兵马俑
在之前的文章
失传两千年的“汉紫”出现于现代超导实验，古代令人心惊的黑科技
中，我们介绍了一种在2000多年前的古代中国曾被广泛使用的人工合成颜料，因它超乎想象的先进性，被国外研究学者命名为“中国紫”以示敬意，它就是——硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6）。
兵马俑 颜色复原
要知道，这种颜料在自然界无法天然存在，而现代的人工制备则是在1980年代的超导实验中，它作为实验的副产品偶然被获得。
但超出现代人想象的是，这种超高难度的合成颜料却曾经在近3000年前的春秋战国（起点公元前770年）至东汉末期（终点公元220年）这长达近千年的历史中，被中国古人广泛使用，而且在今天也已经出土了大量使用此种颜料的文物（在后文会详细介绍）。
但自从东汉末年黄巾起义之后，这种人工合成颜料便彻底消失在了人类历史的长河中，直到1987年美国科学家在超导实验中，意外获得了作为副产品的硅酸铜钡。至此，这种消失近2000年的合成物质，又充满戏剧性地出现在世界上。
然而，这也给全世界的物理学界和考古学界带来了更大的困惑，在2000年前的春秋战国和秦汉时期，这种颜料究竟是被如何被人工合成制备的？成为至今尚未被破解的历史谜题。
在之前的文章中，受篇幅所限，我们无法对很多其中的细节进行过多描述，只是对一些研究专家的推测观点做了简单提及，由此给很多读者形成了误导，很多人在评论区就简单断定这是古代炼丹术士无心插柳柳成荫的结果，是完全偶然性的意外产物。
今天的文章，就试图对这种颜料的现代复刻实验进行简单介绍，展示这种合成物质背后所需要的设备条件、实验设计、温度控制等，在于向读者表明，古代的硅酸铜钡制备，或许在起点上是偶然性的产物，但能获得广泛应用，必然在具备成熟的制备手段的前提下才得以实现，时至今日依旧无法破解，就在于在制备实践上的很多要素，不应该也不可能是古人所能够具备的，这才是最大的谜题。
在开始介绍之前，首先就关于“中国紫”（也称“汉紫”）的考古现状作简要陈述：
第一、 “中国紫”存在多种的同分异构体。
我们介绍的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6），这被称作“中国紫”的合成颜料，实际上不是单一的，而是存在一个在分子式相同、化学结构不同、制备难度相近，且在颜色上相邻的古代颜料系列，主要存在以下几种：
1、被称作“中国蓝”的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi4O10），也被称作“汉蓝”，这种颜料曾在秦陵兵马俑上广泛使用，并被检测确认。同时在河南省宝丰县廖旗营汉代墓葬和新郑市战国晚期墓葬也曾经被发现这种颜料的存在；
2、被称作“中国深蓝”的硅酸铜钡（化学式BaCu2Si2O7），这种颜料最早曾在2002年位于山东省济南市章丘圣井镇寨子村南部的西汉济南国王刘辟光危山汉墓中出土，其中陪葬的诸多土陶器的彩绘颜料中，就发现了极为丰富的“中国深蓝”；
3、被称作“中国浅蓝”的硅酸铜钡（化学式Ba2CuSi2O7），这是一种研究人员为破解硅酸铜钡合成条件而进行的模拟复刻实验中，根据调整反应物配比而生成的新颜料，目前尚未在考古中出土。
第二、硅酸铜钡（BaCuSi2O6）在秦汉时使用范围极广。
根据现有的考古发现，作为紫色颜料使用的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6），在春秋战国至东汉末年这长达近千年的历史中，存在着较为清晰的兴起、发展、繁盛及湮灭的历史脉络。
首先在我国甘肃礼县曾出土最早使用这种颜料的料珠，大约是在春秋初期，但彼时使用量极少，只在少量料珠的颜料中发现；
到了战国时期， “中国紫”及“中国蓝”的颜料体系更加丰富，而且被广泛使用在了诸如八棱柱及少数贵族的墓葬装饰上；
到了秦汉时期，中国紫的颜料应用范围达到顶峰，诸如秦陵兵马俑的8000多兵马俑、秦代的宫殿壁画、西汉时期大量墓室壁画、土陶彩绘、陶俑彩绘等等，均检测出极大量的“中国紫”和“中国蓝”及其他各色颜料的使用痕迹；
兵马俑上的“中国紫”
但在东汉中后期，紫色合成颜料的使用骤减，在东汉灭亡之后，中国紫颜料的使用也基本绝迹。
直到1980年代的超导实验中，紫色硅酸铜钡再次被发现，其中近两千年的人类历史中，再无这种颜料的合成及使用记录。
第三、考古发现证明，古人已经完全掌握这种颜料的制备，而并非仅靠偶然性获得。
考古证实，至少在秦汉时期，我国古人已经完整掌握并熟练控制了“中国紫”（BaCuSi2O6）的制备方法和制备手段。
主要依据在于，这种在自然界无法天然存在的化学合成颜料，其应用范围已经广泛存在于秦汉几百年间在宫殿壁画、兵马俑装饰、墓葬绘画、陶器彩绘等社会生活的多个方面，当前的考古成果已经证实这一点。
这样庞大的使用量足以证明，古人在制备手段和产量上已经完全做到可控，否则如果像此前专家所推测的这种颜料只是偶尔作为炼丹术士等在炼化丹药过程中的意外副产品，根本不可能提供如此大的产出量，也不可能会有如此广泛的使用范围。
丹炉
现在困扰考古学界的问题在于，很难相信秦汉时期的古人竟然可以熟练掌握制备它的手段，因为在现在学者复刻制备过程的实验中，其难度依然让实验需要在现代化试验和检测设备的帮助下，经过反复调整才能获得成功。
二、古代合成硅酸铜钡(CaCuSi2O6)的难度
迄今为止，只有三种人造颜料已经全世界公认是出现于工业社会以前，他们分别因发现地而被命名为“埃及蓝”、“中国紫”和“中国蓝”、 “玛雅蓝”，但它们的化学成分却不尽相同，通过比较或许更能够突出“中国紫”——硅酸铜钡(CaCuSi2O6)在制备上的难度。
“埃及蓝”主要成分是硅酸铜钙(CaCuSi2O6)，被认为是由古埃及人合成的最早的人工颜料，后来大约在于公元700年左右失传，直到很久以后这种技艺被此前掌握的意大利人根据文献重新恢复，因此它也常常被称作 “庞贝蓝”，但这种颜料的合成相比于“中国紫”要容易很多，主要是在原料铜的获取和实验控制要简单得多，而在温度控制上相对于“中国紫”也更低且更容易控制。
古埃及浮雕上的蓝色
“玛雅蓝”则是一种广泛存在于古代美洲的玛雅人壁画、陶器和雕像上的一种天蓝色颜料，这种颜料在哥伦布发现美洲之后的16世纪突然神秘消失，后来19世纪30年代在古巴地区发现仍有使用，最终在1931年奇成伊札(Chichen Itza)地区的庙宇中被重新发现。
但相比之下，“玛雅蓝”无疑是三种当中最简单的一种，它主要由有机物和无机物混合组成，主要成分是野青树树叶中提取的靛蓝和一种名为坡缕石的黏土，只有极少量的矿物质参与其中，所以在合成上要简单得多。在玛雅文明中，“玛雅蓝”最常见的使用场景是用于献祭，受害者在被当作祭品前，全身会被涂上这种颜料。
玛雅蓝
如果看过梅尔吉布森2006年的电影《启示录》，其中就有一段近乎完美地展现了“玛雅蓝”在献祭中的使用场景。
对比之下， “中国紫”的合成难度相较于前两者恐怕是地狱级的难度指数。这主要体现在以下几个方面：
第一、合成“中国紫”最大的困难在于钡（Ba）的参与和反应。
要知道，钡是一种化学性质十分活泼的金属，在自然界中并不存在钡的单质。实际上，即便是现代化学对于钡的了解也是非常滞后的。直到1774年它才被首次发现，并被确认为一个新元素，而且要到1808年电解法发明后，人们才重新正确认识了“钡”，并最终把它分类为金属元素序列。
元素周期表中的钡
在自然界，钡最常见的形式是以重晶石（硫酸钡）和毒重石（碳酸钡）等矿物形式存在。然而要合成作为紫色颜料的硅酸铜钡（BaCuSi2O6），钡的参与不可或缺，但要做到却难度极大。甚至在今天研究学者模拟制备“中国紫”的过程中，在现代化学仪器的加持下，仍然需要极其小心的进行反复实验，经过反复的调整和重试才能获得完美的实验产出
例如，2012年由北京科技大学、中国文化遗产研究院联合瑞士苏黎世大学无机化学所共同进行的“中瑞科技合作计划项目—中国古代硅酸铜钡颜料研究”课题研究，它们采用当时最先进的德国高温电炉作为实验设备，力图完美复刻古代中国人的制备方式。
实验使用石英粉作为硅源，使用铜绿和氧化铜作为铜源，使用硫酸钡、碳酸钡和氧化钡作为钡源，同时使用氧化铅作为铅源，模拟制备出三种古代人造硅酸铜钡的颜料，试图复刻中国紫（BaCuSi2O6）、中国蓝（BaCuSi4O10）和中国深蓝（BaCu2Si2O7）的实验，并将其成果撰写成为《中国古代人造硅酸铜钡颜料模拟制备研究》发表于中国国家博物馆馆刊。
在实验中，中国紫的制备难度系数之大超出了实验者的最初预料，它不仅需要完备的高温催化设施、以及反复调整的化合物比例作为钡的来源，同时需要使用氧化铅或者碳酸铅作为催化剂，并且配合碳酸钠作为助熔剂，才最终成功实现了“中国紫”的制备。
炼化
但此次的实验，虽然成功复刻和实现了此种颜料的合成，但其中涉及的化学实验设备、实验方法、甚至实验设计，都被认为远远超出了古人所可能理解和掌握的范围。通过实验，专家高度怀疑，中国古人在古老的炼丹术和青铜冶炼技术上，可能积累了远远超过今人想象的化学提炼技术和思维范式，但可惜的是这些知识在东汉末年的频仍战争中全部散失亡佚。
第二、合成“中国紫”的另一个困难在于温度的控制。
根据相关实验，埃及蓝的合成试验温度大约在800~900℃，而“中国紫”的试验温度，最高可达近2000℃，同时要求对温度的控制做到精准，只有这样才能在实验中将重晶石（硫酸钡）和毒重石（碳酸钡）中的钡置换出来，并有效参与硅酸铜钡的合成，而对于这样高的温度条件，以及在这样高的温度条件下古人通过何种方式进行观测，实验人员显然也无法给出明确的解答。成功的复刻实验，虽然合成了想要的最终物质——硅酸铜钡（BaCuSi2O6），但对于古人在当时的条件下，究竟是如何做到的仍然需要很漫长的破解之路。
当然，就像在之前的评论区里一样，虽然专业的研究学者费尽心思花费数十年时间都未能得出具有说服力的结论，但在评论区总有“聪明人”用键盘就能言之凿凿地轻松破解这样的“千古谜题”。
