古羅馬的玻璃杯,為什麼會從綠色變成紅色?

萊庫古斯杯在不同光線下呈現綠色與紅色。攝影:Chappsnet/Wikimedia Commons(CC BY 4.0)
萊庫古斯杯在不同光線下呈現綠色與紅色。攝影:Chappsnet/Wikimedia Commons(CC BY 4.0)

倫敦大英博物館收藏了一只相當特別的古羅馬玻璃杯。它大約有 1,600 年的歷史,高度不到 16 公分,杯身雕滿了人物與藤蔓。光是能保存到今天,就已經相當不容易。

但這只杯子最特別的地方,是它會隨著光線改變顏色。

當光線從正面照射時,玻璃呈現帶點乳白的翠綠色;如果把光源移到杯子後方,讓光線穿過玻璃,杯身就會透出鮮豔的紅色。兩種顏色差異之大,如果只看照片,可能還會以為是兩件不同的文物。

這個奇特現象讓科學家研究了數十年。雖然我們早已知道玻璃變色的原理,但要實際做出顏色相近的成品,仍然相當困難。

最近,英國雪菲爾大學(University of Sheffield)的研究團隊公布了一項新成果。他們成功製作出能夠穩定重現這種變色效果的玻璃,而且顏色比過去的嘗試更接近原作。

杯子上刻著一段古希臘神話

這件文物叫做「萊庫古斯杯」(Lycurgus Cup),製作於西元四世紀的羅馬帝國。它屬於古羅馬一種相當精緻的玻璃工藝,稱為「網籠杯」(cage cup)。

這類杯子的外層雕飾與內部杯壁之間有許多鏤空部分,只靠細小的玻璃連接。工匠必須從厚實的玻璃材料上仔細切削、打磨,才能完成這些複雜的圖案。

萊庫古斯杯的雕刻主題,來自一段古希臘神話。

傳說色雷斯國王萊庫古斯(Lycurgus)與酒神戴奧尼索斯(Dionysus)發生衝突,還攻擊了酒神的追隨者。其中一位名叫安布羅西亞(Ambrosia)的女子向大地之母求救,隨後被變成藤蔓,將國王緊緊纏住。

古羅馬工匠把這個場景刻在杯子上。國王被藤蔓困住,周圍還有酒神與其他神話人物。細看杯身,連人物的四肢、衣物與藤蔓交錯的位置都處理得相當精細。

有學者認為,杯子從綠色轉為紅色,可能象徵葡萄成熟、釀成葡萄酒的過程。這樣的解釋與酒神故事確實相當契合,但目前還無法確認當年的工匠是否真有這個用意。

至於這只杯子究竟是用來飲酒、照明,還是另有特殊用途,學界也有不同推測。

讓玻璃變色的祕密,藏在金與銀裡

萊庫古斯杯的變色現象,並不需要任何機關。關鍵就在玻璃本身。

科學家透過現代儀器分析,發現杯子裡含有極微量的金、銀奈米粒子。這些粒子只有數十奈米大小,肉眼根本看不見,卻足以改變光線穿過玻璃時的表現。

當光線從杯子後方穿過玻璃時,金屬粒子會吸收或散射特定波長的光,使紅色光相對容易穿透。因此,杯子看起來呈現半透明的紅色。

但從正面觀察時,我們接收到的主要是被反射和散射的光,杯子便呈現偏綠的顏色。

這種因光線照射與觀察方式不同而呈現兩種顏色的現象,稱為「二色性」(Dichroism)。

簡單來說,玻璃的成分並沒有改變,改變的是光線進入玻璃的方式,以及最後到達我們眼睛的光。

這項原理在今天已經不算陌生。科學家早在數十年前,就利用電子顯微鏡研究萊庫古斯杯內部的金屬粒子,逐漸釐清了它變色的原因。

不過,知道原因是一回事,想在熔爐裡做出相同效果,又是另一回事。

現代科學家也得反覆嘗試

2026 年 10 月,英國《衛報》報導,雪菲爾大學的 Lisa Hollands 博士與研究團隊,成功重製出顏色更接近萊庫古斯杯的變色玻璃。

Hollands 已經研究、製作玻璃超過 25 年。這次她與研究古羅馬玻璃的 Caroline Jackson 教授合作,參考相關考古研究與玻璃成分資料,試著找出適合的製作方法。

過程沒有想像中順利。

金、銀放進玻璃裡,不代表一定能出現理想的顏色。研究團隊必須仔細控制原料比例、熔爐條件與氧氣含量,讓金屬在玻璃內形成適當大小的粒子。

玻璃需要在超過攝氏一千度的高溫下熔融,而不同的製作條件都可能影響最後的結果。為了找出合適的配方,Hollands 嘗試了不同種類的熔爐與原料,甚至試過加入糖。

經過反覆調整,團隊終於製作出在反射光下呈現綠色、透射光下呈現紅色的玻璃,也找到了可以重複製作的方法。

其實,早在 1960 年代,研究人員就已經成功製造過具有類似變色效果的玻璃。這次值得注意的進展,是研究團隊讓兩種顏色更接近萊庫古斯杯,並改善了製作結果的一致性。

參與相關研究的考古材料學者 Ian Freestone 指出,古代玻璃的顏色可能受到熔爐條件影響,甚至連玻璃放在爐內的哪個位置,都可能造成差異。

這也讓人更好奇:1,600 年前的羅馬工匠,究竟是怎麼控制這些條件的?

研究團隊目前完成的是具有相似變色效果的玻璃材料,並沒有重新製作出一只完全相同的萊庫古斯杯。英國玻璃藝術家 Elliot Walker 也利用這種材料創作了新的雕塑,預計於 2026 年 11 月在雪菲爾展出。

古羅馬人真的懂奈米科技嗎?

萊庫古斯杯常被拿來當作古代奈米科技的例子。畢竟,今天的科學家已經確認,它的變色效果確實與金、銀奈米粒子有關。

但古羅馬工匠是否知道這些微小粒子的存在,目前沒有證據可以證明。

我們也不清楚,當年的製作方法究竟是經過長期摸索而逐漸成熟,還是在某次燒製過程中意外發現,再由工匠嘗試重現。

兩種可能性都值得考慮。古代工匠不需要先理解現代物理學,也可能透過觀察原料與燒製條件,逐漸掌握某些材料特性。另一方面,從現存文物的稀少程度來看,這種玻璃顯然也不是當時隨處可見的普通製品。

我們現在有電子顯微鏡、精密儀器與材料科學知識,能夠分析那些古人看不見的奈米粒子,也逐漸找到了重現變色效果的方法。

可是,當年的工匠究竟知道多少、試過哪些配方,又是如何製作出這只雕刻如此精細的玻璃杯?這些問題至今仍然沒有完整答案。

我想,萊庫古斯杯吸引人的地方,除了它能從綠色變成紅色,還有這段我們不太了解的製作歷史。

下次再看到這只杯子的照片,我大概會更想知道:當年那位工匠究竟試了多少次,才做出眼前這件作品?


參考資料

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