文 | 林凤生（上海大学《自然杂志》编审)

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以铜为镜，可以正衣冠。

——唐太宗

我们生活在一个光明的世界里，光的行为和特性最早受到人类关注。研究光的直射、反射和折射的学问叫几何光学。古代的能工巧匠利用这些知识制作了面镜（凹镜、凸镜、平面镜）和透镜（凹透镜、凸透镜）等用于日常生活，在历代的名画里可以看到它们的踪迹。

凹面镜和凸面镜

金属的表面被打磨光亮，就可以用来反射入射光了，这样的物件叫面镜，按反射面的凹凸又分为凹面镜和凸面镜。凹面镜可以把入射光汇聚到一个焦点上，古人把向日取火用的凹面铜镜称为阳燧。凸面镜可以用来扩大视野，一枚小小的凸面镜可以映照出人的全身甚至整个房间，这让人觉得惊奇，因此很受欢迎。大约在14世纪前后，凸面镜作为装饰品走进了富有人家。在此之前，形状较小可以携带的凸面镜已是爱美女性的随身之物。

1434年，尼德兰画家扬·凡·埃克创作了《阿尔诺菲尼夫妇肖像》，是最早出现凸面镜的美术作品。考虑到这幅画已经广为人知，所以选用了另一幅类似的画来欣赏。

与扬·凡·埃克同时代的荷兰画家罗伯特·康平(约1378—1444)，被称为佛莱蒙大师，其代表作品为《维尔祭坛》（见题图）。原画为三联屏风，这是其中的左面。画面上挂了一枚凸面镜，映出了人物背景和房间对面的镜像，画中的人物维尔是当地的一位宗教界人士。

2004年，美国和英国的3位计算机专家在《历史研究方法》期刊中发表论文说，利用精心设计的算法与电脑成像技术对上面提到的两幅画进行分析，发现画面镜子内的映像表现得相当完美。

平面镜

16世纪，欧洲发明了平板玻璃制造技术，接着，涂锡汞或银的大尺寸平面镜问世。从此，许多豪华居室和高档娱乐场所由于装有平面镜而显得富丽堂皇。这些高雅华贵的场景被形象地记录在文艺复兴以后的欧洲绘画作品中，如法国画家安格尔的《莫瓦迪夫人像》、西班牙画家委拉斯贵兹的《镜前的维纳斯》、法国康平《维尔祭坛》印象派画家德加的《芭蕾舞剧场的休息室》等。

在这些名画中，最值得称道的是19世纪新现实主义画家爱德华·马奈(1832—1883)晚年的最后一幅杰作《牧女游乐园酒吧》。画面的中央是一位站着的漂亮女侍者，她身着黑色套装，有点心不在焉；台面上啤酒瓶、甜酒瓶、香槟酒瓶、水果盘、玻璃杯和小花瓶等杂陈于前，琳琅满目；女侍者的身后是一面与画面同样宽的镶金框的平面镜，映照出宾客满座的大厅和照亮大厅的环状吊灯。

值得注意的是，在镜子右部映出的是女侍者的背影和一位戴高帽子的男士。根据平面镜成像的原理，这位男士应该出现在柜台右前方。画中没有见到他，唯一的解释他就是画家本人，因为站在那里作画的他是看不到自己的。然而，细心的读者又发现，倘若画家果真站在那个位置，他只能看到女侍者的侧面，而不是正面。所以，画面里的镜中像确实有那么一点不真实。实际上，画家当时完成作品后，总想在画上找一个位置让自己露个脸，于是马奈在不起眼的边角留了一个自己侧面的虚像，权当作者署名而已。此画通过采用大平面镜反射，使真实的人和物与镜中映照的虚像交互辉映，构成了一幅五光十色、绚丽多姿的画面，很好地表现了高档娱乐场所里的喧闹嘈杂、珠光宝气的氛围。

凹透镜和凸透镜

透镜是由透明的玻璃加工制成的，根据镜片中间部分比边缘部分厚还是薄，可以分为凸透镜和凹透镜两类。用来帮助阅读的老花镜（凸透镜）出现得较早，大约在13世纪。威尼斯玻璃同业工会的文书里提到过这件事。随着技术的进步，用于纠正视力的凹透镜眼镜也问世了。

由意大利画家托马索·达·摩德纳绘于1352年的一幅画《戴眼镜的学者》中，一位正在书写的修士戴着一副眼镜，这是最早出现在画中的眼镜，但是我们无法判断它是凹透镜还是凸透镜。

荷兰画家约翰内斯·维米尔(1632—1675)创作了《天文学家》，画中是一位手执圆规正在思考的中年学者。普遍认为，画中人就是显微镜发明者列文虎克，他也是历史上最出名的磨镜师。画家维米尔怎么会与列文虎克有瓜葛呢?其中还有个小故事。

维米尔是一位生前穷困、死后萧条，直到许多年后才声名鹊起的画家，他以创作室内风俗画闻名。他的画尺幅较小，画中没有多余的道具和背景，用色亦很简单，但通过对光的运用给人一种异乎寻常的宁静和安详。正是这种平淡的意境，令世界上无数粉丝为之倾倒。维米尔作画相当缓慢，一生只创作了34~38幅。由于他没有学生或学徒，也没有留下任何关于他的记录。因此，关于维米尔的生活和作画方法鲜为人知。不少人猜测：他可能使用了一个被称为“暗箱”的光学设备，来帮助构图以及确定写生对象的位置，这一点现在已经得到了证实。

那么接下去的问题是，生活在17世纪荷兰德尔夫特小镇的维米尔，他是如何了解和使用凸透镜的?又是如何得到了他的镜头呢?原来当时小镇还住着一位世界级的名人，他就是列文虎克。据考证，列文虎克家里经营着布店，而维米尔的父亲做丝绸生意，德尔夫特小镇又不大，所以他们很可能认识。有资料说，显微镜的发明人列文虎克与维米尔不仅年龄相仿还有一点亲戚关系，甚至维米尔去世的时候，列文虎克还是遗嘱的执行人等。

综上所述，遵循史学研究可以“大胆假设，小心求证”的办法，我把它还原出一个故事：一天，列文虎克到维米尔家串门，见他磨磨蹭蹭画了几个月的画还在不断地改动，很想帮他。维米尔告诉列文虎克，以前有画家用过取景器，有它帮忙就好了。列文虎克是工艺大师，自然心领神会，这不就是一个“小孔成像”的箱子吗?倘若我在小孔上再安装一枚凸透镜，效果还要更好呢!于是，没过几天，列文虎克就把“暗箱”完成了。看看列文虎克自制的显微镜，可见他的手艺是如何了得。

有了这样的独门武器，维米尔的绘画速度得到很大提高。为了感谢列文虎克，维米尔为他画了两幅肖像画。但是，知道维米尔生活困难的列文虎克并没有把画拿回去，而维米尔也舍不得把画出售。

光阴荏苒，维米尔积劳成疾，年仅42岁就离开了人间。他妻子为了偿还债务拍卖了家里所有的画作，这两幅画都卖得价钱很低。而列文虎克恰好是遗嘱的执行人，他不想让人知道画中的故事，随便给画起了名字，一幅是《天文学家》，另一幅是《地理学家》。

再说列文虎克，年轻时经营过服装店，后来长期在市政府当看门人，虽然没读过什么书，却对磨制透镜入迷。他用自制的单显微镜（实际上就是凸透镜，也就是放大镜）观察了雨水里的微生物和细菌。从1673年开始，他把自己的发现写信告诉了英国皇家学会，受到了科学界的关注。1680年，他被选为英国皇家学会会员和法国科学院院士。1723年，他在德尔夫特病逝，终年91岁。著有《大自然的奥秘》一书存世，记录了他一生的发现和研究。

本文原载《科学画报》2016年2月刊，原标题为《镜子·像·磨镜师》；作者林凤生为上海大学教授，《自然杂志》编审，近著有《画中有话——解读名画中的科学元素》。