走进天坛，你第一眼看到的，多半是屋顶那片深蓝。

有人以为那是刷上去，其实它是烧出来的。工匠们看似炼丹的工艺，其实是在进行化学实验。

一般人家的陶瓦，是用黏土烧成的，表面往往不上釉，颜色朴素，是我们常见的青灰色。而天坛的瓦，则是珍贵的彩色琉璃瓦。琉璃瓦的釉，可以看作一层含铅硅酸盐玻璃，主要原料是二氧化硅、铅粉和氧化铝。再掺进铜、铁、钴这些金属离子，调成不同的釉料配方。

在常见氧化气氛下，铜多显绿色，铁多显黄褐色，钴稳定显蓝色。它们在将近一千度的高温下熔融，冷却后颜色就被封在里面，阳光一照，自带滤镜。不只是为了好看，这层釉比防晒霜还耐造。风吹雨打六百年，它还在闪闪发亮，都是因为平整光滑的釉层表面反射太阳光。古人摸索出，让釉料更闪的办法是加高折射率的材料，比如氧化铅，俗称黄丹。为什么选它？因为古代没法轻松烧到现代那种高温，氧化铅的熔点只有八百多度，还能让釉面更平滑光亮，省火又省心。

古代陶工还靠经验解决了热膨胀匹配。简单说，釉层和瓦坯冷却时得一块儿收缩，不然就容易开裂。所以他们先把泥坯烧一遍定型，再上釉烧第二次。温度、配比全靠手感控制，把物理和化学的平衡都掌握在一炉火里。

颜色的变化还跟火候、空气流动和助熔剂有关。比如铜这个家伙，在不同环境下就爱变脸：在氧化气氛中，铅含量较高的时候，多显翠绿；如果减少铅的比例，加入含硝酸钾调节釉料，那么就从以铅为主的铅釉，变成了碱釉，这种环境里铜离子更容易形成明亮的孔雀蓝。

黑色釉更复杂，得靠铜、锰、铁、钴一起上阵。

天坛那种深邃的蓝，就是钴在硝酸钾的加持下，烧出来的极致色调。

烧的时候也得看火光、看烟气，判断氧气够不够。古人没有电脑监控，他们的仪表盘就是火焰的颜色、釉流动的速度，靠的全是眼力、经验和一点点玄学。

有意思的是，不同颜色的釉还得用不同等级的铅粉。比如深色釉用杂质多的天然铅粉，也就是碳酸铅，浅色釉得用纯净的黄丹，就是氧化铅，这是因为深色釉能掩盖杂质带来的微小色差，而浅色釉对杂质非常敏感，需要用更纯净的原料，以防被污染。连成本控制，都暗藏化学智慧。

在中轴线的秩序里，颜色不只是好看，还要遵循礼制，正如故宫是尊贵的黄，祈年殿是象征苍穹的蓝。古人用火和矿物，化学配方和烧成工艺，真的把天烧在了屋顶上，这可谓是真正的“炉火纯青”！

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：希卡石板修复小组

审核：北京交通大学建筑与艺术学院 副教授 刘捷

常州大学材料科学与工程学院材料化学系 教授 博导 冯宇

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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