漢代黑科技：“見日之光”透光鏡

大漢王朝綿延四百年，是中國(guó)人揚(yáng)眉吐氣的一個(gè)時(shí)代。王朝征伐四方、開疆拓土，依靠的是強(qiáng)大的國(guó)力和先進(jìn)的技術(shù)。本期我們來(lái)介紹漢代一個(gè)神奇的物件——透光鏡。

鏡子在出土的古文物中不是什么稀罕的物件，“愛美之心，人皆有之”，古代女子梳妝打扮最少不了的就是鏡子了。但要說(shuō)鏡子中的珍寶，還真是少之又少，其中就有一面西漢的古銅鏡。它能被人們稱為“黑科技”，肯定不會(huì)是一面普通的青銅鏡。目前，這面古鏡被收藏在上海博物館。剛出土的時(shí)候，考古學(xué)家把它當(dāng)作普通的文物，直到有一位考古隊(duì)員偶然將它放在燈光下，大家才發(fā)現(xiàn)它并不簡(jiǎn)單。

鏡子的反射原理大家都知道，當(dāng)燈光照射在鏡面上時(shí)，反射出的光斑應(yīng)該是一個(gè)圓形，但這面青銅鏡卻將背面的銘文也反射了出來(lái)。按理說(shuō)，燈光是照射在鏡子的正面，反射的也應(yīng)該是正面的圖案，但鏡子卻將背面的圖案“轉(zhuǎn)”到了正面，再將圖案反射到墻上。兩千多年前的漢代就已經(jīng)有這樣的“黑科技”了？

“穿衣戴帽，臨鏡觀影”，中國(guó)古人使用鏡子的歷史可追溯到4000多年前。煉銅技術(shù)發(fā)明之后，聰明的古人便開始用青銅鑄造鏡子，利用平滑光潔的金屬表面來(lái)映照自己的形象。

古代銅鏡由兩面組成：鏡的正面被打磨得十分光亮；鏡的背面則出于托物寄情與美觀需求，裝飾有各種花紋或銘文（刻在器物、碑碣等表面上的文字）。其繁復(fù)的造型與精湛的做工，絲毫不亞于現(xiàn)代人使用的玻璃鏡，體現(xiàn)出中國(guó)古代工匠高超的冶金工藝與雕刻技巧。

西漢時(shí)期的銅鏡種類繁多：按銘文內(nèi)容，可以分為昭明鏡、日光鏡、銅華鏡等；按環(huán)狀銘文的裝飾紋樣，可以分為單圈銘文鏡和重圈銘文鏡。漢代的鏡子不僅樣式五花八門，大小也不一樣，光六寸以下的小型青銅鏡就不計(jì)其數(shù)。

我們之前提及的“黑科技”出土古鏡，陽(yáng)光可以將其穿透，并將鏡背面的銘文毫無(wú)差錯(cuò)地映射出來(lái)，因此這面古鏡被稱為“透光鏡”。古鏡呈圓形，正面用來(lái)照人，背面刻有花紋圖案，以寬平沿為主要紋飾，背面有三道凸棱，將圓盤分為中心、兩層里沿，以及外沿四個(gè)部分。最外沿是沒(méi)有花紋的窄素狀高邊，中心則是柿蒂形內(nèi)連弧紋鈕座。在外側(cè)還有8個(gè)字的銘文“見日之光，天下大明”，“見日之光”透光鏡的名字便由此而來(lái)。除了最出名的這面，別的透光鏡上也刻有類似的銘文，如“見日之光，長(zhǎng)毋相忘”。

“見日之光”透光鏡直徑只有7.4厘米，重量只有50克，材質(zhì)為青銅。雖然是兩千多年的古鏡，鏡子的背面有很多紅色和綠色的銹，銹跡堅(jiān)固，但因?yàn)橥腹忡R制作工藝非常高超，至今鏡面依舊光可鑒人，令人稱奇。

關(guān)于這種透光鏡，很多古代典籍中都有記載。唐代的《古鏡記》中寫道：“承日照之，則背上文畫，墨入影內(nèi)，纖毫無(wú)失?！倍巴腹狻边@種說(shuō)法也正是從唐代開始流傳的。古人一直把這種銅鏡視為神物，但奇怪的是，到了宋朝，人們已經(jīng)完全不知道這種鏡子的制作原理，制作方法也就此失傳。之后，元代的吾丘衍、明代的何孟春、清代的鄭復(fù)光等人都對(duì)透光鏡做過(guò)研究，但具體的制作原理依舊不甚明了。

19世紀(jì)，我國(guó)的一些透光鏡被帶到了國(guó)外，引起外國(guó)人的注意，他們對(duì)這種銅鏡做了研究，試圖找到透光的原理，卻始終未能找到答案。20世紀(jì)70年代，周恩來(lái)總理到上海博物館參觀，看到“見日之光”透光鏡之后，囑咐要揭開這個(gè)千古之謎，關(guān)于透光鏡的研究才正式啟動(dòng)。

透光鏡是用銅、錫等合金鑄造而成的，按理說(shuō)光線根本無(wú)法穿過(guò)。那么，透光鏡的奧秘究竟是什么呢？要鑄造出一面透光鏡，有幾個(gè)關(guān)鍵要素。

第一，透光鏡在造型上要具有凸面、薄體、寬邊的特征，而且紋飾還要滿足同心圓分布的結(jié)構(gòu)，這樣才能產(chǎn)生顯著的環(huán)向鑄造殘余應(yīng)力（如下圖所示）。漢代以后的銅鏡紋飾復(fù)雜，鏡體變得大而平，失去了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，也就無(wú)法“透光”。

第二，在澆鑄過(guò)程中，由于透光鏡鏡體較薄，冷卻得快，鏡緣較厚，冷卻得慢，當(dāng)鏡緣逐漸收縮時(shí)，鏡體已經(jīng)凝固，有一定硬度，這樣鏡緣對(duì)鏡體產(chǎn)生一種緊箍作用，而鏡體對(duì)鏡緣有反方向的支撐作用。銅鏡內(nèi)部產(chǎn)生的這種相互作用力，就是鑄造殘余應(yīng)力，它使鏡體在原來(lái)上凸鏡面的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向上拱起。

第三，在打磨過(guò)程中，透光鏡的鏡體變薄、硬度降低，但有紋飾的地方較厚、較硬，不易變形，沒(méi)有紋飾的地方較薄，變形較大，從而使鑄造殘余應(yīng)力得到釋放，令鏡體產(chǎn)生細(xì)微形變——薄的地方拱起較多，厚的地方拱起較少，形成了鏡面的凹凸不平，但這種形變?nèi)庋酆茈y看到。

當(dāng)光源照射鏡面時(shí)，有紋飾的地方凸起較小，比較平坦，反射光集中，反射到墻上的光明亮；無(wú)紋飾的地方凸起較大，反射光分散，反射到墻上的光比較暗。于是，墻上便呈現(xiàn)出與鏡子背面完全相同的圖案，感覺(jué)就像是光透過(guò)鏡子，把背面圖案投射到了墻上。

中國(guó)古人制造的透光鏡，是世界青銅發(fā)展史中絢麗的一頁(yè)，是中國(guó)古代科技的瑰寶。

在這里要糾正一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：銅鏡并不是由純銅制造的，而是由含錫量較高的青銅鑄造而成。最早它也并不是用來(lái)照形影，而是一種祭祀所用的禮器。直到西漢末年，銅鏡才漸漸走入民間，成為人們必不可少的生活用具之一。

知識(shí)拓展：世界古代銅鏡

世界古代銅鏡大致分為東、西方兩大體系。西方體系以古埃及、古希臘、古羅馬以及西亞等國(guó)的圓板具柄鏡為代表。東方銅鏡體系以中國(guó)圓形具鈕銅鏡為代表，盡管在不同時(shí)期，中國(guó)銅鏡曾出現(xiàn)過(guò)方形鏡、花形鏡、有柄鏡，但圓形具鈕銅鏡一直是銅鏡的重要形式。

中國(guó)古代銅鏡曾廣泛流傳到周圍地區(qū)，西亞、中亞、西伯利亞、蒙古國(guó)、朝鮮半島、越南等地都發(fā)現(xiàn)過(guò)中國(guó)銅鏡。特別是日本，自彌生時(shí)代（公元前300—公元250年）以來(lái)，大量從中國(guó)輸入銅鏡，日本人將其視為神器或?qū)毼铮⒃诒镜胤轮啤?/p>

與其他青銅器相比，銅鏡的錫含量較高，更容易讓鏡面光亮。戰(zhàn)國(guó)以后，銅鏡用的合金大致有兩種類型：一種是含鉛的高錫青銅，主要為戰(zhàn)國(guó)至漢、唐制鏡所用；另一種是含錫的鉛青銅或錫黃銅，主要為宋至明清制鏡所用。

一般來(lái)說(shuō)，制鏡合金以前者為佳。因?yàn)楫?dāng)錫含量達(dá)到20%或稍高時(shí)，銅錫合金顏色亮白，硬度較高，研磨過(guò)后不會(huì)留下明顯痕跡，而含有少量鉛則可增加耐磨性。

第二種合金相對(duì)更軟，不易拋光，顏色褐黃。宋鏡紋飾不如漢唐精致，與此有關(guān)。不過(guò)從另一方面講，這種合金也有可取之處，因?yàn)橘|(zhì)軟便不易碎裂。

知識(shí)拓展：鏡面反射和漫反射

光的反射是指光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)表面時(shí)，有部分光返回原介質(zhì)中傳播的現(xiàn)象。反射分為鏡面反射和漫反射兩種。

鏡面反射是指平行光線射到光滑表面上時(shí)，反射光線也是平行的。例如，陽(yáng)光照射到玻璃幕墻就是鏡面反射。

漫反射是指平行光線射到凹凸不平的表面上時(shí)，反射光線射向各個(gè)方向。例如，電影屏幕就是漫反射。