APP 近日，多個網(wǎng)友拍攝到奇妙一幕：陽光照射熏香的煙霧，出現(xiàn)夢幻的紫色。這幕“生紫煙”景象是千多年前“詩仙”李白詩句“日照香爐生紫煙”（《望廬山瀑布》）的生動體現(xiàn)?！锻麖]山瀑布》是小學(xué)學(xué)生必學(xué)必背的古詩之一，詩中關(guān)于“生紫煙”的原因，由于涉及較深的傳統(tǒng)文化知識和物理知識，老師教學(xué)時往往跳過，甚至有老師解釋應(yīng)該是白煙，李白可能因為欣賞瀑布太久眼花看成紫色的緣故。
網(wǎng)友實拍“生紫煙”現(xiàn)象（視頻截圖，圖源見水?。?/p>
其實，此詩是李白細心觀察后所寫，詩中“生紫煙”景象不但合乎科學(xué)事實，還有深刻的文化內(nèi)涵。要解釋這一切，得先從光的傳播說起。
瑞利散射 藍色天空
學(xué)過初中物理的人都知道，太陽光通過同種均勻介質(zhì)時沿直線傳播，反之傳播方向就會發(fā)生改變。由此，太陽光進入成分復(fù)雜且不均勻的大氣層后，會跟空氣分子、塵埃、氣溶膠等介質(zhì)相撞，從而產(chǎn)生散射。與直射、反射、折射、衍射等一樣，散射也是一種光學(xué)現(xiàn)象。
太陽光在大氣層中的散射分為兩種情況：當(dāng)它遇到直徑比太陽光波長小的空氣分子時，會進行選擇性散射，其散射強度與波長相關(guān)，這種散射叫分子散射；當(dāng)它遇到直徑比波長大的塵埃、氣溶膠（大氣中懸浮的固態(tài)或液態(tài)微粒的總稱，如霧、煙、霾）等物質(zhì)時，一定范圍的光波會全部被散射（即無選擇性散射），這種散射叫米氏散射。
光的散射示意圖（視頻截圖）
分子散射里，散射強度和光波長的四次方成反比關(guān)系。換言之，光的波長越短，散射越強，反之亦然。這個規(guī)律是二十世紀初英國物理學(xué)家瑞利發(fā)現(xiàn)的，所以分子散射又叫瑞利散射。
瑞利散射可以讓天空呈現(xiàn)出不同的顏色。眾所周知，太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光混合而成的復(fù)色光。其中波長最長的是紅光，通常約650nm（納米）；波長最短的是紫光，通常約400nm（納米），藍光次之，通常為450nm（納米）。由于瑞利散射的影響，太陽光經(jīng)過大氣層時，其中的紅光由于波長較長，散射較少，因此穿透力更強，通常能夠穿透大氣抵達地面；而紫光和藍光由于波長較短，散射較多，穿透力很弱。秋高氣爽或雨過天晴，大氣中的塵埃和氣溶膠較少，陽光在大氣分子強烈的瑞利散射下，藍光和紫光散射到四周甚至布滿天空，而人眼對藍色更加敏感，對紫色感覺次之，所以天空看起來呈蔚藍色。
太陽光光譜 （圖源：中國科普網(wǎng)）
舉個例子來形象地解釋紅光和藍紫光的瑞利散射。假設(shè)身高2.0米的紅光和身高1.5米的藍紫光同時從太空出發(fā)，向地球上跑，經(jīng)過到處都是高約0.5米“石頭”的大氣層時，紅光腿長，可以輕松跳過；紅紫光腿短，只能改變方向跑。由于“石頭”太多，紅紫光要多次改變方向，最終讓人感覺布滿天空。
光的散射強度曲線圖（圖源：中國科普網(wǎng)）
值得一提的是，瑞利散射也被運用到交通指示燈上。用紅光作指示燈，是因為大霧彌漫的天氣里，紅光可穿透霧氣，更容易被司機或行人看見，從而減少事故的發(fā)生。
詩中原由 據(jù)實分析
瑞利散射讓天空看起來很藍，這種現(xiàn)象是否與“日照香爐生紫煙”有關(guān)呢？
這得結(jié)合《望廬山瀑布》所描述的景象來解釋。
詩中的“香爐”是指廬山西北的香爐峰，因峰頂尖而圓，形似巨大的香爐而得名。清晨時分，在金色陽光的照耀下，香爐峰升起陣陣紫霞，如同煙霧一般，甚是美觀。
由此可得出以下三條結(jié)論：一是“紫煙”不是煙，而是紫色的光霞，與網(wǎng)友拍攝的熏香紫煙如出一轍；二是當(dāng)天天氣很好，少云少霧，空氣中顆粒狀介質(zhì)少，所以發(fā)生的是瑞利散射，如果當(dāng)天有霧或多云，空氣中有較多較大的顆粒狀介質(zhì)，那么陽光會因米氏散射呈現(xiàn)出白色，詩句也只能是“日照香爐生白煙”；三是由于香爐峰高聳入云，地形復(fù)雜，氣流易形成渦旋或湍流，陽光照進它們時，不斷產(chǎn)生散射，紫煙效果進一步加強，容易被人觀察到。
水墨畫《望廬山瀑布》（圖源：中國風(fēng)動畫網(wǎng)）
有人會問，既然瑞利散射讓香爐峰上呈現(xiàn)波長較短的藍光和紫光，而人眼更易感受到藍光，那李白為何不寫成“日照香爐生藍煙”呢？答案主要有兩方面。一是很可能是李白觀看瀑布時，由于特殊的地理環(huán)境和氣候條件，香爐峰上氣流分子的直徑和紫光的波長差不多，所以散射光中紫光最強，散射最多，很易被人看到。二是相對天空而言，香爐峰距離觀察者更近，更易看到紫光。網(wǎng)友近距離拍攝到紫色為主的熏香煙霧，也是這個道理。
傳承文化 情感交融
盡管“日照香爐生紫煙”有合理的科學(xué)解釋，也有網(wǎng)友攝影佐證，但很多去過廬山和看過廬山瀑布的人都沒見過“生紫煙”的景象。那為什么李白要把極難看到的景象寫進詩里呢？
這得從李白的個性及中華傳統(tǒng)文化說起。李白被譽為“詩仙”的原因之一，就是他是個修道之人，追求像神仙一樣的生活。這種追求體現(xiàn)在諸多詩歌之中。紫色是道家最推崇的祥瑞之色，成語“紫氣東來”就是明證。相傳，春秋時，函谷關(guān)令尹尹喜夜觀天象，見有紫氣從東而來，不久，道家創(chuàng)始人老子（李耳）果然騎著青牛到函谷關(guān)。后來，人們便用“紫氣東來”比喻吉祥的征兆，沿用至今；用“紫煙”表示紫色瑞云之意，比如著名的《游仙詩》（東晉·郭璞）里就有“赤松臨上游，駕鴻乘紫煙”的句子。
老子“紫氣東來”到函谷關(guān)（圖源：國畫網(wǎng)）
追求仙道的李白遙望廬山瀑布，見香爐峰頂煙霧繚繞，恍如仙境，詩興大發(fā)。對他而言，不管是藍煙、青煙還是其它煙，既然是仙氣，那用“紫煙”自是恰當(dāng)，更何況他細心觀察后還真看到紫色的煙霞。
由此可知，“日照香爐生紫煙”巧妙借用自然現(xiàn)象來解釋傳統(tǒng)文化，使這一景象成為科學(xué)和文學(xué)相結(jié)合的典范。這也告訴我們，科學(xué)不一定是枯燥的，同樣充滿詩意和美感。
才華橫溢的李白不但沒眼花，反而觀察得很仔細，用心地寫進詩里。一千多年后，通過網(wǎng)友近距離拍攝紫色熏香煙霧的事實，我們不僅更深入理解“日照香爐生紫煙”的本質(zhì)，還從中感受到科學(xué)與藝術(shù)的交融之美。
參考文獻：
1.論文《李白<望廬山瀑布>絕句“偽作說”析論》，作者邵杰，《殷都學(xué)刊》2018年第1期
2.論文《廬山文化遺產(chǎn)旅游競爭力評價研究》，作者孫瑾，《中國地質(zhì)學(xué)》2020年第2期
3.論文《光的散射現(xiàn)象及研究進展》，《電波科學(xué)學(xué)報》2018年第5期
作者：魏德勇
廣東深圳市作家協(xié)會會員
