故宫红墙上不仅有“宫女幻影” 还有“科学美影”

故宫是明清两代的皇家宫殿，“红墙黄瓦”是故宫留下的经典印象。其中，红墙是指紫禁城内的宫墙，其外观多以红色装饰。红色有阳光、温暖、热情、欢乐等多种美好的含义，是中华民族的首选颜色，所以也叫中国红。故宫的红墙呈现出瑰丽瑰丽的审美意境，具有独特的视觉美感。不仅如此，关于故宫红墙本身的色彩运用、建造手法甚至传说都包含着丰富的科学内容。

从光学角度来看，在可见光谱中，红色的波长最长，也就是说它的衍射能力最强，即使在能见度较低的环境中也能被注意到，而故宫的大红墙非常容易成为突出的标志。此外，红色波长的特性使得这种颜色在视网膜上成像时比其他同等大小的物体产生更大的视觉效果。其他科学研究表明，人类视网膜中存在大量对红色敏感的锥形感光细胞，因此红色成为人们容易识别的颜色。所以故宫红墙的颜色会给人留下深刻的印象。

故宫红墙的选材和建造也是科学的。从结构上看，故宫的宫墙主要由砖墙芯、底灰(浆)和盖灰(浆)组成。我们看到的中国红属于盖灰。雍正朝《大清会典二》卷九十五载“外用红粘土，内用石灰”，说明石灰是红墙底灰的主要成分，红粘土是顶灰的主要成分。清代工信部编《工程做法》五十三卷对红墙盖灰的材料构成有较为明确的规定：“刷红膏，每平方尺用十棒一号红粘土，糯米四倍，白矾二片”。其中，“一号红土”是颗粒较细、颜色较深的红土，“斤”与“斤”相通，“江米”为糯米，“禾”为体积单位，1禾等于0.1升。以上三种材料的实际工程配比一般是先将红粘土、糯米、明矾按100: 7.5: 5的重量比混合，再与水混合后涂抹在宫墙上作为宫墙的表层。

科学研究表明，氧化铁(Fe2O3)是故宫红粘土的主要成分，着色能力强，在大气和阳光下稳定，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性。为了让中国红更牢固地附着在宫墙上，聪明的古代工匠将糯米和明矾混合成红墙。糯米的主要成分是淀粉，可以形成吸引人的空间网格，对石灰底层的大小和形态有很好的调节作用，有利于晶体的致密，从而有利于红土对底灰的粘附。明矾、别名明矾、钙矾石等。由明矾石(硫酸铝钾的一种矿物)加工精制而成。明矾与石灰混合形成钙矾石，其固相体积膨胀在一定程度上补偿了砂浆的干燥收缩，有利于提高砂浆的抗压强度、耐水性和抗冻融性。大米、明矾等材料和头号红粘土的巧妙运用，使故宫的红墙呈现出中国红的靓丽色彩，可保存数年。

故宫红墙里有很多传说，最著名的是90年代的《宫女魅影》。一些参观故宫的游客说，他们在闪电期间看到了红墙上的“古代宫女”形象。从材料科学的角度来看，Fe2O3以两种形式存在：-Fe2O3和-Fe2O3。红墙罩灰的主要成分为-Fe2O3，性质稳定。但在雷雨天，闪电会产生少量的氢气，-Fe2O3和氢气会发生还原反应生成Fe3O4。Fe3O4与氧气在高温下发生氧化反应，可生成-Fe2O3。-Fe2O3具有磁记录功能，是磁带的重要材料之一。在古代，宫女在红墙行走时，如果碰巧遇到雷电天气，雷电与磁场的相互作用会在红墙表面产生-Fe2O3，使得红墙上记录了“宫女幻影”。这个过程类似于磁带在电磁场作用下保存的视频和音频的磁信号。一百年后，在红墙上的灰烬依然保存完好的前提下，很有可能在雷雨天游客来访时，闪电和磁场会再次相互作用，让红墙上记录的“宫女幻影”重现。这个过程类似于磁带的磁信号，在电磁场的作用下还原视频和音频。所以可以认为“宫女幻影”并非没有科学依据，有发生的可能。

需要注意的是，故宫红墙抹灰层(底灰、罩灰)的基本目的是保护砖墙核心不受风化。但抹灰层与墙芯的粘结强度有限，往往几年或几年后就会脱落，需要工匠重新抹灰。因此，墙面抹灰是故宫古建筑日常维护的重要组成部分，600多年来几乎没有中断过。游客看到的“宫女幻影”的红墙，不用重新粉刷就能完好保存数百年，也是难得一见。

由上可见，故宫的红墙不仅具有浓厚的审美和历史文化氛围，还能体现古代工匠对建筑材料的科学应用，体现出杰出的建筑智慧。