2008年中国将迎来一场世纪体育盛会:第二十九届奥林匹克运动会,奥运圣火将首次在四大文明古国之一的中国点燃,在北京点燃。自从奥运圣火在希腊的雅典燃起开始,直到1928年人们才在奥林匹克山上,用凹面镜聚焦的方式,采得来自太阳的圣火火种。而在中国,早在3000多年前就已经开始用这种方法来取火了。
1995年底《人民日报》登出了一条消息,题目是《周原挖出了个“太阳”》,这个“太阳”便是阳燧。所谓“燧”就是古代取火的工具,而阳燧就是一面铜制的凹面镜,这枚阳燧直径8.7厘米,是西周时期的。研究人员用复制的凹面铜镜对着太阳,只用了几秒钟就点燃了太阳光线焦点处的棉絮。当然,古时不可能有棉花,古人用的是一种从树皮上刮下来的纤维,俗称艾绒。
火的使用是人类走向文明的起点。考古学家认为,地球上最早学会使用火的是中国的古人类。从遗址中被烧过的灰烬和兽骨判断,中国古人类早在距今170万年前的元谋人时代就已经结束了茹毛饮血的生活。
使用自然火到人工取火的过程充满了传奇。在古希腊神话中,描述了盗火英雄普罗米修斯从天上给人间偷来火种的故事。而中国则传说在人类的蒙昧阶段,燧人氏偶然发现,啄木鸟用尖硬的嘴去钻啄木头吃虫子时,却钻出了浓烟火种。燧人氏受到这个启发后,人类钻木取火的历史就从此开始了。
但是,钻木取火随着季节的变换要用不同的树种才行,远不像今人想得那么容易。
阳燧取火的发明则使人类可以真正自如地取得火种,可以说,阳燧取火是人类支配自然力的一次飞跃。从年代最早的陕西扶风出土的素面阳燧判断,至少在西周中期人们就已经开始用阳燧取火了。《周礼》中有“掌以夫燧取明火于日”的文字。说明西周时期,宫廷中设有专门的官员来掌管阳燧取火。这里所说的“夫燧”据《考工记》记载,是铜锡各半的合金铸成的凹面镜。“夫燧”又叫“鉴燧”或“金燧”,也就是阳燧。《淮南子·天文训》中也讲到:“阳燧见日则燃而为火”。阳燧取火的方式延续了很多朝代,《礼记》有“左佩金燧,右佩木燧”的文字。金燧在有太阳的时候取火用,而木燧则是阴天或夜间用来钻木取火的。
出土的汉代阳燧,柄上有系带的小孔,背面则是凸面的。可见,古人平时系在腰间的青铜燧,不仅用来取火,还可用另一面来照脸。这恐怕是现代多功能用品的鼻祖了。
阳燧还有一个拟人化的形象,在朝鲜永乐18年的一座墓室里绘有一只大鸟,旁边写这是一只踏火而行的阳燧鸟。这只鸟竟然和古代象征太阳的鸟——阳乌相像。看来,古人将对太阳的崇拜赋予到了阳燧上面。
从目前出土阳燧的分布和年代看,西周时的阳燧基本集中在陕西地区,而到了春秋战国时代的阳燧则分布在北方的不同地区,而且数量比西周时的多了很多。
1960年,战国时的晋国都城即现在的山西侯马冶铜铸铜遗址出土了3套完整的阳燧模和范。这都证明,在春秋战国时代,阳燧已经得到较为普遍的应用。阳燧为什么能够取火,今天看来是一个非常简单的问题。可古人当初是怎么迈出这一步的呢?
阳燧取火有两个关键性因素:一是它必须能够很好地反射阳光。在对出土阳燧的合金比例测定中发现,它的成分主要是铜、锡合金,也就是青铜,而在镜的光亮区域,锡在合金中所占的比例很高,达23%左右。这说明,中国的古人在几千年之前就已经知道了锡的含量高时,可以增加金属表面的光反射率。
阳燧取火的另一个关键性因素在于它能够聚焦光线。由于阳燧的表面是凹形的,所以当近似于平行的太阳光照在阳燧表面的时候,反射回来的光线会在某一点聚焦,这一点叫焦点,焦点处的温度非常高,引燃植物纤维之类的东西也就很正常了。可是,几千年前,人们是如何发现凹面镜聚光特性的就很难考证了。最早认识到阳燧一类凹面镜的光学性质的,可能是墨翟了。墨翟和他的弟子在《墨经》中忠实地记录了物体在不同位置时,凹面镜中映出的物体的不同成像情况。到了宋代,沈括则清楚地认识到了焦点的存在。他在《梦溪笔谈》中写到:“阳燧面洼,向日照之,皆聚向内,离镜一二寸,光聚为一点……”这个点就是焦点,而一二寸实际上就是焦距。
在地中海地区,人们认为凹面反光镜是罗马帝国时代的普卢塔克发明的。而在古希腊的传说中,则描述了阿基米德用无数面铜镜,组成巨大的凹面镜,将太阳光聚焦在入侵叙拉古城的罗马战船的帆蓬上,船顿时烈焰升腾。智慧之光挽救了危难中的祖国。
1747年,法国科学家布韦田用360面15厘米见方的镜子拼成巨大的凹面镜,改变镜面的凹陷度,烧着了70米外的柴堆,烧熔了30米外的铅块和18米外的银。
无论是普卢塔克还是伟大的阿基米德,他们对凹面镜的应用比我们的祖先晚了近千年。毋庸置疑,阳燧取火的出现是对光学的重大贡献。
在能源日渐枯竭的今天,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,已被广泛用在各个领域,并被认为是未来人类生活的可替代能源。这个时候,请记住,我们的先人在几千年前就已经开始使用太阳能。
(吕洁)