光可以"穿過"西漢青銅鏡把花紋投射到牆上?周總理:把這道理搞清楚

1961年，周總理在視察上海博物館時，一件西漢青銅透光鏡引起他極大的興趣。

當一束光線照射到這個青銅鏡的鏡面後，神奇的一幕出現了：鏡子前面的牆上竟然顯現出了青銅鏡背後的花紋和文字。給人的感覺是光線“穿過”了金屬質地的青銅鏡，把鏡子背後的花紋及文字投射到了牆上。

因為一直搞不清楚西漢青銅透光鏡的原理，這樣的寶貝不便對外陳列，以免被參觀者問起來尷尬，上海博物館只好將其先存放在庫房中。

為此，周總理對陪同參觀的上海博物館原館長馬承源指示說：“你們以後要好好做工作，把這個道理搞清楚。”

但透光鏡的研究是一項複雜的科學探索工程，受制於當時的條件，此後十多年，研究課題一直未能展開，這也成為上海博物館的一個心結。

上世紀七十年代，解決西漢青銅透光鏡原理的工作終於提上了日程。上海博物館找到了時任上海科技交流站交流組組長、學習金屬鑄造出身的阮崇武，希望他能破解這一千古謎團。

1974年，阮崇武聯絡上海復旦大學、上海交通大學、上海儀表鑄鍛廠等專家進行研究和複製。

對於破解西漢青銅鏡透光之謎，阮崇武信心滿滿，他相信現代科技一定可以破解甚至複製出一模一樣的青銅鏡來。

但研究之初就遇到了難題。

按照一般想法，要想研究青銅透光鏡，需要提取原始青銅鏡的樣本以分析其金屬成份和性質。但只要提取樣本，哪怕只是從上面提取七分之一頭髮絲大小的樣本也會對青銅鏡有所損傷。

要知道，在當時上海博物館儲存的數千件青銅鏡中，能夠透光的僅僅有4件，其珍貴程度不言而喻，可以說是被上海博物館視為上古寶物，任何一點破壞都是不允許的。

怎麼辦？最終，研究人員選擇了無損探查。由復旦大學對透光鏡的鏡面進行了鐳射干涉測量。發現透光鏡看似平滑的鏡面是由無數微小的凹凸起伏的表面組成，其凹凸部分基本與鏡背面的花紋形狀相似。

原來，西漢青銅透光鏡並非是將背面的花紋反射出來，而是透過這些凹凸起伏所反射的明暗不同的光線投射到牆上，給人以銅鏡透光的錯覺。

但這種凹凸起伏是肉眼不可見的，現代人透過鐳射干涉測量才分辨出來，沒有現代科技的古人是怎麼製造的呢？

最初，研究人員複製出來一件銅鏡，外形及反射效果都非常好。但專家對其運用的加工方法提出了質疑。原來研究人員運用的是一種加熱的方法，溫度達到一定度數後就會出現這種效果，但古人是沒有這樣的裝置和技術的，而且該銅鏡的材料是黃銅，古代用的是青銅，沒有黃銅這種材料。顯然，這並不是古代的制鏡工藝。

中國古代是怎麼製造銅鏡的呢？查詢史料記載發現，當時銅鏡作為一種生活用品，也衍生出了一種特殊的民間行業——磨鏡。即對產生磨損的青銅鏡面，用羊毛氈蘸上特製的磨鏡藥在鏡面上反覆摩擦以恢復光亮。

按照這一思路，對新鑄造完成的青銅鏡仿照古代磨鏡工藝進行了探索。經過一次又一次失敗，專家們終於找到了磨鏡的訣竅。

因為鏡面透光效果與鏡體厚薄有很大關係，但要透過磨鏡磨出與鏡背面對應的肉眼不可見的紋路是極為困難的。必須從四邊開始往中間磨，達到一定的薄度才可以達到透光效果，如果是從中間開始往邊上磨是磨不出透光效果的。

經過兩年多的不斷摸索，青銅透光鏡的透光和製作謎團終於被破解。

原來，經過特殊的鑄造和打磨工藝後，鏡面出現了肉眼不可見的凹凸起伏。其中，鏡面凹的地方光線集中產生亮區，凸的地方光線散射產生暗區，從而產生了與鏡背面花紋相似的反射投影。

上海交通大學和上海儀表鑄鍛廠按照古代鑄造和魔鏡工藝分別複製出了現代版的青銅透光鏡。

那麼，為什麼經過特殊的鑄造和打磨後，會在鏡面上出現肉眼不可見的凹凸起伏呢？經過對一件複製的青銅透光鏡解剖後，終於找到了西漢青銅“透光鏡”的鑄造原理。

原來，當上千度的青銅水澆入陶製模具時，銅水在冷卻時就會出現一種鑄造應力。

因為，所有的青銅透光鏡，其邊緣都又寬又厚，冷卻速度較慢。中心部分則較薄，冷卻速度較快。

當中心花紋部分已完全冷卻成型後，青銅透光鏡邊緣尚未冷卻完成，此時，在青銅鏡邊緣冷卻收縮力的作用下，會對中心花紋部分產生壓應力，便鏡面中心部分出現了凸起。

而當凸起的鏡面按照從四周向中心打磨到一定的薄度時，在因凝固收縮而產生的鑄造應力和研磨產生的壓應力共同作用下，就形成了物理性質上的彈性形變，這種彈性形變疊加發生作用而使鏡面與鏡背花紋之間產生相應的曲率，從而導致出現這種“透光”效果。

1978年春天，在全國科技大會上，西漢青銅透光鏡複製專案獲獎。時隔2000年之後，我們終於破解了這一古代黑科技的秘密，完成了周總理生前對解決西漢青銅透光鏡原理的要求。