光学是一门既古老又年轻的学科。资料显示，中国古代对光的认识多集中在光的直线传播、光的反射、大气光学、成像理论等多个方面。以光学上的凸透镜为例，此前在河北正定天宁寺的一处考古发掘中出土的“水晶饼”，正是光学上的水晶凸透镜。“水晶饼”有何科学价值？《文物中的物理》带我们一探究竟。

　　透镜是根据光的折射规律，由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的一种光学元件。凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜。正定出土的“水晶饼”，直径5.3厘米，中厚2.5厘米，呈中部鼓起的圆饼形。专家推测是由水晶体加工制造而成，其光学性能与玻璃凸透镜相同，其质地胜过一般玻璃透镜。人们制造它的目的是用来取火。伴随“水晶饼”一同出土的，还有直径为3.4至6.5厘米的水晶珠四件，直径为3.4厘米的茶晶珠一件；璞玉一枚。它们也都可以作为取火用具。在同一地点发掘出五枚较大的水晶凸透镜，这在中国文物发掘史上并不多见。它们的出现证明了古代中国有取火透镜，也为历代典籍中关于光学的记载提供了物证。

　　中国古代对光的认识是和生产、生活实践紧密相连的。它起源于火的获得和光源的利用，以光学器具的发明、制造及应用为前提条件。中国古代的人们就会使用冰透镜取火。《管子·侈靡》中记载：“珠者阴之阳也，故胜火。”“珠”是指产于山岸流水之中的水晶珠，相当于凸透镜。《墨子·经下》《墨子·经说下》分别叙述了凹透镜和凸透镜的成像规律。汉代时人们发明了冰透镜并用它点火，这也是中国古代独特的光学成就之一。西汉时期《淮南万毕术》中就有关于冰透镜的记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”即我们今天所说的削冰取火。西晋张华在《博物志》中有：“取火法，如用珠取火，多有说者，此未试。”张华自己虽未曾亲自尝试，但知道水晶珠和玻璃珠有此光学特性者众矣。这是关于利用火珠于太阳光下取火的较早的明确记载。基于取火的相同功能，唐宋年间，有人将凸透镜（玻璃珠、水晶珠）也称为“阳燧”或“阳燧珠”。其实，后者是凹面反射镜，它与凸透镜有本质的区别。南唐道士谭峭在其《化书》卷一《四镜》中描述了四种镜子：小人常有四镜：一名圭，一名珠，一名砥，一名盂。圭，视者大；珠，视者小；砥，视者正；盂，视者倒。英国学者李约瑟和中国的一些学者，都认为这四镜是透镜类镜子。

　　清代郑复光在进行了多次实验研究后，制造出了无气眼的冰透镜，他的方法十分简易、巧妙：将盛有热水的金属水壶底置于冰块上旋转几回，冰透镜立即制成。因为水壶外底往往是凹形的，则受热而化开的冰块就成凸形了。在西方，直到17世纪，英国物理学家胡克才制造出冰透镜。

　　这些文物中蕴含的物理知识，不仅体现了制造者的经验、思维与知识，也反映了古代中国精深的科学认识水平。（半城）