噴水洗魚是壹種類似於今天臉盆的古代銅盆。盆內雕有四條魚,盆上緣兩側各有壹對耳片。耳朵的設置方便提魚洗,但它還有另外壹個作用,就是手掌摩擦時會發出嗡嗡的聲音,就像用弓拉弦壹樣,所以人們叫它二弦。這種洗魚有個特點,就是裏面有水的時候,用手摩擦兩根弦,除了嗡嗡作響,還能從盆裏噴出壹股水柱,在水面上形成波浪,非常神奇。噴水洗魚在杭州、大連、重慶等地的博物館仍可見到(見戴念祖《噴水洗魚起源的初步研究》,《自然科學史研究》,第1983期,第1期)。
噴水洗魚的起源還不確定。洗作為壹種盛水的容器,很早就出現了,周朝就有了。在漢代之前或之後,洗滌是壹種常見的器具。但到目前為止,還沒有資料證明在漢代或漢代以前發現過洗水噴的現象。另壹方面,已發現的漢洗或周洗都沒有“二弦”,與後來的噴水洗魚有很大區別。誠然,技藝高超的人可以用手搓這種沒有兩根弦的洗,也可以使內水面呈現有規律的水流,甚至噴水,但這畢竟是在熟悉了洗魚噴水的現象後,刻意研究而成的。漢代以前或以後,人們可能很難想到這壹點。
還有漢洗刻的魚。宋福王寫的《博古圖》卷二十壹曾記述漢代壹幅雙魚洗,並說明古人為何以魚為飾,說該洗以兩條魚為飾,筆畫古樸,真有中國特色。而魚和水都需要東西,所以都是用魚洗,漢代的蔣氏嘗過雙鯉的吉祥。那時候還挺高的,只好用來優雅了。“由此可見,漢洗上的雕魚主要起裝飾作用,與噴水功能無關。而後世的噴水洗魚上描繪的魚頭,在摩擦兩根弦時與噴水柱壹致,顯然是熟悉噴水洗魚摩擦現象的古人經過仔細觀察後的刻意之舉,不再是單純的裝飾。這類物體的出現,是古人發現洗魚噴水現象的重要依據。
在宋代的文獻中,有壹些可能與噴水洗魚有關的記載。例如,王明清的《蕩前錄》第三卷提到了兩件金末石重貴贈送給遼朝的寶物,其中包括壹個瓷盆。“畫壹對鯉魚,它就會像生命壹樣跳躍,沒有它就被遮蓋了。”我們知道,水射流洗魚器在摩擦時,由於受迫振動,洗魚器中的水噴湧而出,就像被裏面的魚攪動壹樣,與《蕩秋千前》中的描述非常相似,所以基本可以斷定該裝置是水射流洗魚器。
宋朝發生了什麽?在《春竹文姬》第九卷中,他引用了《陸亭雜記》,也提到了石重貴贈送給遼主的魚盆,但說是木制的。如雲:“魚盆為木盆,方圓二尺長,內有木紋,且為二魚形,滿鱗五寸長。如果把水儲存起來,雙魚就會浮現出來,它就會變成壹條真正的魚;滿身是水,就像壹條木紋的魚。至今人鑄銅為洗,名雙魚者用其遺。”“隱湧”似乎是指摩擦開始時出現的水線;“變成真魚”是指摩擦進行到壹定程度,水柱噴出,就像壹條魚真的在水中噴水壹樣。這樣的描述應該用向魚噴水來解釋。但報價中說是木盆是錯誤的,因為木盆由於震動很難有噴水的效果,傳世之物也確實不是木質的。
這裏需要強調的是,引文中提到,“至今人鑄銅為洗,名雙魚者用其遺。”它清楚地講述了水射流銅洗的起源。什麽?我生活在北宋末年。當時,江蘇句容有人會用噴水的方法制作青銅魚洗,這源於楚謹皇帝的瓷魚盆。它的名字最初叫盆,後來叫銅洗或者雙魚銅洗。後來從描繪雙魚發展到描繪四魚,說明人們對洗魚振動的認識加深了。因為噴水洗魚最基本的就是噴四個水柱,四個水柱四條魚,構思巧妙,充滿了藝術美。
需要註意的是,在《秋千前》和《春竹的故事》的描述中,並沒有提到需要有人用手去搓。這是因為記錄的疏忽還是其他原因?比如瓷盆,本來就不是噴水魚洗,而是根據某種光學成像原理制作的。這裏我們做壹些分析。也在《春竹·文姬》第九卷,為什麽?它還描述了壹個瑪瑙廣口瓶,說廣口瓶“圓而幹凈,沒有雕刻的線條”,它的主人“用來儲水和註入硯臺。因為閑硯,裏面有壹條鯽魚,長長的,遊起來很可愛。意思是我從池子裏的水得到的,我不覺得有什麽不同。如果以後懷疑,就把它放在池塘裏,用剩下的水測試壹下,魚就再也見不到了。水滿了,突然冒出壹條魚,用手壹抓,終於可以把隱形的身體抓起來。”這裏說的瑪瑙罐,在《透鏡成像》壹文中已經分析過,認為是根據光學原理制作的。可以看出瑪瑙壇子有兩個特點:壹是無水時無魚,註水後才能看到魚,主要是增加其神秘性;另壹個特點是,雖然引文中也提到了“可愛的遊泳”和“突然上升”等字眼,但總體上給人壹種靜止的感覺。這是因為人們看到的是魚的形象,自然感覺不到碗裏的水在波動。反倒是前面說的雙鯉瓷盆是“畫雙鯉保活”,原來雕的是雙魚。加水後的“雙魚若隱若現”“如生命般跳躍”,讓盆中滿是波浪。這種效果只能是機械作用造成的,不是光學成像造成的,所以我們認為這壹段的描述是關於水射流洗魚的。
洗魚可以噴水。原因是什麽?這當然和人的手摩擦引起的洗滌震動有關。研究人員發現,洗滌的振動屬於平板振動,是壹種類似於圓柱平板的規則振動。手和兩根弦之間的摩擦導致洗滌周壁振動。手與兩根弦的摩擦是洗滌振動的激發源,通過摩擦賦予洗滌外周表面能振動。由於手掌與兩根弦的接觸,始終處於振動節點的位置。兩根弦對稱分布在洗滌中心,所以兩根弦摩擦產生的洗滌振動只能是偶數節線(如4、6、8節線)的振動。振動情況如圖2所示。
當洗滌物的四周墻壁振動時,它拍打洗滌物中的水,迫使水和諧地振動。在洗滌的波腹處,水的振動也是最強的,甚至由於波腹的拍打而噴出水柱,在水面上形成定向波。在洗滌的振動節點處,水不振動,水花停在節點線上,氣泡和水滴也停在這些不振動的水面線上(如圖3)。這樣,通過手動搓洗的兩根琴弦,在洗滌中的水面上形成規則的波紋分布和水柱噴射。
水是魚洗振動的載荷,水量的多少也影響魚洗振動節線的形成。因此,為了使魚洗產生不同量的波浪和水花,需要適當控制註水量。根據浙江博物館的水射流洗魚,註入洗魚量為9/10、7/10、1/2的水,會使洗魚分別產生4、6、8個駐波,即洗魚分別以4、6、8節振動。其中四個節點的振動是洗魚的基頻振動,激起的水柱最高,水花最大。
魚洗振動時,通過觀察水面的波紋分布,可以看到不振動的水面的節線,從而推斷出壁洗的節線位置。這樣噴水洗魚就讓彎盤的震動看得見了。這的確是科學史上的壹大發明。當然也可以用幹燥的細砂代替水,這樣觀察效果更好。
需要指出的是,類似噴水洗魚的器具在我國少數民族中也有發現。摯友搜集了大量清代資料,編著了《清代稗子鈔》壹書,其中有壹本叫《李藏古苗王銅壺》。原文如下:
“古州城外的河街上有個陳順昌,花了兩千塊錢從苗人手裏買了壹個銅鍋,重十多斤。在水中儲冷水,搓耳朵,即發出類似風琴的聲音,如蘆笙,如吹牛的喇叭,其聲響亮,裏面聽得見。鍋裏的冷水像開水壹樣冒泡,濺得很高。水面被八邊形包圍,中心不動。傳言是古苗王的遺物。壺有大有小,全身綠色,雙耳有魚形紋。回到李後,大笑道
這段話大概是歷史上最早清晰全面的噴水洗魚器具記錄,描述了器具的形狀:形似平底鍋,重十余斤,上大下小,雙耳有魚形紋;這也顯示了它的聲學性能:摩擦耳朵會發出很大的聲音,這種聲音可以傳播到壹英裏以外。噴水性能與聲學效應有關,這在以往文獻中是前所未有的。銅鍋的聲學性能好是肯定的,不管有沒有誇張成分。聲音大說明它振動性能好,振動性能好有強大的噴水功能。下面對銅鍋噴水性能的描述證明了這壹點。“水面被八邊形包圍,中心不動”這句話說明作者看到的銅鍋的振動模式是八節點線振動。特別需要指出的是,這段話明確提到銅鍋源於苗族。“傳聞是古苗王遺物”,可見苗族同胞對這壹器的珍惜;“黑綠”說明流傳已久。值得壹提的是,苗族同胞很久以前就做出了噴水性能這麽好的銅鍋。
我不知道如何上傳圖片。可以看看參考資料,裏面有。