這張照片珍藏在上海博物館原館長馬承源老先生的家中


總理手中拿著的是一面著名的西漢透光古鏡


也就是能夠在反射光中現出背面紋飾的鏡子




那是1969年夏天的一個下午 


上海博物館迎來了一位尊貴的參觀者 周恩來總理 總理是一個人來的
 

上海博物館原館長馬承源先生回憶說 我們把最好的文物搬出來請總理欣賞


其中有透光鏡 那麼我把透光鏡介紹給總理 總理覺得這個事情很奇怪


他親自把這個透光鏡拿到我們這個窗口上反復看


我就給他解釋 那麼總理也對透光鏡的原理做了種種推想


當然這個不是實驗的結果 只是一種推想 最後他說 


這個你們以後要好好地做工作 把這個道理搞清楚



透光的說法是從唐代開始的 因為光線好像是穿透了金屬的鏡體


從鏡子背面反射出來一樣 所以透光鏡的稱呼也就傳了下來


然而遺憾的是透光鏡的製作方法卻未能代代相傳 


反而給後人留下了一個謎團 透光鏡也從此披上了一層神秘的色彩


被外國人稱為"魔鏡"  





一千多年來 這種神奇的現象吸引了古今中外的眾多學者


從我國宋代的沈括到清朝的鄭復光 從中國到大洋彼岸


無數學者試圖揭開這困擾了世界千年的古鏡之謎


但是沒有人去用實驗的方法來證實自己的猜測 或者更確切地說


沒有人真正複製出與西漢透光古鏡完全相同的鏡子來




直到1974年 我國學者銘記起總理的話


才真正投入到西漢透光古鏡的研究中去

馬承源先生回憶說 我後來是請了阮崇武先生
 

他是當時上海科協主持這方面的工作


那麼我們組織了很多高級工程師在博物館開會 他來主持這個會議


分配任務 設想了各種方案 各種青銅透光鏡可能成因的方案


交大、復旦、同濟，還有幾個廠一起做的 一起用不同的方案做的 


如果能搞清透光鏡與其他銅鏡的不同 答案可能也就找到了


由於上海博物館有上萬枚銅鏡 發現所謂透光現象的只有四枚


而且都出現在漢代 那麼漢代的鏡子有什麼特點嗎


與它之前戰國時期的平面鏡相比 漢代有很多鏡子是凸面的


而透光鏡就是凸面的 這是西漢透光鏡的第一個特點：凸面鏡 
　




在銅鏡的鑄造過程中 當溫度高達上千度的金屬液倒入事先做好的陶范


也就是古代鑄銅用的模具 金屬液在陶范中有個冷卻凝固的過程
 

而問題也就在這個過程中出現了 

我們先來看看這四面透光鏡的邊緣 它們有一個共同的特點


就是相對鏡體來說有一個又寬又厚的鏡環 由於鏡體較薄 所以冷卻快
 

而鏡環寬厚則冷卻速度慢 所以當鏡體已經固定成型後


鏡環還在冷卻收縮 對鏡體產生了一種緊箍作用 形成鑄造殘余應力


寬厚的鏡環就是西漢透光鏡的第二個特點 


上海交大的盛宗毅教授參加了研究 他發現鏡子在鑄造的時候


必然會產生很大的內應力 實際上他們在澆鑄的時候 開箱早一點


這個鏡子就裂掉了 這就證明它的內應力是很大的





雖然鏡體內部的應力很大 但鏡體本身的剛度也很大


所以鏡環的緊箍起初並不對鏡子產生什麼影響 


就像用手去掰一塊厚厚的鐵板 鐵板不會有絲毫變化


但銅鏡只有不斷的磨才能保持光可照人 古時有一種磨鏡的職業


宋代的磨鏡人一定具備凹面的磨石 鏡子在不斷地研磨變薄時


鏡子本身的剛度也就降低了 從而殘余應力得到釋放 鏡體產生變形


向鏡面方向拱起 這時就像同樣用手去掰一塊薄鐵片 鐵片就會變彎



我們來看透光鏡的剖面圖 鏡體很薄 鏡子有紋飾


銘文的地方和沒有紋飾 銘文的鏡底厚薄差距很大


當鏡體產生變形時 鏡底向鏡面方向拱起程度大 


而鏡環和紋飾的部位拱起小 所以形成了鏡面的凹凸不平 


當然這種變化肉眼很難看到 所以鏡體薄


鏡背凹凸處薄厚差距大是透光鏡的第三個特點 



當一束平行光投射到鏡面時 有紋飾的地方較平 反射光集中 


而無紋飾的地方由於凸起 反射光發散 


所以有花紋的地方反射到墻上的光明亮 而沒有花紋的地方暗


墻上呈現出與鏡背相同的圖案 沈括和鄭復光便看到了這一點　





但是 在一千年前 沈括便發出疑問 為什麼他這裡也有很薄的鏡子


卻不能透光呢？ 西漢透光鏡還有一個特點 就是它的花紋是環向分佈的


只有這時才能產生顯著的環向鑄造殘余應力 在鏡面形成較為規則的凹凸來 


馬承源先生說 我們做了七個月的時間 最後交大首先出來的


那麼這個透光鏡的原理終於搞清楚了 是鑄造跟磨制的結果


在充分研究了西漢古鏡的特點後 研究人員又通過不斷地試驗和理論論證


終於複製出完全與西漢古鏡相同的鏡子 


並得出“鑄造成因，研磨變形”的結論


這也正是清朝鄭復光得出的結論。 



研究的結果是可以告慰總理的 在總理誕辰100週年的時候 


上海交大製作了一面精緻的鏡子 反射在光影中的


是我們所熟悉的總理的面容 當然 這面鏡子已經不是古代所講的透光鏡





無論西漢古鏡是有意製造還是無意中得到的


後世的研究卻為現代科學帶來一些啟示 


盛宗毅教授談到他們研究結果在現代科學中的應用說


上海鐳射所 他們原來想要做一個非常光滑的能夠反射鐳射平行光線的鏡子


他們在製造過程中感覺到反射的平行光線不平行


所以他們認為好像鏡子的曲面不均勻 所以他們去給它磨得更均勻 


結果呢 越磨越不均勻 後來我和他們分析了之後呢就感覺到


噢 他們的鏡背和托架是鑄造在一起的 這個原理恰恰是和透光鏡一樣


就是你越磨 它的應力釋放就越大 這個內側的鏡面變化就越大


那麼越產生向不好的方向發展 之後他們就說去把鏡體和鏡架完全脫開


聽說他們現在把這個問題解決得很好 



我們也許無法盡詳古人鑄造透光鏡的方法


但他們從發現透光現象到有意識地製造透光鏡


而且還認識到透光的本質 這都說明瞭中國古代勞動人民的智慧


英國科學家李約瑟博士認為 


這大概是在通往掌握金屬表面微細結構道路上邁出的第一步（作者/呂潔）

來源：央視國際