汉代黑科技：“见日之光”透光镜

大汉王朝绵延四百年，是中国人扬眉吐气的一个时代。王朝征伐四方、开疆拓土，依靠的是强大的国力和先进的技术。本期我们来介绍汉代一个神奇的物件——透光镜。

镜子在出土的古文物中不是什么稀罕的物件，“爱美之心，人皆有之”，古代女子梳妆打扮最少不了的就是镜子了。但要说镜子中的珍宝，还真是少之又少，其中就有一面西汉的古铜镜。它能被人们称为“黑科技”，肯定不会是一面普通的青铜镜。目前，这面古镜被收藏在上海博物馆。刚出土的时候，考古学家把它当作普通的文物，直到有一位考古队员偶然将它放在灯光下，大家才发现它并不简单。

镜子的反射原理大家都知道，当灯光照射在镜面上时，反射出的光斑应该是一个圆形，但这面青铜镜却将背面的铭文也反射了出来。按理说，灯光是照射在镜子的正面，反射的也应该是正面的图案，但镜子却将背面的图案“转”到了正面，再将图案反射到墙上。两千多年前的汉代就已经有这样的“黑科技”了？

“穿衣戴帽，临镜观影”，中国古人使用镜子的历史可追溯到4000多年前。炼铜技术发明之后，聪明的古人便开始用青铜铸造镜子，利用平滑光洁的金属表面来映照自己的形象。

古代铜镜由两面组成：镜的正面被打磨得十分光亮；镜的背面则出于托物寄情与美观需求，装饰有各种花纹或铭文（刻在器物、碑碣等表面上的文字）。其繁复的造型与精湛的做工，丝毫不亚于现代人使用的玻璃镜，体现出中国古代工匠高超的冶金工艺与雕刻技巧。

西汉时期的铜镜种类繁多：按铭文内容，可以分为昭明镜、日光镜、铜华镜等；按环状铭文的装饰纹样，可以分为单圈铭文镜和重圈铭文镜。汉代的镜子不仅样式五花八门，大小也不一样，光六寸以下的小型青铜镜就不计其数。

我们之前提及的“黑科技”出土古镜，阳光可以将其穿透，并将镜背面的铭文毫无差错地映射出来，因此这面古镜被称为“透光镜”。古镜呈圆形，正面用来照人，背面刻有花纹图案，以宽平沿为主要纹饰，背面有三道凸棱，将圆盘分为中心、两层里沿，以及外沿四个部分。最外沿是没有花纹的窄素状高边，中心则是柿蒂形内连弧纹钮座。在外侧还有8个字的铭文“见日之光，天下大明”，“见日之光”透光镜的名字便由此而来。除了最出名的这面，别的透光镜上也刻有类似的铭文，如“见日之光，长毋相忘”。

“见日之光”透光镜直径只有7.4厘米，重量只有50克，材质为青铜。虽然是两千多年的古镜，镜子的背面有很多红色和绿色的锈，锈迹坚固，但因为透光镜制作工艺非常高超，至今镜面依旧光可鉴人，令人称奇。

关于这种透光镜，很多古代典籍中都有记载。唐代的《古镜记》中写道：“承日照之，则背上文画，墨入影内，纤毫无失。”而“透光”这种说法也正是从唐代开始流传的。古人一直把这种铜镜视为神物，但奇怪的是，到了宋朝，人们已经完全不知道这种镜子的制作原理，制作方法也就此失传。之后，元代的吾丘衍、明代的何孟春、清代的郑复光等人都对透光镜做过研究，但具体的制作原理依旧不甚明了。

19世纪，我国的一些透光镜被带到了国外，引起外国人的注意，他们对这种铜镜做了研究，试图找到透光的原理，却始终未能找到答案。20世纪70年代，周恩来总理到上海博物馆参观，看到“见日之光”透光镜之后，嘱咐要揭开这个千古之谜，关于透光镜的研究才正式启动。

透光镜是用铜、锡等合金铸造而成的，按理说光线根本无法穿过。那么，透光镜的奥秘究竟是什么呢？要铸造出一面透光镜，有几个关键要素。

第一，透光镜在造型上要具有凸面、薄体、宽边的特征，而且纹饰还要满足同心圆分布的结构，这样才能产生显著的环向铸造残余应力（如下图所示）。汉代以后的铜镜纹饰复杂，镜体变得大而平，失去了相应的结构，也就无法“透光”。

第二，在浇铸过程中，由于透光镜镜体较薄，冷却得快，镜缘较厚，冷却得慢，当镜缘逐渐收缩时，镜体已经凝固，有一定硬度，这样镜缘对镜体产生一种紧箍作用，而镜体对镜缘有反方向的支撑作用。铜镜内部产生的这种相互作用力，就是铸造残余应力，它使镜体在原来上凸镜面的基础上进一步向上拱起。

第三，在打磨过程中，透光镜的镜体变薄、硬度降低，但有纹饰的地方较厚、较硬，不易变形，没有纹饰的地方较薄，变形较大，从而使铸造残余应力得到释放，令镜体产生细微形变——薄的地方拱起较多，厚的地方拱起较少，形成了镜面的凹凸不平，但这种形变肉眼很难看到。

当光源照射镜面时，有纹饰的地方凸起较小，比较平坦，反射光集中，反射到墙上的光明亮；无纹饰的地方凸起较大，反射光分散，反射到墙上的光比较暗。于是，墙上便呈现出与镜子背面完全相同的图案，感觉就像是光透过镜子，把背面图案投射到了墙上。

中国古人制造的透光镜，是世界青铜发展史中绚丽的一页，是中国古代科技的瑰宝。

在这里要纠正一个错误认识：铜镜并不是由纯铜制造的，而是由含锡量较高的青铜铸造而成。最早它也并不是用来照形影，而是一种祭祀所用的礼器。直到西汉末年，铜镜才渐渐走入民间，成为人们必不可少的生活用具之一。

知识拓展：世界古代铜镜

世界古代铜镜大致分为东、西方两大体系。西方体系以古埃及、古希腊、古罗马以及西亚等国的圆板具柄镜为代表。东方铜镜體系以中国圆形具钮铜镜为代表，尽管在不同时期，中国铜镜曾出现过方形镜、花形镜、有柄镜，但圆形具钮铜镜一直是铜镜的重要形式。

中国古代铜镜曾广泛流传到周围地区，西亚、中亚、西伯利亚、蒙古国、朝鲜半岛、越南等地都发现过中国铜镜。特别是日本，自弥生时代（公元前300—公元250年）以来，大量从中国输入铜镜，日本人将其视为神器或宝物，并在本地仿制。

与其他青铜器相比，铜镜的锡含量较高，更容易让镜面光亮。战国以后，铜镜用的合金大致有两种类型：一种是含铅的高锡青铜，主要为战国至汉、唐制镜所用；另一种是含锡的铅青铜或锡黄铜，主要为宋至明清制镜所用。

一般来说，制镜合金以前者为佳。因为当锡含量达到20%或稍高时，铜锡合金颜色亮白，硬度较高，研磨过后不会留下明显痕迹，而含有少量铅则可增加耐磨性。

第二种合金相对更软，不易抛光，颜色褐黄。宋镜纹饰不如汉唐精致，与此有关。不过从另一方面讲，这种合金也有可取之处，因为质软便不易碎裂。

知识拓展：镜面反射和漫反射

光的反射是指光从一种介质射到另一种介质表面时，有部分光返回原介质中传播的现象。反射分为镜面反射和漫反射两种。

镜面反射是指平行光线射到光滑表面上时，反射光线也是平行的。例如，阳光照射到玻璃幕墙就是镜面反射。

漫反射是指平行光线射到凹凸不平的表面上时，反射光线射向各个方向。例如，电影屏幕就是漫反射。