你已經是一隻成熟的兔子了,趕快亮起來吧!_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-02-05 21:25
原創:中科院物理所
錦裏開芳宴
蘭缸豔早年
縟彩遙分地
繁光遠綴天[1]
又是一年元宵佳節,值此大地回春之際,想必大家都在滿懷欣喜地等待着花市燈如晝。眾所周知,元宵節是我們國家一個十分重要的傳統節日,在這一天,人們通常會有吃元宵(湯圓)、賞花燈、猜燈謎等活動。此外,有些地方還會傳承一些更多美好的習俗,比如舉行廟會、舞龍舞獅等慶典。

那麼現在,首先就請大家一起,深呼吸,懷着喜悦的心情,開啓今年各地“精妙絕倫”的花燈大賞。


“千燈萌兔” | 匿名
最近自貢國際恐龍燈會舉辦得如火如茶,這個集聚傳統色彩與科技感的騎魚兔也是非常受歡迎(見者今年“🐇”飛猛進)。

北京南宮旅遊景區 | 圖源網絡
接下來請出二號選手,出場也是十分的驚豔,瞧瞧這堅實的臂膀,魁梧的身姿。“我就是超級無敵霸王兔(龍?實在不行鴨也可以)!”

廣州越秀公園 | 圖源網絡
三號選手一看則是內斂了許多,一個似欲拒還迎,一個則是昏昏欲睡。

北京世園公園 | 圖源網絡
這位則更是富含現代科技感,月宮呆累了來地球旅遊順便做個兼職的宇航兔你怎能不愛。

福州主題燈會 | 圖源網絡
美呆了,你永遠難以拒絕兩隻手都比✌的火紅modern兔。

武漢光谷步行街 | 圖源網絡
春天到了,該搬磚了,工作不易,保持圍笑。
即便如此,從古至今,兔子燈都是一個十分重要的存在。因為兔子象徵着機敏聰慧,兔子花燈到的地方就會把吉祥和好運送到那裏。所以,進來看兔子花燈是必要的,把福氣送到更是兔子(和小編)的心意。

那就請出我們今天的主角(兔子:沒錯,不是我)——這魅力非凡的花燈!
無花燈 不上元
作為一種受歡迎的傳統手工藝品,花燈代表着中國傳統文化的精髓。元宵節點花燈的傳統源於中國古代的祭祀習俗,起源於漢朝。當時人們認為點亮花燈可以驅走黑暗,帶來好運和幸福。後來,這個行為逐漸演變成了一個慶祝元宵節的民間傳統。現在,點花燈已成為元宵節不可或缺的傳統活動,代表着對美好生活和未來的祝福和嚮往。
除了過節時候點亮的花燈,燈籠家族的成員那可太多了,一些常見的就包括:膠囊燈籠、玻璃燈籠、紙燈籠;同時,也有一些特殊的燈籠,比如走馬燈、氣球燈籠、LED燈籠等等。
走馬燈 VS LED燈
走馬燈是一種中國傳統玩具,通常由紙條和輪軸組成,通過點燃內部的燈芯來製造出不斷變換的視覺效果。它是通過熱氣上升產生的推力實現的,具體來説就是熱空氣上升,冷空氣由下方補充進入,產生空氣對流,從而推動輪軸旋轉,並帶動與輪軸相連的各種圖像轉動產生環狀的動態效果。走馬燈是一種中國傳統玩具,通常由紙條和輪軸組成,通過點燃內部的燈芯來製造出不斷變換的視覺效果。它是通過熱氣上升產生的推力實現的,具體來説就是熱空氣上升,冷空氣由下方補充進入,產生空氣對流,從而推動輪軸旋轉,並帶動與輪軸相連的各種圖像轉動產生環狀的動態效果。

走馬燈 | 圖源網絡
當然,要想產生較高温度,我們可以想到,白熾燈通過熱輻射將電能轉化為熱能(本職發光效率低,發熱倒是很擅長),同樣可以達到“走馬”的效果,但是現代人已經可以利用微型電機來直接實現自動旋轉了。
至於LED燈籠,聽這名字就知道是現代科技下的產物。它是一種用LED(發光二極管)製成的裝飾燈。LED的原理是通過使電流通過半導體材料,從而產生光。當電流流過LED時,半導體材料中的電子和空穴結合,釋放出自發輻射的熒光。LED可以高效地將電能轉換為光能,並且生產成本較低。因此,LED燈籠可以長時間使用,而且省電。

平常見的路燈旁邊的大多就是LED燈籠 | 圖源網絡
花燈:可不僅僅是扎糊畫亮
在古代,元宵節花燈通常是用紙、竹枝和油製作的。人們會剪出紙片形狀後粘在竹枝上,再用油點燃,這樣的燈被稱為“燭燈”,它們通常是成串的,是為了形成藝術性的圖案。按照手藝人的説法,做花燈講究的就是一個“扎、糊、畫、亮”。這些工藝因製作花燈的類型和複雜度而異,但通常都是製作花燈所必需的。就算是現在製作材料和製作方法有了很大的改進,整體思路也仍然大都一致。
首先來説這個“扎”,就是先要製作一個花燈框架,一般來説可以用竹板或鐵絲、塑料製作。
在古代,人們往往削竹子,烤竹子來扎燈籠的骨架。烤竹子使得竹子內部的纖維受到熱脹冷縮的影響,導致竹子的結構發生變化,從而達到彎曲的效果。最後用水拂拭竹子的表面使之冷卻定型,這樣的話自己想要的骨架形狀就可以完美呈現了。
這是為什麼呢?
如果我們利用透射電鏡觀測竹子的纖維形態並且測定其X射線衍射特性[2],就會發現,經過加熱後的竹材,其結晶度會隨温度的升高而增加。結晶度是指固體中結構有序的程度,我們可以認為它是影響物質硬度、密度、透明度等的重要因素。與此同時,經過加熱處理後的竹纖維的長寬比會隨之增加,竹子的彈性模量(作為材料剛度的表徵指標,它是衡量任何材料彎曲或拉伸難易程度的度量,彈性模量越大,其抵抗形變的能力就越強)也會隨着温度的升高而增加。這樣的話,竹材的可用性經過烘烤之後能夠大大提高也就不足為奇了。
烤竹子可是一種常見的手工技藝,民間手藝人可以熟練地製作出各種彎曲的竹製品。另外,火烤竹子除了塑形,還有殺青的功能。新砍下來的青竹(含有水分)容易變質,火烤殺青可以使竹子表面更加光亮,竹節也因為脱水收縮而更加緻密。

是這麼烤嘛?
回到當代,我們知道,塑料優點眾多:它輕便易攜帶運輸、柔韌性好、耐腐蝕而且生產成本低廉,使其成為大量生產的理想材料,當然其對於環境的破壞也同樣值得重視。它的出現則讓人們天馬行空的思維更加不受限制,這也是文章開頭能與君共賞那些“巧奪天工”花燈的不二功臣。
“糊”指的是使用彩紙、布料或其他裝飾材料裝飾花燈外殼。
“畫”則是根據生產者的意願來給花燈外表添加圖案或者各種樣式,這兩步在很大程度上決定着花燈的美觀程度。
古代花燈的燈罩通常是用紙製作的,有些還會使用木材或其他材料。這些燈罩通常是半透明的,允許光線通過,但又有一定程度的遮光效果。當光入射到透明或半透明材料表面時,一部分被反射,一部分被吸收,還有一部分可以穿透過去,這種現象稱為光的透射。當然啦,燈罩也會考慮到一定的裝飾性,比如上面會出現彩繪或浮雕。

花燈上的彩繪 | 圖源網絡
彩繪是一種通過在物體表面塗上不同顏色的塗料或塗層來創造色彩效果的技術。它包括一些光學原理以及色彩學原理。具體來講的話,我們能看到明亮的花燈這個行為涉及燈罩表面反射光線的反射原理、光線穿過燈罩時的折射原理以及燈罩吸收部分光線的原理。
至於色彩學原理:要想呈現出五顏六色的花燈景緻,製作過程中就要用到三原色原理,我們知道,紅、綠、藍三原色組合可以產生全部的可見光譜。
而浮雕是一種雕刻技術,它通過調整物體表面的凹凸程度來創造出立體效果。花燈上的浮雕是基於光的透射原理(光線到花燈表面時,一部分光線會反射,一部分會穿過並繼續傳播,這種光線穿過其表面的現象稱為透射)和視覺欺騙原理來實現立體效果的。
視覺欺騙是指人類視覺對於物體形狀、大小、顏色、深度等特徵的判斷存在誤差,這種誤差導致了視覺的錯覺[3]。比如説,當物體的陰影與周圍環境不一致時,人類視覺會誤認為物體發生了形狀變化,這就是陰影錯覺;而當物體的邊緣被其他物體遮蓋或有虛幻的邊緣時,人類視覺會誤認為物體有立體效果,這就是視差錯覺。
視覺欺騙是由多重因素導致的,它受我們觀看者心理、所處物理環境、視覺系統特點等的影響。綜合下來,這就是我們能看到花燈上的圖案有稜有角、栩栩如生、立體感十足的原因啦。

花燈上的浮雕圖案 | 圖源網絡
終於到了最後一步——“亮”,也就是點亮花燈。古代花燈的燈芯通常是由蠟燭或油燈提供照明,蠟燭和油燈都是通過燃燒蠟或油來產生光的,因為蠟或油中含有可燃物,燃燒過程中,蠟或油與氧氣反應產生熱和光,但會出現一些不利狀況,燃燒過程中會釋放出大量的有害物質,如二氧化碳,一氧化碳,煙霧等,對環境和人體健康造成不好的影響。此外,古代元宵燈會的舉辦也會構成一些火災隱患,如《明實錄》中就有記載:“壬子夜,午門外燈山火,有倉卒不及避而死者。”[4]
到了現在,各種光源的出現,使得花燈變得越來越美輪美奐,同時也會更長久更安全。
暮暮朝朝,傳統工藝在社會發展中不斷更新,從前花燈裏點的是蠟燭,現在卻被電子燈芯代替,但永遠不會變的就是花燈所帶給我們的美好祝福以及我們心中對於美好的希冀與嚮往。
接漢疑星落
依樓似月懸
別有千金笑
來映九枝前[1]
明月當空,燭影長留。不管身處何方,只要在今夜此時望向那五彩繽紛,便是莫大的幸福。

參考文獻:
[1]盧照鄰, 《十五夜觀燈》.
[2]Shangguan, W., Gong, Y., Zhao, R. et al. Effects of heat treatment on the properties of bamboo scrimber. J Wood Sci 62, 383–391 (2016).
[3]Optical illusion.
[4]昔日如何鬧元宵