引言
本文試圖解釋光線如何進入眼睛，以及遇到各種物體時如何發生轉向--即折射現象。並通過實驗對折射進行觀察與測量。在此基礎上論述了感覺的一般性質，尤其是視覺的成像過程。
第一講
光我們在生活中的行為完全取決於感覺。視覺是所有感覺中最主要的和最詳盡的，毫無疑問，增強視覺能力的許多發明在所有發明中是最有價值的。而在增強視覺的發明中又以奇妙的望遠鏡為最有價值，我們很難找到還有比其更有用處的發明。雖然望遠鏡的應用只有較短的一段時間，但卻已經發現了比我們以前的總和還要多的新星和其它天體。我們視覺所及比我們祖先通常所能想像到的還要深遠得多。望遠鏡的發明似乎已經為我們開闢了一條途徑，使我們能夠獲得比祖先更多、更完整的自然知識……一些複雜的發明尚未立即達到最完美的程度，使我仍能產生足夠的疑問去論述。由於所述發明物的製造取決於技工的技術，而那些技工通常沒有受到正規的教育，所以我要力爭採用其它各方面的科學知識，使每個人了解我，盡量不疏忽某些事情。因此，我將從解釋光和光線開始，然後簡述一下眼睛的結構，詳細論述視覺的產生；注意到所有東西都能使我們產生較完美的視覺，我將解釋一下如何借助所談到的發明做到這一點。
這裡我論述光的惟一理由，是想解釋光線如何進入眼睛，光線遇到各種物體時如何發生轉向。我並不想去說明光的本質是什麼。我覺得如果使用兩三個比喻的話，會更易於理解光這一概念，這對於解釋光的屬性是最適合的。通過實驗我們可以知道它的某些屬性，然後用以推斷其它那些不易觀察到的屬性。這裡我在效仿天文學，天文學的假設幾乎都是錯誤的或不確定的，但卻得出了許多非常正確和確定的結果，這都與大量的觀察有關。 大家肯定有這樣的經歷，在夜間沒有燈的情況下走在不平坦的路上，很有必要使用一根小樹枝來探路。大家可能注意到，通過這根小樹枝，便能夠弄清楚前面是否有樹、石頭、沙子、水、草、泥土或其它什麼東西。確實，這種感覺對於那些沒有長期經驗的人來說是有點迷惑和難懂。但是那些一生下來就看不見的人，他們在整個一生中都是使用這種感覺。有人聲稱他們能夠用手看或者其手中的小樹枝能給予他們取代視覺的第六感覺。考慮一下這些情況就能發現，感覺是那樣地完美和精確。
為了與之相比較，我們可以考慮一下所謂“發光”物體中的光。這種光不是別的，它只是某種運動或者極迅速的活動，通過空氣媒介或其它透明物體傳送到我們眼中，就如同盲人通過拐杖就可以將遇到的運動或物體的阻礙傳送到手中一樣。一個明顯的例子便是太陽的光，它發出的光線瞬間就能照到我們。大家知道，移動拐杖一端的行為一定是在瞬間就傳到另一端，光從天空傳到地球也必定是在同樣的瞬間，儘管其間距離比拐杖的長度要遠得多。再一個明顯的例子是通過這種運動行為，我們可以看到各種顏色。大家可能都會相信，我們稱之為“有顏色”的物體中的顏色，只是物體接受到光、並將其射到我們眼中的各種變化的形式。大家都知道，盲人用拐杖所探尋到的樹木、石頭、水和類似物體間的區別，與我們看到的紅色、黃色、綠色及其它顏色間的區別，盲人所感覺到的物體間的不同，只是由於移動拐杖或阻止拐杖運動的方式的不同，而非別的什麼原因。因此有理由得出結論：不應該假定有什麼物質從物體上傳送到我們眼中後，才能使我們看到顏色和光；更不應該假定物體內部的什麼東西與我們所擁有的思想或感覺相類似。與此完全相同，盲人用拐杖感覺物體時，並沒有什麼東西從物體中流出並通過拐杖傳送到他手中，物體的運動或對拐杖的阻力是他擁有感覺的惟一原因，物體與他所形成的關於物體的概念也沒有相似之處。通過這種方式，人的思想會從空氣中瞬息即逝的所有那些小影像中產生。哲學家運用想像力，稱其為“有意識的形成”一種經院學派所指的物體傳輸給心靈的與之相似的“形式”或“映像”。
大家會發現，這一方法能輕易地解決當前哲學家們關於視覺起源的爭議。盲人感覺周圍的物體，不只通過物體運動作用於拐杖的行為，而且在物體不動只是阻礙拐杖時還通過盲人手的行為。與之相同，我們必須承認，物體被我們的視覺所感覺時，不僅通過直接傳輸給眼睛的物體的行為，而且還通過盯視物體的眼睛的行為。可是由於後一種行為僅是一種光，我們注意到，像貓這樣的動物，它們的眼睛能在黑暗處看到東西，相反通常人只能通過目標的行為看到東西。實驗表明，物體必須是發光的，或被照明後才能被看見，而不是為了看它們，我們的眼睛必須是發光的或被照明的。盲人的拐杖與空氣和其它透明物體有著顯著的區別，所以為了更明確一些，我們必須使用另一個比喻。
看一下收穫季節的大酒桶，其中裝滿了擠壓到一半的葡萄，在桶底我們打了兩個小孔，沒有發酵的酒可以從中流出這裡省略了酒桶的圖。現在觀察一下，自然界沒有真空，（幾乎所有哲學家們都承認）在我們周圍所看到的物體上都有許多小孔隙（實驗可以很好地證明），這些小孔隙中一定充滿著一些很微小和很具流動性的物質，這些物質是不斷地從天體中輸送給我們的。如果將這些微小物質與酒桶中的酒相比較，如果將較少流動性、不太清潔的空氣和其它透明體與桶內的葡萄串相比較，就會很容易地理解下面的內容。將桶底小孔打開的一瞬間，同一時間裡一些酒會趨向於垂直下落流出一個小孔，也會趨向於從另一個小孔流出；同時其它另一些酒也在趨向於下落流出這兩個小洞。這些行為不會相互阻礙，也不會被桶中的葡萄串所阻礙。桶內的葡萄串相互支撐著，一點也沒有像酒那樣下落從小孔中掉出的趨勢。即使這樣，酒也會發生上述變化。在同一時間裡，酒甚至可以通過擠壓葡萄串，以許多其它方式運動。同理，太陽面對我們時，其邊緣的微小物質粒子，在被放開的短暫的一瞬間，傾向於通過直線射向我們的眼睛。這些粒子之間互不干擾，甚至其所穿越其間的透明物體內的不潔淨部分也不會阻礙它們，而且不管這些透明物體是以什麼方式運動，如空氣幾乎總是被風所刮動，玻璃和水晶靜止不動，這種情況都會發生。這裡要注意，有必要區分運動與行為或運動趨勢之間的不同，不難想像某部分酒既傾向於流向某個小孔，同時也傾向於流向另一個小孔。實際上它們不能同時流向兩個小孔，它們完全傾向於沿著直線流向這個或那個小洞，儘管受到葡萄串的影響使它們不能完全沿著直線運動。同理，考慮到發光物體上的光多被看作是它的行為而不是它的運動，我們應該認為光線只是一些其行為趨勢所指向的線。因此有這麼一種永恆的線，從發光物體的所有點出發，通向被其照亮物體的所有點。正如大家能夠想像到的那樣，從酒的表面所有點上產生的“行為”趨向於沿著一條直線流向某個小孔；同一點上產生的“行為”也會趨向於沿著其它直線流向另一個小孔，這些不同趨向的線之間也不會相互阻礙。
而且，我們可以想像到這些線在通過一種單一質的完全均勻的透明體時，是筆直的。但當它們遇到其它物體時，它們很易於轉向或減弱，就像運動的球或扔向空中的石塊，碰到物體時會改變方向一樣。我們能很容易地相信，運動的行為或趨勢（我已經講過，主要談論光）在這一方面一定遵守運動自身的規律。為了給第三個比喻一個完整的解釋，考慮一下在空中飛過的球，可能遇到軟的、硬的或流動的物體，如果所遇到的物體是軟的，便能完全阻擋這個球並使其停止運動，如碰到亞麻布床單、沙子或泥土；如果遇到硬的物體，球會被彈向另一個方向，而不是阻止它。這裡有許多不同的作用方式，由於這些物體的表面可能是很光滑的，也可能是粗糙不平的；或者在光滑的情況下，可能是平面的，也可能是曲面的；或者不光滑，這種不光滑可能只是由許多各種各樣的平滑曲面組成的，也可能這種不光滑在於物體本身俱有許多棱角，或某些部分比另一部分硬，或者某些部分是運動的（這些運動有數千種不同的方式）。
我們一定注意到，球除了從一個地方到另一個地方這樣簡單和一般的運動方式外，還有另一種方式，即繞著球心自我旋轉，後者的速度與前者可能有著種種聯繫，因此，從同一方向扔來的許多球，碰到某一個表面完全平滑的物體時，它們都一致地以同樣的方式反彈回去。如果物體的表面是完全平坦的，球碰到它反彈回去時，會像事先一樣保持著相同的距離；但如果物體表面是向內或向外彎曲的曲面，這些球則會相互碰撞或相互飛離，以同樣的方式，程度或強一些，或弱一些，取決於曲面的彎曲度……必須知道，有很多物體在同樣的作用方式下能阻止光線，並吸收掉光線的全部力量。這種物體即稱之為“黑色的”物體，除了像陰影那樣的“黑色”外沒有其它顏色）；其它某些物體，能反射光線，其中一些以與接收它們時相同的秩序反射（即有高度光滑面的物體，不論是平面還是曲面，能用作鏡子），其中另一些朝各種不同的方向反射光線，處於完全混亂狀態。後者中，某些物體在反射光線時沒有給光線的行為帶來任何變化（即我們稱之為“白色”的物體），其它物體卻帶來一些別的變化。與我們盯著一個運動的球所看到的球的變化相似（即紅色的、黃色的、藍色的或其它某些這樣顏色的物體）。我相信能夠測定出一種顏色的性質，用實驗的方法揭示其中的奧秘，但這超出了我這個論題的範圍見《人體的描述》。 。這裡我要做的只是指出，光線照射到物體上，當物體有顏色和不光滑時，即使光線來自一個單一的方向，它總是被反射到各個方向……最後，考慮到光線也可能偏斜，就像剛才描述的球的運動一樣，當光線斜著照射到一個透明物體的表面並透過這個物體時，與所來自的前一個物體相比，會很容易地發生偏斜，斜度或者增加，或者減小。這種偏斜的方式稱為折射。
第二講折射隨後我們必須知道如何精確地測量這種折射的量。我剛才使用的比喻足以讓我們從容輕鬆地理解這一問題。我認為，首先要討論一下反射，以使我們更容易理解折射（圖略）。我們假定球被從Ａ拍向Ｂ，與地面ＣＢＥ交於Ｂ點，地面ＣＢＥ阻止了球的向前運動，而使其轉向，讓我們看看球將向哪個方向運動。為了避免不必要的麻煩，我們假定地面是完全平坦和堅硬的，並且不論在向下還是在反彈的過程中，球始終以固定速度運動，完全不考慮當球不再與球拍接觸後促使其運動的力，也不考慮任何重量、大小或形狀的影響。因為在這裡討論這樣的細節問題沒有用處，在光的行為中都不包含這些因素，而目前我們探尋的正是有關光的問題。我們只須注意的是，這種引起球繼續運動的力，不論它是什麼力，與決定其只向某個方向而不是向另外方向運動的力是不相同的。從以下事實可以很容易地理解這一問題。球的運動取決於一種力，這種力曾經是球拍給予的，它使球能如同飛向B點一樣飛向任何其它方向。
同樣地，球傾向於向Ｂ點運動是由球拍的位置決定的。即使有另一種力的作用，球拍仍會以同樣的方式決定球的運動。已經知道，球碰到地面後肯定會轉向，因此在作用力沒有改變的情況下，決定球向Ｂ點運動的因子肯定發生了變化。這是兩件不同的事，我們不能像許多哲學家們那樣想像，球在轉向F之前必須在Ｂ點停一會兒，因為球的運動一旦被這樣一個停止所打斷的話，我們將發現此後將沒有什麼原因使其再次開始運動。
此外，必須注意到，不只是決定向某一方向運動的因子，而且從一般的某種數量上講，運動本身也能被分隔成我們所能想像到的許多部分，可以很容易地想像到，決定球從Ａ飛向Ｂ的因子由兩部分組成，一個使其從ＡＦ線降到ＣＥ線，另一個使其同時從左邊的ＡＣ飛向右邊的ＦＥ，這兩個因子共同作用使球沿著ＡＢ飛向Ｂ。很容易理解，球碰到地面時只能阻止這兩個因子中的一個，而對另一個沒有影響。由於地面佔據了ＣＥ線下的所有空間，肯定是阻止了使球從ＡＦ落向ＣＥ的那個因子。可是為什麼地面會阻止另一個使球向右運動的因子？我們看到地面並沒有全部與其對抗。那麼，為了揭示球將準確地向哪個方向反彈，我們可以描繪一個圓圈，其圓心在Ｂ，並通過點Ａ，我們認為球從Ｂ返回到圓圈上的某一點所用的時間，一定與球從Ａ飛向Ｂ所用時間相同，從Ｂ到圓圈所含的所有點間的距離與從Ｂ到Ａ間的距離相等。假定球是以一固定速度運動，那麼為了確定球必須返回至圓圈上的哪一個點，我們畫三條直線ＡＣ、ＨＢ、ＦＥ，都與ＣＥ線垂直，ＡＣ和ＨＢ間的距離與ＨＢ和ＦＥ間的距離是相同的。我們假定在球從Ａ（ＡＣ線上的一點）到Ｂ（ＨＢ線上的一點）向右運動花費的時間內，球能從線ＨＢ上的所有點到線ＦＥ上的對應點，與到線ＡＣ上的對應點是等距離的。球向ＦＥ邊運動時被與以前同樣多的因子所決定。情況是球不能同時到達線ＦＥ上的某點和圓ＡＦＤ上的另一點，除非這同一點是Ｄ或Ｆ，這兩個點是圓周與線相交的唯一兩點。所以從地面阻止球通向Ｄ，必然能推斷出球一定會向Ｆ運動，從此可以很容易地看出反射是怎樣發生的：即與所稱之為入射角相同的斜度發生。同理，如果光線從點Ａ射下落到平面鏡ＣＢＥ表面上的Ｂ點，會反射至Ｆ，此時反射角ＦＢＥ與入射角ＡＢＣ正相等。
現在我們看一下折射。首先，我們假定球被從Ａ拍向Ｂ，Ｂ點不是地面而換成了一層非常薄的、是用很細的線織成的亞麻布ＣＢＥ，球有足夠的力量穿破它，並在同時失去一部分速度（如假設失去一半）。鑑於此，為了搞清球沿著什麼路線前進，再假定球的運動與決定其方向＿＿決定其向某個方向而不是向另外方向的因子完全不同；同時決定球沿著兩個方向運動的兩個因子，其量的大小可分別被檢測出。我們還假定，我們可以想像決定運動方向的兩個因子中的其中一個，即使球傾向於向下運動的那一個，能通過與亞麻布的碰撞發生某種方式的改變，另一個使球向右運動的因子則始終保持與原來相同。因為在這一方向上亞麻布根本沒有提供對抗。那麼我們畫一個圓心在Ｂ的圓ＡＦＤ(圖略)和三條與線ＣＢＥ成直角的直線ＡＣ、ＨＢ、ＦＥ，ＦＥ和ＨＢ間的距離是ＨＢ和ＡＣ間距離的兩倍。我們看到球一定會向點Ｉ運動。由於在通過亞麻布ＣＢＥ時，球失去了其一半的速度，那麼從Ｂ落向圓周ＡＦＤ上的某一點所用時間是在亞麻布上面從Ａ到Ｂ時所用時間的兩倍。由於球沒有失去以前向著右邊運動的因子，在兩倍於從線ＡＣ到ＨＢ所用時間的情況下，在同一向右方向的運動距離也必須是原來的兩倍。而且，球在到達直線ＦＥ上某一點的同時，必須到達圓周ＡＦＤ上的某一點。只能是通過Ｉ，這一點是在亞麻布ＣＢＥ之下、圓ＡＦＤ與直線ＦＥ相交的唯一點。
現在假定球被從Ａ拍向Ｄ時，沒有在Ｂ點撞到亞麻布，而是撞到水面。水面就像亞麻布那樣恰好減弱了球的一半速度，其它條件與以上相同。那麼我認為球沿直線從Ｂ穿過時，不是朝向Ｄ而是朝向Ｉ，首先肯定是，水面以與亞麻布相同的方式使球偏離原先那一點。能看到水面以與原來相同的量減弱了球的力量，也是在同一方向上與球相對抗。雖然充滿Ｂ和Ｉ之間的是水，其對球的阻力比我們以前假定的空氣對球的阻力會或多或少一些，但我們說並不是由於這一原因，水使球的偏離便會更多或更少一點。水被分開以讓球通過時，在某個方向的難易程度與另一個方向是相同的，至少在我們假定以下情況的條件下是這樣的。我們始終假定，球的運動不會因為是重是輕，不會被其大小或形狀及其它這些無關的原因而發生改變。在這裡我們注意到，球碰到水面或亞麻佈時的角度越傾斜，受到它們作用而導致的偏離就越大。因此如果球碰到水面或亞麻佈時是一個直角（如將球從Ｈ拍向Ｂ），它一定會沿著直線穿下，向Ｇ運動，而一點也不會偏離。但是如果球被沿著(圖略)像ＡＢ這樣的線拍下時，由於傾斜得太厲害，以至於線ＦＥ（畫法同前）與圓ＡＤ沒有相交，那麼球便根本不能穿過它們，只能從其表面的Ｂ點反彈回空中，就好像在那一點上球以同樣的方式碰到了地面。人們有時會遺憾地經歷這種事，當嬉戲般地向河中開砲時，卻無辜炸傷了另一邊河岸上的人。
這裡再作一個假設，假定球第一次被從Ａ拍向Ｂ，接著在Ｂ點碰到球拍ＣＢＥ又被彈了一次，增強了其運動的力量，例如增強了三分之一，那麼現在球在2秒鐘內運行的距離會與以前3秒鐘內運行的距離一樣遠。球經過平面ＣＢＥ時如果在Ｂ點碰到具有這種性質的物體則會比空氣中要快三分之一(圖略)。以上兩種情況具有相同的效果，顯然這與我們所演示過的很相似，如果像以前那樣畫一個圓ＡＤ和線ＡＣ、ＨＢ、ＦＥ，那麼點Ｉ作為直線ＦＥ和圓ＡＤ的交點，就表示球在點Ｂ發生偏離後要指向的位置。
現在我們也可以得出與以上相反的結論，可以這樣說，從Ａ到Ｂ沿直線飛來的球在點Ｂ時發生偏離，朝著Ｉ運動，這意味著球穿入物體ＣＢＥＩ的力量或輕鬆程度與其離開物體AＣＢＥ時的力量或輕鬆程度有關。這就如同ＡＣ和ＨＢ間距離與ＨＢ和ＦＩ間距離有關一樣--也就是好像線ＣＢ的長度與線ＢＥ的長度有關一樣。就光的行為而言，在這一方面像球的運動一樣遵守相同的規律，可以這樣說，當光線斜著從一個透明體穿過進入另一個時，會比第一種情況更容易些或更難些。產生偏離時會採取這種方式：在這些透明體間的面上，光線的傾斜度總是在較易通透物體的那一面更為緩和，這種傾斜度變化恰好與各自物體的通透程度成比例這裡沒有詳細地敘述，笛卡爾發表的這個規律現在稱為斯奈爾定律，按照這一定律，sini=nsin,此處i為入射角，r為折射角，n為某一特定折射介質的常數，見１６３２年６月給莫森奈的信。必須仔細注意的是，這種傾斜度可以由直線間相互比較的量來測量（如ＣＢ或ＡＨ，ＥＢ或ＩＧ等類似的線）而不能由AＢＨ或ＧＢＩ這樣的角來測量，也較少用像ＤＢＩ這樣的我們稱之為“折射角”的角來測量。因為這些角間的比率或比例隨著光線的傾斜程度的不同而變化。相反地，線ＡＨ和ＩＧ等類似線的長度間的比率或比例，在同一物體內發生的所有折射中保持不變。例如(圖略)假定一束光線穿過空氣從Ａ射到Ｂ，在點Ｂ碰到透鏡ＣＢＲ的表面，在透鏡中光線會偏向Ｉ；假定另一束光線從Ｋ射向Ｂ，而偏向Ｌ；此外一束光線從Ｐ射向Ｒ而偏向Ｓ，其中，在線ＫＭ和ＬＮ或ＰＱ和ＳＴ之間，像ＡＨ和ＩＧ之間一樣必定存在著相同的比例關係。但是角ＫＢＭ和ＬＢＮ，或ＰＲＱ和ＳＲＴ之間，像ＡＢＨ和ＩＢＧ之間一樣，不存在相同的比例關係。
在這里大家將看到測量折射的方法。為了測量其大小，我們需要藉助於實驗。就折射量而言，它依賴於所在物體的特殊性質。然而，我們還是能夠輕而易舉地和充分地測量，因為所有折射在同種方式下會同量地減少。事實上，為了揭示發生在給定界面上的所有折射，只須檢查光束就足夠了。除此之外，我們再檢查其它兩三條光束的折射，就可能會避免所有可能的錯誤。因此，如果我們希望知道發生在界面ＣＢＲ上的折射量，把空氣ＡＫＰ與透鏡ＬＩＳ分開來看，我們只須通過檢查線ＡＨ和ＩＧ間的比例關係，就能測定光束ＡＢＩ的折射。但是如果我們懷疑實驗可能會失敗，我們則須測量其它兩三條光束，如ＫＢＬ和ＰＲＳ的折射，如果我們發現在ＫＭ和ＬＮ，ＰＱ和ＳＴ之間像ＡＨ和ＩＧ間一樣具有相同的比例關係，我們就完全有理由相信觀察的正確性。
然而，在進行這些觀察時，大家可能會疑惑地發現，在水和空氣的界面發生折射時光線在空氣中比在水中傾斜得更厲害，在水中比在玻璃中傾斜得更厲害，這與在球的例子中發生的情況正相反，球在水中比在空氣中偏離得更厲害，而且球根本不能穿過玻璃。例如，(圖略)一個球在空中被從Ａ拍向Ｂ，在Ｂ處碰到水面ＣＢＥ，它將在Ｂ處向Ｖ偏離；而對光線來說，則將向另一個完全不同的方向傾斜，從Ｂ斜向Ｉ。然而如果回想一下我所歸納的光的性質，大家便不會感到奇怪。當時我講道，光不是別的什麼，它只是所接收到的微小物質的某種運動或行為，這些微小物質充滿著其它物體中的孔隙。還應考慮一下，就像一個球在碰撞到軟物體時，比碰到硬物體會失去更多的運動，球在地毯上運動比在光裸的地面上更困難些，因此，這種微小物質的行為受到空氣粒子的阻礙要比水粒子為更多（空氣粒子是軟的且結合得不好，微小物質不能對其進行很多的抵制）而能給水粒子以更多的抵制。因此，對一個較堅硬緻密的透明體的微小粒子而言，它們更容易讓光通過；光不必將這些物體粒子趕出其原來的地方，而一個球為了在水中開闢途徑則必須將水粒子擠走。 我們知道了發生在水中、玻璃中和我們周圍所有透明物體中的折射，是通過上述這種方式。然而還可以注意到光線從這些物體中出來時發生的折射一定與進入時發生的折射完全相似。因此，如果光線在從空氣進入透鏡的過程中，從Ａ射向Ｂ會偏向Ｉ，那麼同一束光線在返回時，從Ｉ射向Ｂ則一定會偏向Ａ。
然而，也可以發現其它物體（主要在天空中）的折射還有別的原因，那種折射不是可逆的。還會發現某種情況下，光束變得彎曲了，儘管只是通過一種透明體。球的運動經常是曲線的，因為其在某個方向上受到重力作用而發生偏離，在另一個方向上因我們拍球的行為而偏離，或者還有其它原因。最後，我敢說，剛才使用的三個比喻是很恰當的，我們在其中可以觀察到的所有特性，與光的實驗中已經證明了的光的特性完全相似。但是我只是解釋了那些與我的論題最有相關性的內容。在這裡我不想再讓大家多考慮別的事，只是最後考慮一下曲面透明體的表面，通過其上每一點的光線發生偏離的方式與平面相同，觸摸這些物體時，我們也能想像到曲面上各點與平面上各點是相同的。例如，（見圖７略）光線ＡＢ、ＡＣ、ＡＤ來自同一束火焰Ａ，並射到水晶球ＢＣＤ的曲面上，它們發生折射的方式被認為與ＡＢ落到ＥＢＦ面上、ＡＣ落到ＧＨＣ面上ＡＤ落到ＩＤＫ面上等類似情況是相同的。從這裡可以看到，按照射到曲面的彎曲情況的不同，這些光線可被分別聚焦或發散。好了，在搞清楚上述問題後，以下是開始講述眼睛結構的時候了，我認為通過講述眼睛的結構能使大家明白，射入眼的光線是如何被處置以產生視覺的。
第三講關於眼睛這裡省略。這一部分的英譯文和下面被省略的材料，見笛卡爾《論方法、光學、幾何學和氣象學》。 ……第四講感覺概述我必須告訴大家關於感覺的一般性質，其中特別容易解釋的是視覺。我們確知具有感覺能力的是心靈而不是身體，當心靈被某種狂喜或沉思所吸引而沉浸其中時，我們看到身體即使被各種各樣的物體所觸及，卻不會產生感覺。我們知道，恰當地說心靈具有感覺能力，並不是因為其作為身體上具有外部感官作用的存在，而是因為其在大腦內的存在並行使稱之為“普通”感覺的功能見《規則》和《激情》。 。我們觀察到，只要大腦受到傷害或發生疾病，那麼不管身體其它部分是多麼健康，一般都會妨礙所有的感覺。最近我們知道，物體在身體外部器官所形成的印像是通過神經傳導給大腦內的心靈的，我們觀察到各種事故，只要損傷某一根神經，就會毀壞這根神經發出分枝所在身體那一部分的感覺，但不會引起別的地方感覺的減弱接著是關於神經和動物精神在產生感覺和運動方面功能的敘述，見《論人》和《激情》。 ……哲學家們通常都假定，為了擁有感覺能力，心靈必須接收到物體傳輸至大腦的映像，但我們要留心不去這樣假定,我們一種經院學派所指的物體傳輸給心靈的與其相似的“形式”或“映像”。無論如何必須以與哲學家們完全不同的方式想像這些映像的性質，因為如果映像的概念是根據其與其所代表的物體相似這一要求而定義的，哲學家們則不能告訴我們映像是怎樣由物體形成之後又是怎樣被外部感官所接收並由神經傳輸給大腦的。他們對映像提出假定的惟一理由是，他們看到圖畫很易激發大腦去想像它所描述的物體，所以與之相似，大腦一定是通過相同的方式被我們頭腦中所形成的小圖畫所激發，去想像和引發對物體的感覺。
然而我們應該想到，大腦還能被映像之外的其它許多東西所激發，如信號、語言等，這些與其所指事物並無任何相似之處。為了盡量避免與已經接受的觀點產生分歧，如果我們傾向堅持，由感覺所感知的物體確實將其映像送到了大腦內，那麼至少我們應該觀察到，一種映像決非在所有方面都要與其所代表的物體相似，否則在物體與其映像之間就將沒有區別。映像在一些方面與其所代表的物體相似，這就足夠了。確實，映像的完美時常在於，它並非像其應該的那樣像它所代表的物體。大家可以在版畫方面看到，只用一些墨水，在紙上這裡塗一點，那裡塗一點，對我們來說，它們就能代表森林、城鎮、人群、甚至戰場和風暴；儘管它們使我們想到了這些物體各種不同的性質，但實際上只是在形狀方面有一些相似之處。這種相似不是很完全，因為版畫展現在我們面前的，是在純粹的平面上展現凸凹變化而形成的，而且按照透視法則，時常是用橢圓形比用其它圓形能更好地代表圓形，用菱形比用其它方形能更好地代表方形，其它形狀與此類似。因此常發生這樣的情況，為了使一個映像更為完美，更好地表示一個物體，版畫不能與其表示的物體相似。現在我們一定相信我們大腦中形成的映像就是通過與此相同的方式產生的。我們注意到，問題是去了解映像如何讓心靈對與之相似物體的性質產生感覺，這些感覺與其物體相對應，但卻不知道如何能與它們相似。例如，盲人用拐杖探尋物體，那些物體確實沒有將什麼東西傳給他，只在於那些物體按照其本身不同的性質引起拐杖以不同的方式運動，並使其手上的神經運動，然後這些神經的發源地大腦區域產生運動，這就會引發其心靈產生感覺，這種感覺隨著大腦內運動的不同而具有多種多樣的性質。
第五講眼後形成的映像大家看到，為了具有感悟能力，心靈不一定非得去形成某種與其感覺的物體相似的映像，然而儘管如此，我們看到的物體確實在我們眼睛後面形成了非常完美的映像。我們打個比喻對其進行簡單地解釋。假定一個全封閉的暗室，只留一個小孔，將一塊玻璃透鏡放置於小孔前面，將一塊白布掛在小孔後面，並與之保持一定距離，以便從外面物體上射來的光能在白布上形成映像。現在我們說這個暗室代表眼睛；小孔代表瞳孔；透鏡應該代表晶狀體液，是眼睛中發生折射的部分；白布代表眼內薄膜，這一內膜是由視覺神經末梢構成的。如果把剛剛死亡的人的眼睛取下來（做不到的話，也可以取牛或其它大動物的眼睛），仔細地切斷眼後三層薄膜，會露出這些薄膜包圍著的大部分體液，注意不要濺出來。然後用某種足夠薄的、能讓光線透過的白色物體（如一張紙或蛋膜）蓋住暗室的小孔，小孔內放上這隻眼睛，那麼這個眼睛的前面是各種各樣的被太陽照亮的物體，後面是暗室，有你站在那裡（除了通過這隻眼睛外，沒有光線能進入暗室，這隻眼睛的所有部分都是完全透明的）。做好這些之後，看看白布，你會驚奇地發現一張通過自然透視形成的外面所有物體的圖片--只要確保那一隻眼睛維持其自然形狀，按照物體距離的遠近，無論怎樣做都能看到（如果將眼睛多少擠一點，圖像便會變得不太清晰這裡省略了一個圖，文章也有刪節。
現在，大家已經在死亡動物的眼睛中看到了圖像，考慮一下其原因，如果用眼睛內膜來取代白布的位置，那麼就不會懷疑在活人眼睛的內膜上能形成類似的圖像——實際上是一種更好的圖像，因為活人眼中的體液充滿生機、更加透明，其產生映像所必需的形狀也更恰當。 （可能牛眼中瞳孔的形狀不很圓，使圖像達不到完美的程度）……物體的映像不僅僅以這種方式在眼睛後面形成，而且還要向後傳輸至大腦這裡省略的內容與笛卡爾在《論人》中所述的相重複。 ……第六講視覺當圖像傳輸到大腦內時，它仍然與其所產生的物體有某些相似之處。然而就像上面充分顯示的那樣，我們不應該認為圖像使我們感覺這些物體是通過這種相似的方式--就好像在大腦內還有另外一隻眼睛，使我們通過其感覺圖像。相反地，我們必須相信是自然賦予的運動形成了圖像，並直接作用於身體之主的心靈，使心靈擁有感覺。對此，我將予以詳細地介紹。我們用視覺所感覺到的物體的全部性質可被歸納為六個基本性質：光、顏色、位置、距離、大小和形狀。首先看一下光和顏色（真正屬於視覺的性質）。我們假定心靈具有這樣一種性質，使其具有光的感覺的是大腦視覺神經纖維組織區的運動的力量，使其具有顏色的感覺是這些運動的狀態。
同樣地，通向耳朵的神經的運動使心靈聽到聲音；舌頭上的神經的運動使心靈品嚐到味道。總而言之，身體上各種神經的運動，緩和的會使心靈得到癢的感覺，很劇烈的則會使心靈得到痛的感覺，但是在所有這些心靈想像到的概念和引起這些概念的運動之間不一定非得有相似之處。大家都樂於同意這樣的說法，當人的眼睛受打擊時，好像在眼前看到了無數的火花和閃光，即使閉上眼睛或在很暗的地方也是如此。因此這種感覺可以只歸於一擊之力。這一擊之力就像明亮的光一樣使光神經纖維處於運動之中。相同的力量作用於耳朵可使我們聽到一種聲音，作用於身體其它某些部位會使我們感到痛。這也可被下面的事實所證明：無論何時只要迫使眼睛看一下太陽或其它某些明亮的光，即使隨後閉上眼睛，也會在一個短時間內保留其印象，在光消逝的過程中好像仍能看到各種顏色的變化。至少這會說明一個事實：視覺神經纖維被某種力量置於運動狀態，通常一旦發生後就不能立刻停止。但是當眼睛閉上後保持在眼睛內神經的運動不足以代表引起它的明亮的光，它只能呈現不太鮮明的顏色，這些顏色在消退過程中不斷變化。這正如我已經提出的那樣，表明顏色的性質只在於運動的多樣性。最後這還可被透明物體中各種顏色的頻繁出現所證實。
確實，除了對光的接收方式的多樣性外沒有別的原因，如雲中彩虹的出現就是一個例子。還有一個更清楚的例子，這就是在削磨成許多面的玻璃中能看到類似彩虹的現象。但是我們必須仔細考慮的是，什麼決定了所見到的光的數量，即什麼決定了每一個視覺神經纖維運動的力量。由於我們看到物體上的光的數量與其物體本身所含光的數量總是不相等的，它與物體的遠近和瞳孔的大小成一定比例地變化。這種變化也與物體上各點發來的光線在眼睛後面所佔據的面積成比例……除非這些部分在顏色方面有某些不同，否則我們不能區分開所看物體的各個部分。對顏色的辨別依賴於兩個因素：一個是物體所有各部分發來的光線聚集於眼睛後面盡可能多的不同的點上，而且別處的光線不能射到這同一些點上；另一個因素是映像在眼睛後面佔據的區域內有大量的視覺神經纖維。例如，假定一個物體由一萬個能發出光線、並以一萬種不同的方式到達眼睛後面某一區域的粒子所組成，其結果可能會同時產生一萬種可見的顏色。然而如果我們假定眼睛後面那一區域內只有一千個視覺神經纖維，那麼這一萬個粒子將只能使心靈區分最多一千種顏色。因此，物體每十個粒子一起作用於一個視覺神經纖維，並各自以一種獨有的方式移動它。這些獨有的方式組成了物體作用的所有方式，因此每個纖維所佔據的區域被認為好像只是一個點，這就是為什麼一塊農田具有無數不同的顏色，從遠處看卻全是白色的或藍色的。
一般地，所有物體從遠處看不如在近處更清晰；某個物體在眼睛後面所佔據的區域越大，就會看得更清楚。以後我們還必須對這一情況進行特別的關注。談到位置。即物體上每一部分與我們身體相比較的定位，我們用眼睛比用手能更精確地感覺它。對於它的認識，我們不依賴於任何想像，也不依賴於來自物體的任何行為，而是只依賴於神經發源地大腦中各個微小部分的位置。當佈滿神經的肢體位置變化時，大腦中微小部分位置的變化卻總是很微弱。因此是自然賦予我們心靈這種能力，使我們不僅能夠知道物體上各部分所佔據的地方，而且還能使我們從這些地方轉移注意力，到我們想像到的直線上，這些直線從物體上各部分開始延伸至無窮。以相同的方式，我們已經談得很多的盲人，將手Ａ轉向Ｅ（圖略）然後再將手Ｃ轉向Ｅ，分佈在後一隻手上的神經引起了大腦的某些變化，通過這種變化，其心靈不僅會知道Ａ或Ｃ的位置，而且還能知道處於直線ＡＥ或ＣＥ上的所有位置。用這種方式，但無論如何他並不知道或不會想到其雙手佔據的地方，其心靈卻能將注意力轉向目標Ｂ和Ｄ，並確定它們佔據的地方。
相似地，當我們的眼睛或頭轉向某一方向時，我們的心靈被大腦中的變化所告知，這些變化是由分佈在運動肌肉中的神經所引起的……雖然物體在眼睛內形成的圖像是上下倒置的，但仍能夠在其真實位置上被看到。對此大家不應該覺得奇怪，這正如盲人通過左手能感覺到（其右邊的）物體Ｂ，連同一時間能用右手感覺到（其左邊的）物體Ｄ。當盲人用兩隻手摸到了一個物體時，他並不會將其判斷成兩個物體。同樣，當我們的雙眼注視同一個地方時，物體在每個眼裡都形成了一個圖像，但我們卻只是看到了一個物體。與對位置的理解不甚相同，對於距離的理解，不依賴於物體發出的映像。相反，判斷距離首先依靠眼睛的形狀。正如我們已經說過的，看近處的物體時眼睛的形狀與看遠處的物體時相比，肯定有些細微的不同。當我們根據物體的遠近調整眼睛的形狀時，我們以某種自然賦予的方式改變了大腦中的某一部分，以使我們的心靈感覺到距離。通常這一情況發生時，我們並沒有仔細考慮。例如當我們用手緊抓住某一物體時，我們會按照物體的大小和形狀去調整手，並通過手感覺到它，在這一過程中卻不必去思考這些運動。
其次，我們判斷距離是通過雙眼的相互關係。盲人抓著兩根拐杖ＡＥ和ＣＥ（假定他並不知道拐杖的長度）。只知道兩手Ａ和Ｃ間的距離和角ＡＣＥ和ＣＡＥ的大小，似乎是通過一種自然的幾何學，他能從這一認識中就說出點Ｅ在哪裡。相似地，當我們的雙眼Ａ和Ｂ轉向點Ｘ時（這裡省略了一個圖），線ＡＢ的長度，兩個角ＸＡＢ和ＸＢＡ的大小能使我們知道點Ｘ在哪裡。我們可以只用一隻眼睛，通過改變其位置而做與此相同的事。此時如果我們使眼向Ｘ方向轉動，首先停在Ａ點，隨後立刻轉向Ｂ點，這就足以使我們產生包括線ＡＣ及兩個角ＸＡＢ和ＸＢＡ的想像，使我們能夠想像點Ｘ的遠近。這是通過一種心理活動所完成的。雖然只是一種簡單的想像，但也包含著外科醫生的推理。他們在測量不能直接測量的地方時，常使用兩個不同的有利點。此外感覺距離，我們還有另一種方法，即通過看到物體形狀的清晰或模糊程度並結合光的強弱。如果我們凝視Ｘ（圖略），來自物體10和12的光不會正好聚焦於我們眼後的Ｒ和Ｔ，而這些物體在點Ｖ和Ｙ時卻會如此。從這裡我們可以看到這些物體離我們是比Ｘ更遠還是更近些。來自物體１０的光射到我們的眼中會比X附近物體的光要強一些，我們由此判斷物體10更近些；來自物體１２的光要比來自Ｙ附近物體的光要弱一些，由此我們判斷物體口更遠些。最後，我們可能已經從另一方面獲得了關於物體的大小、位置、形狀和顏色的清晰度的映像，或者只知道來自這一物體光的強度。僅這些便可以使我們在實際上並沒有看到物體的情況下想像其距離遠近。例如，當我們遠遠地觀察一個物體時，判斷其距離遠近對於那些經常在近處看到的比那些不了解其大小的要更準確些。如果我們正在看一座被陽光照著的山峰，雖然山峰比其陰影中的一片樹林還要遠，但卻正是樹林使我們判斷山峰更近些。當我們看海上的兩艘船，那艘大的離我們更近些，在大小上它們看起來會相等，但是我們可以利用它們在形狀上、顏色上、發射出來的光的不同判斷哪一個更遠些。
至於我們判斷物體的大小和形狀的方式，不必再去贅述，因為它們已全部包括在我們判斷距離和位置的方式中，即我們判斷物體大小是通過我們具有的物體遠近的知識和看法，與物體在眼後形成的映像的大小相比較--而非僅僅通過這些映像的大小。很明顯，離我們近的物體所形成的映像，是離我們十倍遠的物體所形成映像的一百倍大，然而我們並沒有看到物體有一百倍大，相反看起來物體幾乎一樣大，至少其距離沒有欺騙我們。同樣很明顯的是，我們根據對於物體上各部分位置的認識和看法判斷物體的形狀，而不是根據眼睛中的圖像，因為在我們看到圓形和方形時，眼中的圖像卻經常只是橢圓形和菱形。
為了使大家確定不疑地相信我所解釋的視覺形成原理，我將再讓大家考慮一下為什麼有時視覺會欺騙我們。首先要明白是心靈在看，而不是眼睛在看。心靈不是直接地看，而只是通過大腦看，這就是為什麼精神病人和那些睡著的人時常看到或認為他們看到在眼前根本不存在的物體。這只是某種霧氣攪亂了他們的大腦，使其中的某些部分產生了正常的視覺，好像這些物體就在眼前一樣。其次，因為來自外部的映像是經由神經傳輸至“共同”感覺的，如果這些神經的位置由於某些非正常原因而發生變化，那麼這會使我們看到的物體不在其應該所在的地方……再者，因為我們經常斷定，激發我們視覺的映像來自於我們為了感覺而不得不朝著看的地方，所以當它們恰好來自別處時，我們就可能會被輕易地欺騙。
因此，眼睛感染黃疸病的人、或通過黃色玻璃看東西的人、或被關在一個除了通過這種黃色玻璃外別處沒有光線能進入的房間裡的人，他們會認為看到的所有物體都是黃色的。前面所述的暗室中的人，由於他只盯著小孔上的白色物體，他會把外面物體的顏色看成全是白色的，如果眼睛通過透鏡和在鏡中看物體，則會斷定物體在其本來不在的某點且比原來變大或變小了，或變小的同時顛倒了（當離眼睛有些遠時）。這種情況的發生是由於透鏡或鏡子使來自物體的光線發生偏離，這樣眼睛不能清晰地看到物體，只有進行調整才能適當地看到這裡省略了一個圖，文章也稍微作了刪節。那些急於查找問題的人會很容易地理解這一問題，在他們力圖去測定凸凹鏡中像的位置時，他們會以同樣的方式看到古人在反射儀中所犯的錯誤有多大。我們還注意到，所有我們辨識距離的方法都是很不可靠的。因為當物體在四五英尺以外的地方時，眼睛的形狀幾乎不會有任何可感覺到的變化，即使物體稍微近一點，眼睛的形狀變化也很小，不能從中獲得精確的知識。如果看一個很遠地方的物體，在連接兩眼（或同一眼的兩個位置）之間的線和兩眼與物體間線所夾的角度也很難有什麼變化。即使我們的“普通”感覺本身，似乎也不能收到遠於大約一二百英尺外物體的概念，這可被觀察月亮和太陽所證實。它們在我們所能看到的最遠的物體之列，其直徑對我們來說通常好像只有一兩英尺--儘管我們有根據知道它們是非常巨大的和非常遙遠的。我們能很容易地想像塔和山，哪一個更大些，但是我們不能把月亮和太陽想像得有多麼大，所以正確認識不常出現。由於我們不能想像遠於一二百英尺以外的物體，結果應該是月亮和太陽的直徑在我們看來不會超過一兩英尺。
它們的位置也會使我們誤入歧途。通常地，它們高掛在天空時，看起來比它們升起或降落時要小些。我們可以很容易地註意到它們的距離遠近，因為在它們和我們眼睛之間有各種各樣的物體，通過儀器測量，天文學家們清楚地證實它們有時看起來比其它時候要大些，不是因為它們被看到時正在對向一個較大的角度，而是因為它們正在遠去。這證明古老光學的公理--認為物體外觀的大小與視角成比例--並不總是正確的。我們還想像因為白色的或發光的物體，和通常所有那些具有引起視覺的較大力量的物體，總是看起來比它們擁有較少這種力量時更近些和大些，原因是瞳孔收縮以避免運動的強光，這種運動與引起整個眼睛清晰地看近物的運動--通過這種運動我們判斷這一物體的遠近--是緊密相聯的。如果沒有其它運動，在某種程度上同時發生，上述運動幾乎不會發生（同理，第三個手指如果不稍微彎曲一點，我們則不能完全地將前兩個手指閉緊，好像這兩個手指要與其它手指一起閉緊一樣）。這些白色的或發光的物體看起來更大些的原因，不只在於我們依賴於距離遠近而估計其大小，還在於它們在眼睛後面形成了較大的映像。
必須注意到，眼睛後面遍布著視覺神經纖維的末梢，它們雖然很小，也是有大小的，其每一個中，在某一部分可能受到另一個物體的影響，而在另一部分受到另一個物體的影響。但是在某一個給定時間裡，它只能以一種單一方式被移動，因此當其最小部分被某些巨大物體影響，其它部分被不很大的物體影響時，其整體運動是按照最大物體所產生的映像，而不是其它物體。因此假定這些小纖維的末梢是１、２、３、（圖略）如來自某顆星的光線在眼睛後面留下一個映像，並在１擴散；也會輕微地到達標著２的六個末梢，（假定沒有其它光線到達，只有空中這顆星附近區域射來的微弱的光）。在這一情況下，如果星光足夠亮的話，星的映像就會擴散到六個標著２的末梢所在區域，因此大家能夠看到，外觀相當小的星，由於極遠的距離永遠不會看起來再更大些，而且即使它們不是很圓，看起來卻是圓的--就好像一個方塔，從遠處看是圓的，因為在眼中只能顯現極小映像的物體是不能看出其形狀的。最後，由物體的大小、形狀、顏色或光等感覺中的圖像來判斷其距離，已經表明是很容易出現錯覺，在我們來看這些圖像經常是很小的與其實物差別很大，而且這些圖像中的物體的輪廓很模糊，其顏色也更暗弱。