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1969年,两千年前的魔镜令周总理惊叹不已,请专家耗时多年研究

说到魔镜,大部分心中浮现出的,都是《白雪公主》里恶毒王后拥有的那面镜子。

殊不知,魔镜并非只存在于童话故事中,在我国古代,有一面真实的魔镜。

这面“魔镜”与寻常的铜镜很是不一样。

当光线穿透镜面时,镜子背面的花纹和文字就会浮现出来,就好像那光线是一部投影仪,直接将镜子背面的图案投到了墙壁上,令人叹为观止。

“魔镜”

“承日照之,则背上文画,墨入影内,纤毫无失。”“魔镜”的神奇之处,让古今中外的各大专家都百思不得其解,但几千年过去,“魔镜”的原理依然没有明确的定论。

1969年,周恩来总理莅临上海博物馆,见到了这面“魔镜”。周总理对此惊叹不已,并对它的神奇之处做了种种猜想。

末了,周总理对博物馆的馆长说:“这个你们以后要好好地做工作,把这个道理讲清楚。”

接到周总理命令的馆长请了各路专家,数名行业顶尖学者苦心钻研多年,才算是解了这千古谜题。那么这面“魔镜”到底有何奥妙呢?

周总理

北宋著名科学家沈括曾在他的《梦溪笔谈》里纪录了这样一种神奇的镜子:“承世有透光鉴,鉴背有铭文,凡二十字,字极古,莫能读。以鉴承日光,则背文及二十字,皆透在屋壁上,了了分明。”

意思就是说世界上有一种透光镜,镜的背面有铭文和字符,字符很古老,不能辨认。当日光照到镜子上时,镜子背面的字符和铭文都浮现在影壁之上,十分清晰。

沈括描写的这种镜子,便是我们今天要说的透光镜。

这种镜子因其特殊的透光性,被古人看作神物,甚至用来降妖除魔。而我国的上海博物馆,就收藏着一面从古代流传下来的透光镜。它是一面圆形青铜镜,直径7.4cm,从正面看就是一面普通的铜镜,但将镜子翻过来,便可窥见玄机。

透光镜

镜子的背面是一个同心圆。因为年代久远,镜子的边缘出现氧化反应,呈现出艳丽的红铜色,其间还夹杂着厚重的绿。红绿交织,有一种沧桑的美感。

同心圆的圆心为一个外凸的圆钮,四周环绕着精美的八曲连弧纹,外围则镌刻着古老神秘的字符,这些字符对应着刻在外圈的镜铭:“见日之光,天下大明。”这正是西汉时期的典型镜铭。

我国的西汉时期,铜镜制造业尤其发达,流传在市面上的铜镜工艺繁复精巧,种类丰富奇特,就连镜子上的花纹也颇具特色。这其中,尤以透光镜最为神奇,也最好辨认,因为它的镜铭开头一句便是“见日之光”,所以透光镜又叫日光镜。

上海博物馆的这面镜子正是西汉的透光镜。它的神奇之处在于,当光线照到镜面上时,镜子背面的模样就会映照在墙壁上,还原程度分毫不差,栩栩如生。

上海博物馆

这种神奇的现象让人啧啧称奇,却又摸不着头脑:一般来说,光线是不能穿过金属物体的,而且镜子背面并没有受到光线直射,它的花纹为何会出现在墙上?

这个神秘莫测的现象吸引了一大群科学家和学者,但因为透光镜的工艺早已失传,流传于世的透光镜很少,是不可多得的稀罕之物。所以关于透光镜的透光原理,科学家们只能大胆猜测,却不能实验求证。

我国古代科学家沈括就曾针对透光镜的问题做了详细分析,认为这种现象应是铸造时镜体的厚薄不均造成的。

透光镜在制作时,没有花纹的地方偏薄,金属液冷却快,有花纹的地方偏厚,金属液冷却慢,这就使铜的密度产生了差异,反射光线的能力也不一样。

透光镜

为了验证这个猜想,沈括又拿出了自己收藏的另外几面铜镜。它们的厚薄度、铭文、纹饰和透光镜大同小异,从外观和制式上来看别无两样,但出乎意料的是,它们并不能透光。

沈括百思不得其解,最后得出的结论是古人自有妙计,他也不知道为啥会这样。

继沈括之后,元代的学者吾丘衍也对此作出了解释,提出了“清浊说”。

他认为铜镜是否透光,跟镜面打磨程度有关,打磨程度不一致,反射率也不尽相同。

吾丘衍的这番理论遭到了清代科学家郑复光的反对。他赞同沈括的观点,认为透光镜之所以会透光,跟凹凸的镜面有关。

透光镜

因为镜体厚薄不均,冷却速度不一样,所以铜的收缩率也产生了差异。厚的部分收缩率大,镜面凸起程度小,薄的部分收缩率小,镜面凸起程度大。而正是这微小的,肉眼无法察觉出来的差异,造就了神奇的透光现象。

历史的车轮前进到十九世纪之后,透光镜的神奇之处进入了各国科学家们的眼中。

但他们研究来研究去,都没研究出什么,提出的解释跟我国科学家们的结论差不多,无外乎就是“凹凸说”和“清浊说”。

但当他们根据自己提出的解释去制造透光镜时,却没有一人能制作出来。结果很明显,一定是哪里出了差错。外国科学家们想破头了也没破解透光镜之谜,他们只能将此归于来自东方的神秘力量,将透光镜称为“魔镜”。

从这之后,关于“魔镜”的原理众说纷纭,但没有一个观点能真正解释透光现象的成因。直到上个世纪七十年代,这个困扰了中外科学家的历史谜题才得到了解答。

透光镜

1969年,上海博物馆迎来了一名特殊的客人:周恩来总理。

时任上海博物馆馆长的马承源亲自带领周总理参观博物馆,并将馆中收藏的珍贵文物搬出来让总理欣赏,这其中就有西汉透光镜。

马承源馆长向周总理介绍了这面镜子的特殊之处,并将这神秘瑰丽的透光现象展示给周总理看。

只见光线照到镜面上时,影壁上就出现了镜子背面的铭文和纹饰,就像是光线穿过了镜子一般,这番神奇的景象让周总理感到十分惊奇。

他小心翼翼地捧着透光镜反复观察,饶有兴致地对透光镜的原理作出种种猜想,最后对马承源说道:“你们以后要好好地做工作,把这个道理讲清楚。”

周总理

马承源听罢,将周总理说的话牢牢记在了心里。

1974年,由马承源牵头,一支专门研究西汉透光镜的研究小组成立了。这支研究小组汇聚了各路学者专家、文物工作者和高级工程师。

按照马承源的计划,这次研究不光要搞清楚透光镜的原理,还要做出相关实验求证,破解西汉透光镜的技术,争取让这面神奇的镜子走入寻常百姓家。

正式研究之前,研究小组在上海博物馆召开了一次会议,会议主持人是在上海科学技术协会任职的阮崇武先生。

会议上,阮崇武列举了青铜镜的各种透光原理,并据此设定了几种研究方案,给与会人员分配了具体任务。

阮崇武

接下来的研究中,众人首先了解了博物馆中收藏的铜镜。彼时,上海博物馆收藏了上万面古代铜镜,但能透光的只有四面,且都是汉代的镜子。

显而易见,汉代镜子一定有其特殊的地方。

专家们从最简单的外形入手,经过仔细观察对比后发现,这些镜子的外表和普通铜镜有着细微的差异。

普通铜镜的制式中规中矩,镜面平滑光洁,是最常见的平面镜。而西汉的透光镜镜面却是凸出的,是与众不同的凸面镜。而且,细细摩挲透光镜的镜体,便可发现它是边缘厚,中心薄的独特结构。

厚的那部分是镜子边缘的镜环,薄的则是镜子内圆的镜体。这种厚薄不均的结构,造成了冷却时间的差异。

透光镜

当工匠铸造铜镜时,镜环因为宽厚一些,金属液凝固得就会慢一些,而相反地,铜镜的镜体却凝固得十分快。当镜环还在慢慢冷却时,镜体就已经凝固成形,具备了一定的刚度。

一软一硬,一液态一固态,两者之间就产生了微妙的作用力。

尚未冷却的镜环分散在铜镜最外围,在凝固的过程中慢慢箍紧镜体;镜体则凭借着坚硬的刚度,支撑着还未成形的镜环。二者相互作用,在内部形成了一个平衡的力系。

说到这里,大家是不是觉得这个结论很熟悉?没错,这正是沈括和郑复光的观点。这样看来,他们当时的推断是正确的,但这并非唯一的原因。专家们继续深入研究。他们结合西汉时的社会环境,将注意力放到了一种职业上:磨镜工。

磨镜工

磨镜工,顾名思义,就是磨镜子的人。就像刀不磨会生锈一样,镜子不磨清晰度就会降低,所以就需要专业人士去打磨镜面。

通常,磨镜工们会采用特制的磨镜石和磨镜药,通过多次打磨镜面,使镜面变得明亮平滑,光可鉴人。

那么,磨镜工和透光镜又有什么关系呢?单独来看二者关系并不大,但结合之前的结论,答案就显而易见了。

之前说过,透光镜在铸造过程中,镜体的凝固速度要比镜环快,这也就说明它的刚度要更大一些,而磨镜工主要磨的就是镜体。

当镜体被磨镜工打磨到一定程度时,原先的刚度就会下降,储存在内部的内应力也会开始释放,产生新一轮的物理形变。因为镜体厚薄不均,所以受力程度也会不一样。

透光镜

镌刻着纹饰和字符的镜体较厚,所以受力的作用较小,凸起的幅度也很小。而没有花纹和字符的镜体较薄,受力的作用大,拱起的幅度也大。两相作用之下,就形成了凹凸不平的镜面。

而当光线照到镜面上时,较厚的镜体凸起幅度小,表面相对平滑,反射光线集中,视觉上也更为明亮。

没有纹饰的镜体因为凸起程度大显得粗糙不平,反射效果大打折扣,亮度也随之降低。明暗对比之下,暗的那部分当然就被盖过去了。

除此之外,透光镜的透光现象还有一个重要的成因。隋末作家王度曾在《古镜记》中写道:“承日照之,则背上文画,墨入影内,纤毫无失。”

那么,透光镜是如何做到“纤毫无失”的?答案就在透光镜的花纹里。

透光镜

专家们注意到,透光镜的花纹十分规整,大致呈环向分布。这就导致镜子的内应力释放时,并不会杂乱无章地涌向各处,而是顺着镜体的环向花纹游走,从而形成完整规则的凹凸,镜子上的图案也得以完美展现出来。

总结下来,透光镜之所以会透光,就是前期铸造和后期研磨的结果,这也正是我国三位古代科学家的结论总和。

一个内力,一个外力,二者缺一不可。又因为后者具备偶然性,所以流传于世的透光镜并不多,即便在古代也很罕见。

分析完透光镜的成因之后,研究小组们又进入了紧张的实验求证环节。上海博物馆拿出了一面和透光镜相同制式的西汉铜镜,它和透光镜是一样的结构,但却不能透光。综合以上结论,应该是镜面的研磨程度未达到形变标准。

透光镜

于是研究小组立刻决定打磨镜面,上海交通大学的盛宗毅教授接过了这个任务。

最后的结果不负众望。经过盛教授的多次打磨,这面古镜成功在影壁上留下了镜背的铭文和图案。这也就说明,研究小组得出的结论是正确的。

研究到了这里,基本可以盖棺定论了。马承源十分欣喜,自己可算是没有辜负周总理的嘱托,圆满地完成了任务。

1998年,周总理诞辰一百周年,盛宗毅教授制作了一面特殊的透光镜。它名为“周公百年诞辰纪念镜”,是盛宗毅教授为了回报周总理而制作的。

“回报敬爱的周总理对我们知识分子的爱护、尊重和关怀。”盛宗毅教授十分感慨地说。

周总理

当初,马承源馆长遵循周总理的指示,为解开西汉古镜之谜而招兵买马时,盛宗毅教授毫不犹豫地就加入其中,并将其当作自己的奋斗目标,殚精竭虑,呕心沥血。

最终,他和研究小组的成员们不负重托,成功揭开了古镜谜团,为持续了数千年的科学探索划下了一个句号。

接下来,盛教授拿出了那面小巧精致的镜子,给众人做了一场难忘的展示。当一束光线穿透光滑的镜面之时,墙壁上浮现出了周总理慈祥的面容,温和儒雅,一如往昔。

至此,西汉“魔镜”的研究圆满收尾,但它对科学界的影响却远不止于此。“这是通往掌握金属表面微细结构道路上迈出的第一步。”

马承源

英国科学家李约瑟博士如是说到。他对我国专家孜孜不倦,解开魔镜之谜的行为表现出了极大的赞赏与肯定。

作为普通人的我们,或许不太明白这番话的具体含义,但这并不影响我们为此而感到自豪。因为从“魔镜”的制作,到沈括等人对“魔镜”原理的探讨,再到专家们破解魔镜之谜的过程,都不难发现中国人民的智慧。

诚然,“魔镜”的形成具有偶然性,但若不是古人精益求精的工匠精神,怕是连这偶然性都不会有。

我国的科学家们,也在魔镜谜团上充分发挥了主观能动性。沈括、吾丘衍和郑复光提出的理论超前于时代,后世的专家们更是苦心钻研,积极求证,最后使“魔镜”的真相大白于天下。

我们何其有幸,能站在巨人的肩膀上去俯瞰世界。向所有奋斗在科研一线的科学家们致以最崇高的敬意!

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