揭開古鏡之謎
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复看，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範，也就是古代鑄銅用的模具，金屬液在陶範中有個冷卻凝固的過程，而問題也就在這個過程中出現了。
古鏡
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，形成鑄造殘餘應力。 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，從而殘餘應力得到釋放，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牆上的光明亮，而沒有花紋的地方暗，牆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餘應力，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，是鑄造跟磨製的結果。
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，終於復制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：上海激光所，他們原來想要做一個非常光滑的能夠反射激光平行光線的鏡子。 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像到有意識地製造透光鏡，而且還認識到透光的本質，這都說明了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。
來源： 山東收藏網
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