古銅鏡的奧秘── 西漢「透光鏡」的研究歷史和現(xiàn)況

     銅鏡的鏡面平滑光亮能照映人物，因此代替了「鑒于止水」（《莊子?德充符篇》）的狀況。而在鏡背常裝飾著各種圖案花紋。
出土的銅鏡不計(jì)其數(shù)，僅發(fā)現(xiàn)其中幾枚二千年前西漢的古銅鏡卻有與眾不同、奇妙獨(dú)特的「透光」現(xiàn)象。盡管這種銅鏡從外型上看與一般的銅鏡很難區(qū)別，鏡面也同樣顯得平滑光亮，毛發(fā)可鑒。眾所周知，金屬是不會透光的，然而當(dāng)太陽光照在這透光鏡的鏡面時(shí)，其反射光照到墻上竟然能把鏡背的花紋字跡清晰地顯現(xiàn)出來。對這種奇妙的現(xiàn)象，古今中外不少學(xué)者進(jìn)行了研究、爭論，尚無定論。因此，成了千古之謎。經(jīng)過我們大量的研究、共同努力終于揭開了中國「透光」古銅鏡的奧秘。

中國歷代的銅鏡銅鏡的興衰簡史
銅鏡起源于何時(shí)，目前尚不能確定。在殷墟曾發(fā)掘了一座公元前十二世紀(jì)前半葉商代武丁時(shí)期、奴隸主貴族的墓葬，其出土文物中也有銅鏡，說明在三千多年前已發(fā)明和使用了銅鏡。
戰(zhàn)國時(shí)期人們已普遍使用了銅鏡。這時(shí)的銅鏡開始制造時(shí)常帶有殷商青銅器的傳統(tǒng)風(fēng)格，如饕餮紋、蟠螭紋等。以后自成一格，出現(xiàn)了四葉紋鏡、山字紋鏡等?！吨芏Y?考工記》還記載了鏡子的成分比例。秦以后，便開始出現(xiàn)帶有銘文的銅鏡。西漢自劉邦起，經(jīng)濟(jì)文化大發(fā)展，鐵器普遍代替了銅器，茲因銅鏡表面的反光效果比鐵器要好得多，又不易生銹，所以銅鏡仍繼續(xù)使用并有發(fā)展。
東漢從和帝以后連年混戰(zhàn)，經(jīng)濟(jì)衰退，銅鏡的制造也很不考究，只有江浙一帶尚有較好的可見。
唐朝經(jīng)濟(jì)文化發(fā)達(dá)輝煌，銅鏡的制作也精美、講究，銅鏡的紋飾風(fēng)格新穎、獨(dú)特。出現(xiàn)了人物鏡、花鳥鏡，還有嵌珠玉、金銀平脫等特殊加工的鏡子。銅鏡已成為互相饋贈的禮品。尤其是揚(yáng)州地區(qū)的產(chǎn)品更是精致，曾指定作為貢品。五代以后，社會經(jīng)濟(jì)衰落，銅鏡只注意實(shí)用。紋飾粗糙笨拙。趙宋統(tǒng)一中原以后，銅鏡工藝曾得到短時(shí)期的繁榮，紋飾圖案當(dāng)時(shí)主要是花卉，給人以清新的感覺。宋代末期，銅鏡不為官方重視。還規(guī)定鑄鏡要得到許可，否則作犯法論要判刑。
元明以后，鑄鏡已衰落，鏡子一般都很粗糙簡陋，當(dāng)時(shí)的湖州鏡頗為上乘。清代中期，由于玻璃鏡子的普及，因而代替了銅鏡的使用價(jià)值。

幾種別具一格的銅鏡
一凸面鏡
二千多年前的漢朝已有凸面鏡。戰(zhàn)國時(shí)期的《墨經(jīng)》中記載著平面鏡、凹面鏡和凸面鏡的實(shí)驗(yàn)研究。能運(yùn)用凹凸鏡的光學(xué)原理，減小銅鏡的尺寸，減輕銅鏡的重量，擴(kuò)大照映面。可說在世上對光學(xué)研究的最早論述。沈括在《夢溪筆談》中，也專門對凸面鏡的映照面進(jìn)行了光學(xué)原理的解釋。
二特大銅鏡
漁洋山人的《精華錄訓(xùn)纂》中，引用唐代無名氏《迷夢記》云：「鑄烏銅屏數(shù)十面，其高五尺而寬三尺，磨以成鑒為屏，可環(huán)以寢……?！埂短接[?服用部》載：「陸機(jī)與弟云書曰：『仁壽殿前有大方銅鏡，高五尺余，廣三尺二寸，立著庭中，……』」制造這樣大的平面鏡是很不容易的。首先鑄造要保證平面而不彎曲變形；其次銅鏡材質(zhì)極脆，又不能校直；再說鏡面平整光亮是全靠手工打磨，大面積的打磨別說費(fèi)工費(fèi)時(shí)，能形成鏡面也相當(dāng)困難。

三夾鏡
沈括在《夢溪筆談》中談到他曾「得一古鏡……此夾鏡也?！?，并對夾鏡作了分析和調(diào)查。宋時(shí)姚寬在《西溪叢語》卷上談到「近得一夾鏡……制作奇古……。沈存中（即沈括）云：『夾鏡最難得?！弧股蚶榱烁闱鍔A鏡的制造，他詢問了很多鏡工，皆罔然不測，可見當(dāng)時(shí)制夾鏡技術(shù)已經(jīng)失傳，而至今未見出土的夾鏡，因此，詳情就不得而知。
四透光鏡

金屬不會透過光線，這是人所皆知的事，而透光的銅鏡居然能反射出鏡背的圖案花紋，人們都感到神秘莫測，因此，透光鏡被歷代人們視作寶物。魯迅的《唐宋傳奇集》中寫過，唐代曾編出一神怪故事名謂《古鏡記》，記載了透光鏡的來歷和它的特征，然后就敘述如何用這透光鏡去降妖捉怪，鏡精連同寶鏡遠(yuǎn)逝。宋代除沈括曾論述透光鏡之外，周密也在《癸辛雜記》續(xù)集下和《云煙過眼錄》卷上論述過。
金朝麻九疇在《翰苑英華中州集》己集第六卷作有「賦伯玉透光鏡」的一首詩。元朝吾邱衍的《閑居集》、明朝方以智的《物理小識》卷八、郎瑛的《七修類稿》、清朝鄭復(fù)光的《鏡鏡詅癡》卷五、徐康的《前塵夢影錄》以及徐元潤的《銅仙傳》等，都有論述透光鏡的，并都談到當(dāng)時(shí)均不能制造透光鏡，可見這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)失傳。
目前上海博物館藏有的均是西漢時(shí)代的透光鏡。鏡面呈微凸類似現(xiàn)代汽車的反光鏡。鏡背都有精致、漂亮的紋飾和銘文，可謂稀世珍寶。

鄭復(fù)光還提出當(dāng)時(shí)湖州制造一種能「透光」的雙喜鏡，雖然至今沒有發(fā)現(xiàn)這種鏡子，不過這個(gè)情況是值得注意的。
現(xiàn)將三面透光鏡作一簡單介紹：
第一面是「見日之光」透光鏡。此鏡直徑74公厘，重50克，邊闊且厚，鏡背中央是一圓形的鏡鈕，內(nèi)圈為八曲連弧紋，外圈有銘文：「見日之光天下大明」八字。每字之間夾一【瀏覽原件】或【瀏覽原件】紋飾?！敢娙罩馓煜麓竺鳌故俏鳚h中期青銅鏡銘文中的習(xí)慣用語。制此鏡約在武帝以后（見附圖）。
第二面是「內(nèi)清質(zhì)以照明」透光鏡。它的直徑為127公厘，重280克，邊闊且厚，鏡背也有內(nèi)外二圈，內(nèi)圈有一個(gè)同心圓環(huán)及八曲連弧紋，中心也有一個(gè)圓鈕。外圈有銘文：「內(nèi)清質(zhì)以照明，光像夫日月一ㄝ」（最后兩字應(yīng)是「不泄」），每字之間夾一「而」字。此鏡屬西漢中晚期所造。
第三面是「內(nèi)清以照明」透光鏡。其直徑168公厘，重達(dá)750克，邊亦闊亦厚，中央鏡鈕，內(nèi)圈有同心圓及八曲連弧紋，外圈有銘文：「內(nèi)清以昭明，光像夫之日月不泄」，每字中間各隔一「而」字。此鏡也屬西漢中晚期的作品。

中外學(xué)者對透光鏡的研究
某些銅鏡具有透光現(xiàn)象，推測在當(dāng)時(shí)純屬偶然。由于古代的科學(xué)和技術(shù)條件的局限，不能穩(wěn)定地掌握其規(guī)律而制造出透光鏡。因此這項(xiàng)技術(shù)容易失傳。史書由于講不清其道理，故以后的文人見到這種玄妙的透光鏡大為駭奇，就臆造編想出種種神秘的故事及荒誕無稽的傳奇，把透光鏡說成是神物、怪物。西方學(xué)者在一百年前也開始從事透光鏡（西方稱「魔鏡」）的研究。
中國古代對透光鏡的研究
根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)的記載，第一個(gè)對透光鏡的原理作出科學(xué)分析的是，九百年前宋代科學(xué)家沈括（公元1031～1095年），以后歷代都有一些人想弄清楚透光鏡的原理和制造方法。都很有獨(dú)特見解，充分地顯示了我國古代科學(xué)家的智慧和鉆研精神，在此不一一例舉，歸納起來，大致有以下幾種觀點(diǎn)：
一因鑄造時(shí)冷卻速度不同所致：沈括在《夢溪筆談》中談到「鑄時(shí)薄處先冷，唯背文上差厚，后冷而銅縮多，文雖在背，而鑒面隱然有跡，所以于光中現(xiàn)?！顾J(rèn)為有字跡處鏡子較厚，冷卻速度較慢，收縮略大，相應(yīng)在鏡面處就有痕跡。只要鏡體有厚薄，鏡子都應(yīng)有透光現(xiàn)象。但他又自問，如果正是這樣，那么其它的鏡子他看起來與透光鏡一樣有紋飾、有厚薄，又為何不透光呢？他認(rèn)為：「古人別自有術(shù)」。意思是用一般制造銅鏡的方法造不出透光鏡。

二補(bǔ)鑄法或鑲嵌法制造的設(shè)想：元代吾邱衍在《閑居集》里對透光鏡作了如下的論述：「假如鏡背鑄作盤龍，亦于鏡面竅刻作龍如背所狀，復(fù)以稍濁之銅填補(bǔ)鑄入，削平鏡面，加鉛其上，向日射影，光隨其銅之清濁分明暗也?！姑鞔姆揭灾?、何孟春和清代的徐康、徐元潤都同意這種假設(shè)。何孟春還說：「有人碎鏡觀之，信然?！?br>三用鏡面刮磨不平，「照人不覺，發(fā)光必見」。清代鄭復(fù)光發(fā)展了沈括的鏡面「隱然有跡」的假設(shè)，他明確提出所謂「跡」是凸凹之跡。鏡面有了凸凹，在陽光下就「平處發(fā)為大光，其小有不平處光或他向，故見為花紋也?！蛊涞览硭凇剁R鏡詅癡》中作了進(jìn)一步論述：「水靜則平如砥，發(fā)光在壁，其光瑩然動，則光中生紋，起伏不平故也……銅鏡磨工不足，故多起伏不平，照人不覺，發(fā)光必見。」實(shí)際上闡述了光程放大的原理。至于鏡面所以出現(xiàn)凸凹，他認(rèn)為系由于「鑄鏡時(shí)銅熱必伸」。因?yàn)椤哥R有花紋則有厚薄，薄處先冷，其質(zhì)既定，背文差厚，猶熱而伸，故鏡面（指厚處）隱隱隆起。」另外，他還認(rèn)為鏡要經(jīng)過「刮」和「磨」的過程，而磨和刮將產(chǎn)生不同的影響。「磨至極平，自無凸凹?！埂肝┓蚬蔚对诤?，隨凸凹生輕重，故終有凸凹之跡?！褂捎诠文r(shí)「刮多磨少，終不能極平」，所以鏡面仍有凸凹。正因?yàn)樗隙ā竿腹狻宫F(xiàn)象是鏡面凸凹所致，故不同意吾邱衍的說法。
國外對透光鏡的研究
西方從事透光鏡的研究是從十九世紀(jì)開始的。歐洲人第一個(gè)知道透光鏡的是普林塞泊（J. Prinsep）。1832年他在加爾各答看見這種鏡子，特地在《Journal of Asiatic Society》上作了介紹。英國物理學(xué)家布魯斯特（D. Brewster），認(rèn)為這種透光效應(yīng)是由于金屬密度不同造成的。他的觀點(diǎn)與我國吾邱衍卻是不謀而合。1844年著名的法國天文學(xué)家阿拉果（D. F. Arago），贈送了一面透光鏡給法國科學(xué)院，從而引起歐洲各國科學(xué)界的熱烈討論。
日本開始有青銅鏡大約相當(dāng)于我國漢代，是由朝鮮半島輸入的。當(dāng)時(shí)從中國輸入的青銅鏡、鐵劍和勾玉，被稱為三神器。
日本制造有透光效果的魔鏡是在江戶以后（吉田貞治：《關(guān)于日本魔鏡》），相當(dāng)于我國明朝的時(shí)候。1878年十二月在《Proceedings of the Royal Society》對日本魔鏡作了透光的分析，認(rèn)為厚處鏡面部分相應(yīng)下陷，反射光集中；鏡體薄處鏡面凸起，反射光分散，因而出現(xiàn)與鏡背紋飾相應(yīng)的明暗不同的投影像。此說與我國的沈括和鄭復(fù)光的觀點(diǎn)極為相同。
意大利和法國的科學(xué)家也進(jìn)行了其它有趣的實(shí)驗(yàn)。有哥維（M. Govi）用加熱使鏡背有浮雕圖形顯示效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。法國的伯森用鏡背刻一線痕顯影的實(shí)驗(yàn)。伯爾亭（A. Bertin）和杜博施克（J. Duboseg）用鏡背加壓的方法顯影實(shí)驗(yàn)。這個(gè)奇怪的魔鏡使歐洲不少學(xué)者足足爭論了一百年。1932年英國著名物理學(xué)家布拉格（W.H. Bragg），在他編寫的光學(xué)教材《光的世界》（The Universe of Light）專門介紹魔鏡的透光原理。
日本學(xué)者圍繞著日本魔鏡作了研究（登石健三和石川陸郎用舒利萊法則測定鏡面的微面凹凸）。日本國立博物館的朝北奈貞認(rèn)為魔鏡現(xiàn)象在于銅的偏析。東京大學(xué)的營野猛則認(rèn)為鑄造殘余應(yīng)力是主要原因。而被日本國榮稱為「無形文化財(cái)」的制鏡師山本鳳龍通過研究，確認(rèn)布拉格的解釋。我們發(fā)現(xiàn)國外某些學(xué)者的研究能解釋日本的魔鏡，卻不能對中國的透光鏡作出全面正確的解釋。
透光鏡的透光原理今解
透光鏡的透光原理，古今中外曾有各種不同假設(shè)，歸納一下不外兩種基本觀點(diǎn)：

一鏡面各點(diǎn)由于組織結(jié)構(gòu)或成分之不同，對光的反射率也不同，因而產(chǎn)生明暗不同的亮影。
二鏡面各點(diǎn)由于曲率不等，對光的反射情況不一致，因而產(chǎn)生明暗不同的亮影。
鏡面組織結(jié)構(gòu)或成分的差異是不是古鏡透光的原因呢？西漢透光鏡表面有一層白亮的薄膜，把整個(gè)鏡面蓋住。因此，組織成分的差異已被這層薄膜蓋住。陽光并不直接照射在這些鏡面組織上，這說明西漢透光鏡的透光與鏡面組織無關(guān)。我們曾在自制的透光鏡上涂了一層金或銀的鍍膜，發(fā)現(xiàn)涂鍍膜前后的透光效應(yīng)基本上無變化。這就充分說明透光鏡之所以透光主要由于其它因素，而與鏡面組織關(guān)系不大。
那么，西漢透光鏡的透光是不是由于鏡面的曲率差異呢？日本魔鏡是由于鏡面曲率差異而透光的銅鏡。但是我們把西漢透光鏡與日本魔鏡所反映的圖像作比較，就會發(fā)現(xiàn)它們之間有很大的不同。日本魔鏡在反射光時(shí)，當(dāng)屏幕不在一定距離的位置上，所反映的圖像就比較模糊。其原因是因?yàn)樗溺R面有凸凹。當(dāng)光線射到凹處，其反射光到屏幕的距離在焦距以內(nèi)時(shí)，反射光就會會聚而發(fā)光；如果屏幕在焦點(diǎn)以外時(shí)，就不能形成圖像。而西漢的透光鏡隨著反射距離的增加，始終有圖像，只是圖像的亮度隨之減弱，明暗部分卻逐漸增大。說明反射光沒有會聚點(diǎn)，在任何反射距離都能發(fā)散出去?？梢婄R面并沒有凹下去的地方，整個(gè)鏡面是一個(gè)有曲率差異的全凸面。
鏡背有文飾處較厚，剛度較大，變形造成的曲率較小，當(dāng)光線射到該處鏡面時(shí)相對來說反射光就較為集中，光亮度較強(qiáng)；反之，鏡背無文飾處較薄，剛度較小，在外力作用時(shí)其變形造成的曲率就較大，當(dāng)光線射到該處鏡面時(shí)，反射光較發(fā)散，在屏幕上光亮度就顯得較弱。這樣就造成了鏡背文飾顯現(xiàn)在反射面的屏幕上，正因其勢高很小，故肉眼不可見。用雷射干涉法攝取干涉圖像（the interferogram by using laser interferometry）證明了這一觀點(diǎn)。
總而言之，造成西漢透光鏡透光的原因主要有以下三點(diǎn)：

一、西漢本身的造型特點(diǎn)；二、鑄造殘余應(yīng)力（casting residual stresses）是銅鏡透光的基本因素；三、研磨是銅鏡透光的重要環(huán)節(jié)。