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存在了四百多年的大汉王朝出现了很多响当当的“神器”,使其与同期的罗马帝国并列成为当时世界上技术最先进的文明帝国。
大汉“神器”里面有能够减少空气污染的雁鱼铜灯、长信宫灯、铜牛灯,有当时用来计算道路里程的记里鼓车,有利用水力来舂米、去粮食壳皮的水碓,更有天平式的湿度计及青铜卡尺等很多“逆天”的“黑科技”。后来,考古学家又给大家展示了另一个神奇的物件—“透光镜”。
古代早期的镜子是用金属制作的,材料多是铜锡合金,也就是古人说的铜镜。制作铜镜时,古人会先制作一个铜盘,然后把铜盘的一面磨光。光滑的铜面可以反射光线,于是就可以拿来当镜子用了。
到了汉代,我们的祖先发明了一种新型的铜镜,后人称之为“透光镜”。表面看来,“透光镜”跟常用的铜镜没有什么区别,但是当阳光照到镜面时,奇迹就发生了。镜子背面的铭文、图案,甚至用来穿带的镜纽都会被反射到墙上,“透光镜”的名字也由此而来。
我们知道玻璃是会透光的,但金属却不行,可是为什么铜镜背上的纹饰会出现在墙上呢?古人一直没有给我们答案。
北宋学者沈括在《梦溪笔谈》中是这样记载的:“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。人有原其理,以谓铸时薄处先冷,唯背文上差厚,后冷而铜缩多。文虽在背,而鉴面隐然有迹,所以于光中现。予观之,理诚如是。然余家有三鉴,又见他家所藏,皆是一样,文画铭字无纤异者,形制甚古,唯此一样光透,其他鉴虽至薄者皆莫能透,意古人别自有术。”
从沈括的文字中,我们能够看出,他对“透光镜”的原理也十分好奇。他认为古铜镜能透光是因为铸造时薄的地方冷却快,厚的地方冷却慢,从而出现了不同程度的收缩。纹饰虽然在背面,但厚薄不均的镜面仍会留下肉眼察觉不到的微小变化,所以才会造成铜镜“透光”的奇异现象。但沈括的解释并不足以真正解开“透光镜”的奥秘。
近些年,经过科研人员的努力研究,铜镜透光的秘密才真正被解开。原来,这种“透光镜”之所以能够透光,是因为镜面的曲率是不同的。
在铸造过程中,镜背的花纹图案凹凸处厚薄不同,经凝固收缩而产生铸造应力,铸造后经研磨又产生压应力,因而形成物理性质上的弹性形变。当研磨到一定程度时,这种弹性形变叠加作用,使镜面与镜背花纹之间产生相应的曲率,而这些凭肉眼是看不出来的。所以,当光线照射在镜子上时,肉眼看到的是光照射在了平滑的镜面上,实际上光却照射在了曲率不同的纹理上,出现了不同的反射光线,于是铜镜就投射出了花纹。“透光镜”就是这么形成的。