某个深夜，瑞典居民斯特凡准备给女儿盖被子时，突然发现卧室墙上映出邻居家的屋顶 —— 更奇怪的是，那影像居然是上下颠倒的。这个让他摸不着头脑的现象，其实是流传了两千多年的光学奥秘，答案就藏在 “小孔成像为什么是倒立的” 这一问题里。
早在公元前 388 年，墨子就在《墨经》里记下了类似的发现。他在暗室朝阳的墙上开个小孔，屋外的人站在孔前，屋里对面的墙上就会出现倒立的人影。墨子用 “光之人，若射” 来形容这一过程，就像无数支光箭从人体射出，穿过小孔后，头部的光箭向下偏折，足部的光箭向上偏移，最终在墙面拼接出倒过来的影像。这种朴素的 “光箭说”，恰恰戳中了小孔成像的核心机理。
要理解小孔成像为什么是倒立的，得先抓住光的基本脾气 —— 在同种均匀介质里爱走直线。任何发光体或反光体，都能看成是无数个微小的发光点。比如点燃的蜡烛，火焰顶端的每一点光都会沿直线传播，当它们遇到带小孔的挡板时，只有穿过孔洞的那束光能继续前进，最终落在光屏下方；而火焰底部的光穿过小孔后，则会投射到光屏上方。无数这样的光点在光屏上依次排列，就形成了上下颠倒的完整影像，这就是小孔成像的本质。
元代科学家赵友钦曾做过一个有趣的实验，把这个原理演示得淋漓尽致。他在两个深井里摆放插满蜡烛的圆盘，井口盖上方孔板，结果天花板上出现的全是圆形光斑，和孔的形状毫无关系。更关键的是，当他熄灭右井烛盘东边的蜡烛，天花板上的像立刻缺了西边一半 —— 这直白地证明了，影像的倒立源于光线的交叉传播。他还发现，把光屏移近小孔，像会变小变亮；拉大光屏与小孔的距离，像就变大变暗，这些变化都离不开光的直线传播特性。
生活中藏着太多小孔成像的踪迹，只是我们常常忽略。阳光穿过树叶的缝隙洒在地上，那些圆形的光斑其实是太阳的倒像，日食时光斑变成月牙形，正是小孔成像的绝佳证明。用黑色垃圾袋封住窗户，只留一个直径 5 厘米的小孔，等眼睛适应黑暗后，墙上就会浮现窗外景物的倒立影像，整个房间瞬间变成巨大的暗箱。摄影爱好者自制针孔相机时，去掉镜头的机身里，铝箔上的针孔就是利用这个原理，将光影定格成怀旧的照片。
从墨子在暗室里的观察，到郭守敬将其用于天文仪器 “景符” 测量日影，再到现代安检设备的成像技术，小孔成像的原理始终未变。那些看似神秘的倒立影像，不过是光遵循直线传播规律留下的足迹。当我们下次在树荫下看到圆形光斑，或许就能想起这个跨越千年的科学答案 —— 小孔成像为什么是倒立的，从来都藏在光的行走轨迹里。