壹千八百多年前的古井居然能夠把錢放大,變得見錢眼開。這件事情在當地就傳得越來越邪乎。人們紛紛就跑來,想看個究竟。當然也有不少善男信女們到這裏來許願,認為這是神靈顯靈,於是都紛紛往裏面扔錢。錢多到很快就可以把這個井底給鋪滿。於是,工作人員不得不經常下去把錢給拿出來。拿出來之後就發現,這個錢根本沒有任何變化,為什麽?這個錢它本身扔進去是多大,拿出來還是多大,看起來沒有任何的變化。所以,如果這個錢在井裏頭變大了,拿出來還是變大的話,那這事就太不正常了,這井就變成了壹個印假鈔的放大機了。可事實不是如此,它拿上來該是多大,還是多大。人們看到的現象只是古井帶給人的壹種視覺上的放大效果罷了。可大家都知道近大遠小的道理:近處的東西看著自然就大,遠處的東西看起來自然就小。即便是同壹個物體,比如說太陽,太陽看起來沒有多大,可是假如妳不怕燙,妳走到跟前看的話,真正太陽要比我們居住的地球大許多許多倍。所以說這件事情看來似乎應該是和古井本身的問題:要麽是它的結構特殊,要麽是它的環境特殊,或許還與其它的因素有密切聯系。
令人失望的是,《武威縣誌》上並沒有關於這口古井的任何記載,而且在井裏還有水時,是不會有人發現這種奇特現象的。但張寶童卻認為,這壹切就是與井特殊的建築結構有關。 準確地說,這是壹口用漢磚堆砌而成的井,磚與磚之間並沒有使用任何的粘合材料。在經歷了千年的井水浸泡之後,壁上的磚大多已經嚴重風化,只是在井底部分才保存相對完好。而且最為奇特的是,經過測量,井的開口處,井中部和井底的直徑各不相同。也就是說,這口井呈腰鼓狀,並且鼓出來的位置不止壹處,它與我們平時看到的直上直下的水井是不壹樣的。
原雷臺公園管理處主任張寶童:這個井裏邊從上到下粗細不壹樣,內徑不壹樣,這是不是也起到了光的折射作用,從而起了壹個放大的作用。
在距井底大約壹米深處,壁磚則又被修砌成了壹種奇怪的人字形,這壹切與錢被放大,是不是又有著什麽聯系呢?張寶童開始反復做試驗,但幾乎每壹次他都覺得,掉進井底的錢真的被放大了!難道這真是1800多年前的古人有意為之的嗎?
原雷臺公園管理處主任張寶童:他們就認為修的時候,古人就修了這麽個跟井壹樣的東西,就是要起放大作用,它有種好像美好祝願壹樣,跟現在燒香的人上去丟了錢,實際上是對自己美好的壹種祝願。
如果這種推測成立的話,那麽造成神秘放大的原因,很可能就是井裏的奇特結構,造成光線的折射,從而在井底形成了壹個肉眼看不到的放大鏡。可是,這種說法真的成立麽?
北京大學物理學院教授呂斯驊:這個應該沒有什麽根據,我想不應該有什麽影響。因為不造成光線實質上的變化,從光學專業的角度來講壹定要有光程差。 那麽什麽叫光程,什麽又叫做光程差呢?給大家解釋壹下,所謂光程指的就是折射率乘以距離。當然這個距離,大家猛壹聽就是懵了。這個距離可以包括很多種含義,具體壹些就拿這個放大鏡來說,我們知道放大鏡本身是壹個凸透鏡,起壹個放大的作用。誰都知道,放大鏡是中間厚,兩邊薄。那麽對於它中間這部分光程呢,就等於用它的折射率來乘上它中間的這部分厚度。而兩邊肯定是要薄壹些的。那麽它的光程值,也就較小。這樣,中間的光程大,兩邊的光程小這樣就出現了壹個光程差的概念。大家記住,只要是能放大的話。它必須存在這樣壹個光程差,才能夠起到放大的作用。這樣看來,這口井本身的構造似乎就跟光程、光程差,並沒有什麽太大的聯系。不過有的朋友可能認為,不是說這個井它造得不是直上直下的,而是有壹定突起弧度,像個腰鼓似的。大家仔細觀察壹下,比如北京的朋友,可以觀察壹下中央塔。外地的朋友,可以看看壹些紀念碑或者是電視塔。妳們都會發現壹個什麽現象呢,就是這個塔也好,紀念碑也好,煙囪也好。尤其是特別高的那種煙囪,它絕對不是直上直下的,它總給妳感覺是不是這個工人在修建的時候有什麽問題,它中間是凸出來的。專家解釋說,實際上這樣做是人們故意為之的。這樣做的目的是為了增強建築物的抗震性,提高它的牢固程度。建築專家認為,井被設計成這種腰鼓形的構造的目的,也是為了讓它更加牢固,而跟放大沒有什麽關系。那麽古井這個見錢眼開的放大作用,到底是什麽原因引起的呢?
古井的放大之謎並沒有被真正揭開,難道這壹切真的是古墓主人顯靈嗎?越來越多的善男信女紛紜而至,雷臺觀的香火也越來越旺。但是,張寶童卻不同意這個說法。這天,他突然想到了另壹個問題。
原雷臺公園管理處主任張寶童:我下去過,下頭涼著呢,井底的溫度涼著呢。 張寶童依稀還記得,井底的濕度似乎比井上要大。那麽,這會不會與放大效果的形成有什麽關系呢?他決定,對井底的溫濕度進行測量。
首先,工作人員將壹個溫濕度計吊下了井底,經測量後顯示,井底溫度14℃、濕度百分之十二;而他們在地面上測量後顯示,墓道溫度為13℃、濕度百分之八。這也就是說溫度相差不大,但井裏的濕度卻大大超過了地面。
不僅如此,他們還在井底發現了壹些幹枯的苔蘚類植物,這也足以說明,井底的確比較潮濕。那麽,難道井底這種潮濕的空氣環境與放大效果的形成會有什麽聯系嗎?
北京大學物理學院教授呂斯驊:空氣也有它的光程,也是它的折射率乘上它的厚度。所以井底如果要造成放大作用的話,必須是中心部分它的光程比較大。
也就是說,只要具備了壹些要素,空氣中會形成壹種非常奇妙的“空氣凸透鏡”,從而使物體放大。由於井底的空氣幾乎不流通,那麽它究竟該具備哪些條件,才能使光程差出現,從而形成壹個天然的放大鏡呢?
空氣如果溫度越高,壹定質量的空氣,它的體積就會變得越來越大。為什麽呢?這是因為分子運動加快,所以它的密度自然而然的也就變低了,因此整個體積就變大了。如果空氣在比較冷的環境之中,壹定質量之下。毫無疑問,分子運動沒有那麽劇烈。它的密度就會高,體積就會變小。所以仔細想壹想,井這個環境。大家仔細看這張井的照片,是從井下向上面拍的。無疑井的周圍,也就是井壁四周的溫度,相對於井中心而言,它是高的。為什麽呢?因為這口井,它是屬於那種噴泉式的井,而不是滲透的井。它是直接從井的正中心,井底的正中心,也就是我們拍這張照片站的那個位置。從那兒有泉水湧出來,因此說這個地方的溫度肯定相對較冷。這樣壹來,中間的空氣它的密度就變得很大,而周圍的密度就相對較小。這樣壹來毫無疑問:它的折射率就不壹樣了。大家想壹想,學物理都學過,我們把筷子插入水中的時候就會出現有趣的折射現場。而在空氣中,我們幾乎是覺察不到的。所以密度越大折射率就越高。因此在這口井當中,它的深度是壹定的,也就是說決定光程的那壹個條件距離是定的。所以說,只要折射率越大,那麽這個光程的值幾率越大。因此中間中心部分的空氣比較冷。所以說它的密度較大,因此它的折射率就高。這樣算起來,就是中間的折射率高,而周圍的折射率低。中間的光程它的值,就要大於四周的光程值。這樣算來,就有光程差的存在。於是很巧妙,就形成了壹個天然的空氣透鏡。因此,也就具有了放大的效果。
但是,由於張寶童使用的是民用溫濕度計,它無法測出井底中心和邊緣位置溫濕度的精確變化,所以,溫濕度不同造成“空氣透鏡”的說法也僅僅只是理論上的壹種推測。有人提出了另壹種說法。
《我們愛科學》雜誌社編輯楊道永:如果是潮濕空氣造成的,沒有什麽力量讓這個潮濕的空氣維持這種透鏡的形狀,最關鍵的就是說,濕氣它沒法維持這種固定的形狀,我比較了各種因素之後,我就覺得燈應該是最主要的作用。
由於燈泡的持續發熱,因此逐步加熱了井壁,然後從井壁往井中間壹層層傳導加熱空氣。由於這種傳導造成空氣的不均勻,使井中心的空氣溫度明顯偏低,所以就形成了“空氣透鏡”。
《我們愛科學》雜誌社編輯楊道永:我們在日常生活當中也能觀察到,熱的空氣會對光線起到折射作用,觀察夏天的時候,妳看壹下汽車的引擎蓋,或者看壹下被曬熱的柏油地面,妳都能看到壹晃壹晃的那種現象。
從理論上說,這兩種導致“空氣透鏡”形成的原因都是極有可能的。謎底似乎就這樣被揭開了,正是由於種種的巧合,從而使千年漢墓中的古井具備了這種奇特的放大作用。雷臺觀也恢復了往日的寧靜,伴隨道士的依舊是每日的暮鼓晨鐘。但是,會不會還有另外的說法呢?
2006年1月的壹天,《走近科學》的記者專門來到了雷臺漢墓。經過測量,從井中部開口處到井底深536厘米,於是我們就在墓道裏丈量出同樣的距離,由壹名工作人員手持紙幣準備拍攝。由於攝像機的標準鏡頭最接近人的生理視角,不會造成變形,因此我們將焦距段設到了50厘米,然後對地面和井底同樣面值的紙幣進行拍攝。
但是比較的結果卻表明,地面上和井底的紙幣竟然是同樣大小,那麽也就是說,這口古井可能並沒有什麽所謂的放大效果,這壹切只不過是大自然跟我們開了壹個玩笑而已。可為什麽幾乎所有的遊客都認為錢真的被放大了呢?
北京大學物理學院教授呂斯驊:有兩個學生曾經問孔子,為什麽早晨的太陽大,中午的太陽小,實際上我們現在知道這兩個距離是沒有什麽差異的。所以實際上不是距離造成的壹個大小差異,而實際上完全是視覺上的壹個差異,因為中午的天空沒有可參照物,它就是壹塊白茫茫的天,而早晨的話,它有樹、房屋這些其它的壹些參照物。 不過,這種視覺誤差的形成還會不會有其它的原因呢?其實,幾乎每個人來之前就已經聽說了神奇古井會放大紙幣的傳說,這樣就先有了很強的心理暗示;並且還有人傳聞壹塊錢會變成壹百塊錢的大小。
《我們愛科學》雜誌社編輯楊道永:妳把壹元錢和壹百元放在壹起比較的話,妳會發現它從面值上是差別了壹百倍,但是從大小上只大了壹圈,妳如果把它放中間的話妳看,就大出這麽壹圈,實際上差別沒有那麽明顯。當妳聽說把壹塊錢變成壹百元的時候,妳的期待值會很高的,妳覺得把它放大了很多倍,實際上也就放大了百分之二十,放大了很小壹點。
恰恰是有了種種的機緣,雷臺古井的放大之謎才成為了跨越千年的巧合。那麽在我們生活當中有沒有其它的視覺誤差現象呢?這裏有兩個方框,看起來似乎右邊的比較大。然而,當我們將包圍右邊方框的同心圓去掉之後,就會發現它們其實是壹樣大的。
這個就是典型的錯覺。所以這個視力誤差很有可能也是導致人們覺得這個井有放大作用的壹個原因。雖然這個攝像機的標準鏡頭很接近於我們的生理角度。但恐怕它還是有壹些細微的壹些差別。因此,這個井之所以能夠放大錢幣,我們考慮來考慮去,請教專家,現在總結出了兩個,壹個就可能是空氣透鏡的緣故;再有壹個就是我們前面所說的視覺誤差。到底應該是哪個起到決定性的作用,我們現在暫時也無法給大家壹個很確定的答案。但是不過不管怎麽說,我們認為這絕對不是什麽神鬼現象,它肯定都是能夠用科學的方法來解決的。