉问题仍然在深刻地塑造着光学理论的目的和内容，其中笛卡尔（René Descartes, 1596–1650）所发展出的理想透镜的数学理论则十分鲜明地体现了这一点。
1609年伽利略改进并使用望远镜之后，不少人致力于探究透镜和望远镜的成像原理，二十年代的一批法国学者将改进透镜的希望寄托在屈折面（anaclastic surface）之上，即能够使得平行光线严格会聚于一点的折射面。在这一时期，笛卡尔从理论上证明屈折面形状是双曲面，并与工匠合作尝试制作这种透镜以及自动磨镜机器。在1637年出版的《折光学》（La Dioptrique）中，笛卡尔指出，折光学具有明确的实践性目的，即以新的光学理论为基础，构造出可用于完善视觉的光学装置。因此，以《折光学》前六章中光的自然哲学理论以及视觉理论为基础，笛卡尔在第七至第十章详细描述了他的以理想透镜完善自然视觉的计划。
在第七章中，笛卡尔基于前文的视觉原理，详细讨论了如何用技艺弥补自然视觉的缺陷。在设计光学装置（lunettes）的过程中，自然所赋予人眼的优势并非完善视觉的标准的来源，因此技艺有时需要以牺牲自然所给予的优点为代价，从而实现那些理性所认为的更重要的能力。他从外在器官（眼球和光学装置）所要满足的条件出发，分析了其中最重要的两个条件：“清楚聚焦”和“成像大小”。“清楚聚焦”要求经过外在器官所成的像点与物点一一对应且空间位置不变，但笛卡尔所要求的透镜仅能在个别位置上满足这一条件，而在其他位置上只能近似满足。在讨论“成像大小”时，笛卡尔用三个物质属性依次递减的模型，构建出一套或然的望远镜发明史，并暗示了掌握了恰当思维方法的理论家可以在不借助工匠经验的情况下设计出满足其目的光学装置。
为了得到屈折面的精确形状，笛卡尔围绕着三个相互决定的核心概念，即屈折面（双曲或椭球面）、取火点（point bruslant）和共点光束，构建出一套带有鲜明的古典几何特征，并且与17世纪之后的几何光学风格迥异的理想透镜理论。这一理论将球面透镜排除在外，忽略了对于单一光线轨迹的精确刻画，探讨的是屈折面对于从取火点发出的共点光束的严格会聚效果。其理论之所以具有这种特征，其根本原因在于其目的并非是要得到一套有关透镜成像的具有普遍性的数学结果，而是要以此为基础设计出能够完善自然视觉的完美的外在器官，因而过度地将关注点放在精确成像的部分，忽视了其他位置上的非精确性。以这种透镜为基础，笛卡尔描述了若干种光学装置的原理结构，并进一步探讨了如何制造出用于磨制这种透镜的自动机器。
正是由于这种理想透镜理论是以解决视觉问题为根本目的，因此该理论先验地排除了无法精确成像的球面透镜。然而，笛卡尔低估了理想透镜的制作过程中存在的诸多困难，这使得该理论面临着一个巨大的困境：如果现实中磨制不出屈折面透镜，那么它将会变得毫无用处。之后的光学研究者则从一种更加务实的角度出发，定量研究了现实中可以制造出的球面透镜的光学误差，并以此为基础探究如何在透镜组合中减小误差，笛卡尔的理想透镜也因此逐渐为人所遗忘。
报告结束后，在场老师、同学对报告内容进行了讨论。吴国盛老师指出报告的内容并没有对开头提到的史密斯的观点给出足够清晰的回应，其内容也并没有从根本上反驳其观点。笛卡尔的光学理论仍然停留在与中世纪视觉理论的纠缠之中，因而未能如其他几何光学理论一样专注于对于光的本身的研究。蒋澈老师认为报告中并没有明确视觉问题具体影响了笛卡尔光学理论中的哪一部分，同时所选取的对话的研究文献与报告的内容并非直接相关，而一些关系更加密切的文献则没有得到足够认真的讨论。胡翌霖老师认为，报告对于笛卡尔关于理论、技艺与视觉三者之间的关系阐述地不够清楚，其内容也与标题中的关键词有所出入。王巍老师为报告的思路给出了辩护，询问了报告所依据的原始文献的来源，并对其中所用的一些术语给出了建议。王程韡老师就笛卡尔的身心二元论与其宗教思想的关系提出了疑问。
在李霖源同学的报告之后，我系博士研究生葛方正以《技术史中的“掣肘效应”：两个案例与两个猜想》为题做了自由分享。
报告人以“掣肘效应”指代科技史中某科技以另一科技为前提条件、必要条件的情形，共分析了四件个案。报告人首先以麦克法兰《玻璃的世界》为范例展示了这种研究模式的启发性，随后论证了滚珠轴承与自行车的发明之间的递进关系。报告人提出了两个猜想，指出染色技术之于细胞结构的研究是一个掣肘条件，橡胶材料之于压力锅、水龙头、高压灭菌器等依赖密封性的实用器具亦是一个掣肘条件。在此过程中报告人强调：科技史研究不应专注于事实本身，而应坚持在时间轴中寻找导致事实变化的关键变量，以期在科技史中建立因果解释。
