西汉“见日之光”透光镜，铜器，西汉，直径7.9厘米，重66克。1953年在洛阳采集。现藏河南博物院。

1953年在洛阳采集的西汉“见日之光”透光镜，背面中央饰一圆状钮，钮座置于弦纹之内，主要纹饰系八曲连弧纹，镜铭为：“见日之光，相思勿忘”八字。镜铭文带两边各有齿纹一周^[1]。

图一 “见日之光”透光镜背面花纹拓片

这面“见日之光”透光镜经简单的加工研磨、抛光等，其光亮的镜面在承受日光或聚光灯的照射时，可反映出它背面的铭文和图像。这类铜镜，古人称之为“透光镜”，国外有人称之为“魔镜”。

图二 “见日之光”透光镜反射的图像

我国是最早关于透光镜记载，见于隋唐之际的王度的神异小说《古镜记》，其中提到一枚“古镜”，说是“承日照之，则背上文画，墨入影内，纤毫无失。”这虽然出自小说类文，但其描写却十分符合透光镜特征。

关于“透光镜”的“透光”原理，北宋科学家沈括，元代的吾邱衍，清代郑复光等历代学者都对其进行了研究。北宋科学家沈括在《梦笔溪谈》卷十九述说：“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。然予家有三鉴，又见他家所藏，皆是一样，文画铭字无纤异者，形制甚古，唯此鉴光透其他鉴虽至薄者皆莫能透，意古人别自有术。^[2]”这段话，是现在已知的古人对透光镜原理进行探讨的最早文字记录。他认为，是物体的热胀冷缩性质引起古铜镜透光的。同类物体，体积越大，其热胀冷缩导致的形变量也就越大。由此，铜镜在铸成后的冷却过程中，薄的地方收缩量小，厚的地方收缩量大，于是，在镜面上就形成了与背面图案文字相仿的下陷凹痕。他同时发现其他的铜镜，虽然很薄，但不能透光，认为古人有其他铸造工艺使铜镜透光。

元代吾邱衍在《闲居集》里阐述，他认为先用青铜铸镜，再于镜面“竅刻”背面上的花纹，用“稍浊之铜”在铜面按图案“填补铸入”，再“削平镜面，加铅其上”，举以向日时，光就随“其铜之清浊分明暗”。这就是镶嵌法，明代的何孟春，明清之际的方以智，清代的徐康、徐元润也都赞同吾邱衍的看法。

清代学者郑复光在《镜镜詅痴》中进一步指出“惟夫刮力在手，随镜凸凹而生轻重，故有凸凹之际，其大致平处发为大光，其小有不平处光或他向，遂成异光，故见为花纹也。”他认为是由于“镜有花纹则有厚薄，薄处先冷，其质既定，背文差厚，犹热而伸，故镜面隐隐隆起。”由厚薄不同形成的这种“隐隐隆起”在刮磨阶段也无法消除，因刮刀在手，“随凸凹而生轻重，故终有凸凹之迹”，至于“磨”这一工艺，由于磨去量不多，镜面仍无法作到“极平”^[3]。

透光镜问题在国外也颇受重视，日本在江户时期以后，相当于我国明朝的时候，就制造出了有透光效果的“魔镜”。到了明治初期，“魔镜”已经比较普遍。西方人研究透光镜始于在19世纪30年代，普林赛泊在加尔各答偶然看到一面这种“魔镜”，并在《亚洲学会杂志》上作了描述，欧洲科学界对铜镜之所以能“透光”进行过持续一个世纪之久的研究讨论，直到1932年布拉格才能在对“魔镜”写出他的确定的解释，即光学中的长光程放大效应^[4]。这使得透光镜成了一个令世人注目的问题。

1975年，复旦大学光学系模拟了一件西汉铜镜，并利用淬火、研磨的方式使之获得了“透光”，从而提出了“ 西汉透光镜是通过快速冷却方法加工出来的”观点。认为铜镜淬火过程中，产生淬火应力，在淬火应力作用下，镜面各部就可能产生曲率差异^[5]。

2002年鄂州博物馆对古铜镜做了实验，首先，对古铜镜的研磨抛光，对着平行光，古铜镜的不透光，接着对铜镜继续研磨，古铜镜部分透光，最后第三次研磨，镜背的纹饰基本都显示了出来，透光效果明显。实验发现正是由于汉代铜镜背纹上出现了明显的厚薄差异，才使得镜体的合金在浇注后的结晶过程中，根据不同的厚度形成了不同的金相结构。因各种金相结构的硬度值不同，致使磨出的镜面产生曲率，从而产生“透光”效应。可以说，镜体剖面几何形状中厚薄的差异越大，镜面在加工过程中就越容易被磨出曲率来^[6]。同时，上海交通大学也对透光镜的透光效果进行区分，分为半透光和全透光，并对其非图文部分厚度测定，发现全透时镜体非图文处厚度为0.4毫米, 半透为0.5-1 毫米^[7]。

总而言之，历代学者在理论上认为透光镜透光的原因主要有四点：一、铜镜本身的造型特点，透光铜镜整体向上凸起，镜子边缘宽而厚，镜体比较薄，有同心圆分布的花纹结构；二、透光镜铸造过程中，在铸造残余应力作用下造成曲率差异是形成铜镜透光的基本要素；三、铜镜淬火处理产生的淬火应力是影铜镜透光的原因之一；四、研磨工艺是铜镜透光的重要因素。铜镜内部的铸造残余应力并不能使镜体发生足够的形变，只有继续将铜镜逐渐磨薄，铸造残余应力才可以得到释放，使镜体表面发生更大的上拱形变。

透光镜的工艺高超，充分运用和体现了光学和力学原理，具有极高历史、科学和艺术研究价值，是西汉时期最为珍贵的镜种，也是我国历史文物中的精品。透光镜目前存世数量稀少，特别是流传至今还能够“透光”效果的透光镜更为罕见，

上海博物馆收藏的一面西汉“见日之光”透光铜镜（图三），此镜直径7.4厘米，重50克，边阔且厚，镜背中央是一圆形的镜钮，内圈为八曲连弧纹，外圈有铭文：“见日之光天下大明”八字^[8]。每字之间以卷云纹和田字纹相隔。“见日之光天下大明”是西汉中期青铜镜铭文中的习惯用语。制此镜约在武帝以后。

图三  西汉“见日之光”透光镜（藏于上海博物馆）

上海博物馆收藏的一面西汉中晚期“内清质以昭明”透光镜（图四），直径11.5厘米，重280克，边阔且厚，镜背也有内外两圈，内圈有一个同心圆环及八曲连弧纹，中心也有一个圆钮。外圈有铭文：“内清质以昭明，光像夫日月”，每字之间夹一“而”字^[9]。

图四 西汉“内清质以昭明”透光镜（藏于上海博物馆）

江西省萍乡博物馆收藏的一面西汉“见日之光”透光铜镜（图五），此镜直径6.9厘米，厚0.5厘米。镜面微凸，鼻钮，柿蒂纹钮座。纹饰分成四区，均为浅浮雕。纹饰间以细凸弦纹相隔。外区饰斜线梳篦纹；二区为镜铭“见日之光，天下大明”，字间以卷云纹和田字纹相隔；三区饰斜线梳篦纹；内区饰内向八弧纹和四乳丁^[10]。

图五 西汉“见日之光”透光铜镜（藏于萍乡博物馆）

河南省遂平县文化馆藏有两面唐代宝相花透光镜。一面是宝相花透光镜（图六），1975年12月25 日出土于遂平县修复河堤的月儿湾工地上。该镜直径16.9厘米，半球形钮，钮径1.5厘米，重500克。镜背有七朵全开的花朵，一朵居中，六朵分布于周围^[11]。另一面是八角形宝相花透光镜（图七），1985年2月15日出土于遂平县诸市乡任马庄村中一座墓葬。该镜直径17.9厘米，半球形钮，镜边高出，边厚0.3厘米，背有七枝花朵，一朵居中，六朵分布于周围^[12]。

图六 唐代宝相花透光镜拓片（遂平县文化馆）

图七 唐代八角形宝相花透光镜（遂平县文化馆）

总之，上面介绍的透光的铜镜中，有汉代的“日光镜”、“昭明镜”和唐代宝相花镜三种，这三种铜镜都有别于其他铜镜的造型特点：1.镜体周围有既阔且厚的边缘；镜体非常薄，仅有0.5-0.9毫米；2.镜面微凸，镜背与镜面曲率相应，除纹饰处外，整个铜镜厚度比较均匀，纹饰成均匀排列。

汉代和唐代透光镜有所不同，这主要是由于当时铜镜铸造工艺和社会经济发展水平造成的。汉代透光镜镜背有铭文、连弧纹等，纹饰简单朴素，凸起的铭文带都显示出一种坚实的存在感，有岩岩泰山之气象。而唐代透光镜镜背则唐代最有贵族特征的宝相花纹，纹饰饱满华丽的，它表现出优美轻快、朝气蓬勃、欣欣向荣的意境。

我国各个时期的铜镜合金成分

齐家文化铜镜的铜锡比例是1：1.096。

商周镜含锡量稍高，但质地远不如同时期的青铜礼器，对镜面缺乏必要的防锈处理。

战国铜镜中铜、锡、铅的比例已较稳定，铜大多在68%上下浮动，多的达74.8%，少的也在56.6%以上，但锡的比例一般在20%左右。另外，铅的比例在0.45%-3%。战国镜中有一种表面黑里透亮似涂有一层厚厚的黑漆，被称之为“黑漆古”的，这类镜保存完好，尤其是它的防锈技术令现代人叹为观止，这与当时制镜的金属配比是直接相关的。

汉镜的合金配比较为稳定，铜占60-70%左右，锡占20-24%，铅占4-6%左右的配比最为普遍。汉镜保存稍好的镜面仍可反光，有的精品还能反射出青褐色的光。魏晋南北朝铜镜的合金配比不稳定，较易锈蚀，色以黑褐居多。

唐镜，尤其是盛唐时期的镜子，呈银白色，其金属成分中，大体铜平均69%，锡25%，铅5%，配比较为稳定。在唐代，已采用了向镜中加入微量或一定量的银的新工艺，使得典型的盛唐时期铜镜泛银白色光，很少有铜绿锈色，似乎不是青铜铸成，给人以厚重、富态之感，加之纹饰绚丽多彩、内容丰富，实为难得之艺术珍品。

宋、西夏、辽、金、元铜镜，合金成分发生了变化，含锡量仅有10%左右，含铅量却增至8%以上，最多达23.7%，大大高于汉唐镜平均5%的数量，锌含量也增多，最高达8%，所以，这时期的铜镜呈黄铜色，一般都布满铜锈。虽形制较薄，但因含铅多，反比汉镜为重。

明、清铜镜大多呈黄色，其合金配比是铜70-75%，锌25-30%。铜锌合金一般都是黄色的，故名黄铜。铜锌合金颜色与含锌量关系是：含锌10%左右时赤带黄，15%左右时黄带赤，25%左右呈黄色，30%左右为深黄色。因黄铜流动性较好，有利于改善合金的铸造性能^[13]。

铜镜浇铸的基本工艺

顶式浇铸法。我国古代金属铸造的传统工艺一般主要是泥型，石型也占有一定的比例。范片经焙烧，凉透后，便可合范浇铸。浇铸前，铸范需要预热,以防止产生废品。浇铸温度不宜过高，这不但可减少金属吸气等弊端,而且可避免范面烧结，保证顺利脱范和镜面质量。一般而言，内浇口是设计好的，是不会浇不到的。

透雕镜特殊浇铸法。特殊浇铸法主要用于铸造双层透雕镜。其镜面和镜背系由两种成份不同的合金复合嵌铸而成，通常是镜背部分嵌到了镜面部分中，即“镜面”包“镜背”。双层透雕镜始见于春秋晚期、战国中后期和西汉初期仍有使用，直至到唐、宋、元代。其正背两部分金属一般嵌合较好，很少看到分离开了的，一般说来，这类镜子应当是先浇镜背，之后才浇镜面，金属冷凝后，与镜面部分连在一起的镜缘同样会产生一个紧箍力，从而加强了两部分金属嵌合。

铜镜热处理技术。锡青铜是既硬且脆的，为改善铜镜的加工和使用性能,战国、汉唐时人们经常对它进行一些淬火和回火处理，这操作大约是铸造成形后，并稍经简单清理后，始才着手进行。从现代技术原理上看，铸态高锡青铜淬火前,其性硬且脆。淬火后其塑性好，使材料强度、塑性都有了明显提高，硬度却下降了，回火温较低时，硬度又复回升，回火温度提高后，硬度又复下降。这主要是指强度而言的。我国古代铜镜淬火术，约发明于春秋战国时期，从战国到汉唐间使用得较普遍。从文献记载和现代技术原理看，古镜淬火、回火的技术效果大约有三个方面：1.强度和塑性提高了，从而改善了它的切削加工性能，回火温度稍高时亦同此理；2.因强度、塑性的提高，便减少了铜镜损坏的机会，延长了使用年限；3.回火后，颜色皆近于青灰，而“青近白”故宜于镜。今见一般战国、汉唐镜断口皆洁白如银，当与此有关。可见铜镜淬火后既保存了锡态，锡青铜原有的一些优点，又改善了加工性能，延长了使用年限，是一项相当合理、科学的工艺。

参考文献

[1]赵新来.介绍一面西汉“透光镜”[J].河南文博通讯，1979（3）：63.

[2]上海博物馆，复旦大学光学系.关于“透光镜”的论述摘录[J].复旦学报（自然科学版），1975（3）：95-102.

[3][5]上海博物馆，复旦大学光学系.解开西汉古镜“透光”之谜[J].复旦学报（自然科学版），1975（3）：1-10.

[4]J.Needham.“Science and Civilisation in China”，vol.IV: 1，p.94-97.

[6]董亚巍.古代“透光镜”产生的原理及其复制研究[J].江汉考古，2002（2）：82-86.

[7]何堂坤.关于透光镜机理的几个问题[J].中原文物，1982(4)：56-62.

[8]http://www.shanghaimuseum.net/cn/dcjx/qtq_1.jsp?id=16.

[9]中国工艺美术大辞典.1989：289.

[10]邓里.珍奇的汉代日光镜[J].东方收藏，2013（8）：58-59.

[11]王恺.新发现一面唐代透光镜[J].中原文物，1981（2）：20.

[12]赵中强.遂平县又发现一面唐代透光镜[J].中原文物，1985（2）：30.

[13]何堂坤.关于我国古代铜镜铸造技术的几个问题[J].自然科学史研究，1983（4）：360-369.

根据您的知识，古人铸造透光镜应用了那些光学原理和力学原理？

您的答案是什么呢？您对这件文物还有更多的疑问和猜想吗？河南博物院感谢您的参与，期待您的解读，《每周一品》栏目将对参与者的答案择优公布。

请联系我们《每周一品》栏目电子邮箱：meizhouyipin@chnmus.net

朱亚辉，男，北京理工大学管理科学与工程硕士学历，供职于河南博物院信息管理处，助理工程师。