"海市蜃楼"的形成原因是?

光的折射

光的折射显现

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海市蜃楼，简称蜃景，是一种大气光学现象。当光线经过不同密度的空气层，发生显著折射或全反射时，把远处景物映显在空中、海面或地面，从而形成各种光怪陆离的奇异景象。对于海市蜃楼成因，现代科学已有完备解释，但是在古代，人们对之有什么样的认识呢？

海市蜃楼以其奇异的景观，引人注目，因而很早就被人们所发现，并记录了下来。《史记·天官书》说：“海旁蜃气象楼台，广野气成宫阙。”《汉书·天文志》也有类似说法。后世对海市蜃楼进行观察和记载的人员更多，有关古籍比比皆是。从而为我们得以窥视大自然昔日的风貌，留下了可信的记录。

但是，我们的目的不在于此，我们所关心的是，古人究竟是如何解释海市蜃楼的形成原因的。综观古人有关论述，他们的认识主要可分为五类（参见王赛时，“中国古代对海市蜃楼的记载与探索”，《中国科技史料》，1988年第4期）。

一类是蛟蜃吐气说。蛟指传说中的蛟龙，蜃指海中一种蚌蛤。这种说法在汉晋书中常可见到，是古代的传统观念，信奉者很多。例如《博物志》即曾提到，“海中有蜃，能吐气成楼台。”后世文人引述这一说法者甚多。古人缺乏相应的科学知识，提出这种解释是可以理解的，而且此说隐喻海市蜃楼与水有关，并非没有一点合理成分。但无论如何，它毕竟是一种虚构的学说，经不起时间的检验。人们经过长期观察与研究，逐渐对这种说法产生了怀疑。宋朝苏轼有《登州海市》诗，内容为：

“东方云海空复空，群山出没空明中，荡摇浮世生万象，岂有贝阙藏珠宫？心知所见皆幻影，敢以耳目烦神工。”

这里描述了海市蜃楼景观，指出它是幻景，“岂有贝阙藏珠宫”一句特别说到蜃气不能成宫殿。沈括《梦溪笔谈》也详细记述了登州海市蜃楼情景，最后指出：“或曰蛟蜃之气所为，疑不然也。”正是在对海市蜃楼不断观察和研究过程中，蛟蜃吐气说逐渐被人们放弃了。

另一类是沉物再现说。此说依据桑田变海理论，认为由于岁月变迁，某些城池、物体沉沦于地下或海中，没有散开，一旦遇到合适条件，它们还会在原地显现出旧时风貌来。明代郎瑛《七修类稿》卷四十一云：

“登州海市，世以为怪，不知有可格之理。第人碍于闻见之不广，故于理有难穷。观其所见之地有常，而所见之物亦有常，又独见于春夏之时，是可知也。古云桑田变海，安知海市之地，原非城郭山林之所？春夏之时，地气发生，则于水下积久之物而不散者，熏蒸以呈其象也。故秋冬寂然，无烟无雾之时，又不然矣。观今所图海市之形，不过城郭山林而已，岂有怪异也哉！”

郎瑛是从桑田变海的学说和海市蜃楼多发生于春夏之时的观测经验出发提出这一主张的。他认为“春夏之时，地气发生”，把沉积于水下城池物体的像携带了出来。清钱泳《履园丛话》卷三谈到高邮湖市，也有类似看法：“按高邮湖本宋承州城陷而为湖者，即如泗州旧城亦为洪泽湖矣，近湖人亦见有城郭楼台人马往来之状。因悟蓬莱之海市，又安知非上古之楼台城郭乎？则所现者，盖其精气云。”这些解释，从今天科学的观点来看，当然是不能成立的，但它毕竟是古人为探究海市蜃楼成因所做的一种猜测，有它自己的推理依据，不可简单视其为荒唐。

再一类是风气凝结说。此说认为海市蜃楼是自然的风和海上的气凝结而成。明徐应秋《玉芝堂谈荟》卷二十三说：“海市，海气所结，非蜃气。”叶盛《水东日记》卷三十一说：“海市惟春三月微微吹东南风时为盛。……其色类水，惟青绿色，大率风水气旋而成。”陈霆在《两山墨谈》卷十八中说：“城廓人马之状，疑塘水浩漫时，为阳焰与地气蒸郁，偶尔变幻。”阳焰，指在日光中浮动的水气和尘埃。这些说法把海市蜃楼的形成与气的作用联系，摆脱了传统神化的圈囿，向科学的边缘迈进了一步。古人没有空气密度的概念，也不知道光线通过不同密度的空气会发生折射，因而不可能提出科学的海市蜃楼成因理论。他们能提出风气凝结说，已经不容易了。

还有一类是光气映射说。此说主张海市蜃楼是大气与日光映射所致。明王士性在《广志绎》中描述了他对海市蜃楼的了解：“近看则无，止是霞光；远看乃有，真成市肆。”他已经将海市蜃楼的形成与光的作用相联系了起来。而陆容在《菽园杂记》卷九中则进一步明确提出了这一学说：“登莱海市，谓之神物幻化，岂亦山川灵淑之气致然邪？观此，则所谓楼台、所谓海市，大抵皆山川之气，掩映日光而成，固非蜃气，亦非神物。”这种解释，把气与光联系了起来，比起风气凝结说来，又前进了一步。

最后一类是水气映照说。明末方以智在其《物理小识》卷二“海市山市”条讨论过蜃景，说：“泰山之市，因雾而成，或月一见。……海市或以为蜃气，非也。”张瑶星曰：“登州镇城署后太平楼，其下即海也。楼前对数岛，海市之起，必由于此。每春秋之际，天色微阴则见，顷刻变幻。鹿征亲见之。岛下先涌白气，状如奔潮，河亭水榭，应目而具。”揭暄在方以智、张瑶星这些描述基础上，提出了水气映照说。他注解《物理小识》此条说：

“气映而物见。雾气白涌，即水气上升也。水能照物，故其清明上升者亦能照物。气变幻，则所照之形亦变幻。”

揭暄提出这一见解，与他的形象信息弥散分布说（参见本书相关篇目）分不开。他认为，“地上人物，空中无时不有”，其形象信息遍布于空中，“空中一大镜，水沤窗隙，则转映之小镜也。”即水面窗孔等，可以将散布于空气中的地面物体的形象映照出来，水气与水性能一样，因此也能照出物来。被水气照出的物，就是海市蜃楼。揭暄、游艺在《天经或问后集》中，对水气映照说做了更清楚的说明：

“水在涯埃，倒照人物如镜；水气上升，悬照人物亦如镜。或以为山市海市蜃气，而不知为湿气遥映也。”

揭暄等提出的水气映照说，距近代科学所认识到的海市蜃楼成因理论，相去还远。但与古代其他学说相比，则最为科学。揭暄等解释的是上现蜃景。我们知道，在海洋上，由于海水蒸发以及冷水流经过等因素影响，会使得海面上大气形成上暖下冷的逆温现象，这加剧了空气层的下密上稀，这时上面密度小的空气层的确就像一面镜子一样，将远处的景物反射出来，形成海市蜃楼。所以，揭暄等人的理论在某种程度上来说是比较接近于近代科学的认识的。

中国古代对海市蜃楼成因的解说，除此五类之外，尚有其他一些说法，但都没有达到近代科学的认识水平。19世纪中晚期，系统的西方光学知识逐渐传入我国，其中对海市蜃楼的解说建立在光的折射知识基础之上，与近代科学的认识相一致，为我国科学界所接受。至此，我国传统的海市蜃楼成因学说，也就最终只剩下其永久的历史价值了。