为什么西汉“透光镜”会产生奇异的透光现象?
古时候,人们是用水来照见容貌的。平静的水面能映出淸晰的影像,但是用水来照影很不方便。进入青铜时代以后,在一段相当长的时间内,人们也还是用水来照见影容,根据考古发扼,证明商代以前就有铜镜,只足到了战国吋代才普遍使用靑铜镜。
在许多古代的靑铜镜中,存-种很特殊的镜子。它看上去和其他镜子一样,没有什么太多的引人注目的地方。它的正面微微凸出,光洁而明亮,
能够淸楚地照出人的形容。它的背面荷一圈铭文:“见日之光,天下大明’八个字。每两个字之间苻一个装饰性的符垮,镜的中心有一圈连弧纹。这类青铜镜的形式是属于西汉中期的。如果用强光或聚光照射在镜面上,镜面的反射光就产生出一个奇异现象,它的投影象一张镜背的相片,而不楚镜而。因为在投影中,镜背的花纹和文字,甚至镜钮穿带子的孔,都能淸楚地反映在墙上。但投影的光好象不是镜面上直接反射出来的,而是从镜背透过来的。我国古代的著作中,称这种镜子为“透光镜”,这种镜子是非常珍贵和罕见的。全国各地博物馆收藏古镜很多,到卡前为止,能透光的仅找到四面,这四面都珍藏在上海博物馆。
很明显,青铜是不能透过光线的,但是为什么会产生这种奇怪的现象呢?这个问题使人困惑了几百年。我国自隋唐以来,已有对铜镜透光现象进行研究的记录。隋唐之际,王度利用古镜透光的奇异现象加以渲染,写了一篇小说《古镜记》说:“隋汾阴侯生,天下奇士也,王度常以师礼事之。临终,赠度以古镜曰:‘持此则百邪远人’,度受而宝之……承日照之,则背上文画,墨入影内,纤毫无失,举而扣之,清音徐引,竟日方绝。嗟乎,此则非凡镜之所同也”。接着,故事还讲了王度兄弟如何用这面镜子降妖捉怪,后来镜精远逝,宝镜也不翼而飞。其后,宋代周密、金代麻九畴、明代郎瑛及清代徐元润等都有类似的记载。可见,由于这种制镜技术失传已久.大家都只知其然,不知其所以然,对这种透光现象觉得神秘莫测.无从解释。透光镜的原理及铸造方法,以后的科学家夼过各种见解释,主要有两种:
1)认为在铸造时因冷却速度不同造成。
2)认为是用其他金属补充浇铸或用别的金属镶嵌而成。
从宋代的沈括到清代的许多科学家>都作过探讨。十九世纪,欧洲的科学家也作过种种的研究和讨论,但对于青铜镜的透光原理却始终没有得到解决,
1961年-7月,敬爱的周总理到上海博物馆视察工作,对透光镜非常感兴趣。他关切地询问这是什么原理,当听说原理尚未弄清时,总理当即提出:“为什么会透光,要研究”,事后上海博物馆和一些有关科研单位的同志共同协作,立即开展了专题科学研究投拟试涛透光镜。经过不断试验,终于取得了良好的成果,不论从光学角度,采用加热方法,或从铸造角度,采用铸坯研磨方法,甚至用陶瓷型精密铸造的方法,都成功地复制出了具有透光效应的铜镜。
透光镜既然能复制出来,那它的透光原理基本上也就淸楚了:
原来,两汉透光镜的镜时,打微小的起伏,这种现象用肉眼无法察觉,只有通过光程放大之后,反射光的射散程度不一致,才形成明暗不同的亮影,而造成透光现象。但細为什么会有微小的起伏呢?这主要见出于镜体在浇铸冷却的过程中,镜体内部所形成的涛造应力的反映。镜的厚薄不一,镜体较薄,凝固得较快,铙边较厚,凝固得较慢,当镜边凝固时,猛烈收缩,压迫镜体拱起,而镜背由于特殊的花纹,因此在凹凸处冷却的收缩率也不相同,这对镜边起粉支撑和约朿作用,阻碍镜边的收缩。正由于这种冷却过程中铜镜内部力量的矛盾,造成了青铜镜金属结构的形变,产生了与镜背花纹相对应的微小起伏。
除了这些原因以外,磨镜也是一个重要的关键.在研磨镜面时,用力要恰到好处。铜镜研磨到一定程度,镜体逐渐磨薄,一旦把手松开,铜镜表断不受压力时,镜体中间站的部分就弹回来,使镜緣翘起,镜面突了出来,有铭文和花纹的部分较厚、刚性大、曲率较小,挡镜面受光时,反射光集中,投影较亮。无字处较薄,弯曲度大,反射光发散,投影较暗。研磨时的压应力产生弹性形变,使整个镜面放射出与背面花纹相对应的明暗图像,产生了所谓"透光”的现象。
从上海博物馆所藏的四面透光饶,以及从模拟试制过程进行分析,铜镜的结构与是否能透光,也有很大的关系:一定要具备以下条件,才有可能出现透光观象、一、铙体要很薄一般不能超过一毫米。二、铜镜的周围要有一道比较阔的边缘。三、铜镜要图有凸起。四、背面铭文、花纹凸起的高度要比较显著,布局匀称,并不能有垂直于圆周的辐射伏状起的线条。
我国古代的科学家和祷工,受到当时条件限制,虽然还没有能说清这种铸造应力和研磨时的压应力所造成的青铜镜的透光现象,但在生产实践中,却掌握了铜镜透光工艺,并能有效地铸造出来,这充分体现了我国劳动人民的智慧和创造能力。 (陈佩芬)