科学空间|Scientific Spaces

物理学的美不仅仅表现在简洁的公式上。我们还惊奇地发现，很多物理现象都是按照使某个变量达到极值的方式发生。一个典型的例子就是费马原理，它指出了光的传播路径的一个重要规律：光总是沿着所花时间最短的路径传播。这里我们将简单介绍一下费马原理。

费马原理俗称“最快到达原理”、“最小时间原理”。1657年，费马提出：

从P点到达Q点，在所有可行的路径中，光选择了所需时间最短的一条。

从P点到达Q点，在所有可行的路径中，光选择了所需时间为极值的一条。

这是一个极其奇妙的原理，也是自然界中最神奇的极值之一。作为非生物的光，居然自主地选择了最优路径，成为世界上“效率最高”的东西，这让人不得不佩服宇宙的伟大。这究竟是造物者的精心设计，还是无心之作？

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各反射镜在月球上的位置

很多读者都听说过，现在地球上可以发射激光到月球，反射回来，通过计算一来一回的时间来测量地月距离。现在问题是，怎样的镜子才能够把来自不同角度的光都以相同的方向反射回去呢？实现这一目的的镜子称为“多角度反射镜”。

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Long Long Ago，有着一个庞大的国家，它的名字叫宇宙。那里有着无数的子民，其中一个庞大的家族叫做“光”。这些子民“光”，并没有受到任何法律的约束，不过要受到三个“定律”的限制，它们是——光的直线传播定律、反射定律、折射定律。

光的直线传播定律

我们已经知道，在均匀的媒质中，光的传播路径是一条直线。这是人们从实践中总结出来的，而直线本身的定义也是由光学的观察而产生。在点光源的照射下，物体的影子，相当于用直线所作的几何投影。

图片说明：光的传播

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