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建筑结构丨北京故宫巨石搬运之谜大揭密

2015-09-13  来来永胜

  北京故宫旧称紫禁城。于明代永乐十八年(1420年)建成,建成后3月即失火烧毁,20年后重建。是明、清两代的皇宫,两代24位皇帝在此处理政务和生活起居的地方。如此庞大的建筑需要耗费无尽的人力物力,在当时生产力和科技水平极其低下的情况下,如何运输大量的建筑材料,比方说巨大的石块,确实是一个难解之谜,引起了很多人的思考。

建造北京故宫的巨石是从70公里之外的采石场搬运而来的

  据英国每日邮报报道,目前,科学家最新研究揭晓了建造北京故宫的巨石是如何搬运70公里的,15世纪中国明代工人利用道路冰面泼水作为润滑剂,有效地实现巨石搬运。


故宫巨石搬运之谜:“冰道+水膜”


  北京故宫使用的巨石据说多达数万块,其中最大一块是摆放在保和殿后面的、上面雕九条游龙的重约300吨的大石雕。明代的文献记载表明,车辆和旱船在建造紫禁城运输大石过程中都曾被使用过。不过直到16世纪末的车辆只能运输最重约95吨的东西,所以百吨以上的巨石是如何搬运70公里的?

  北京大学和美国普林斯顿大学的专家认为,工人在人造路径上每隔500米挖掘小型水井,便于冬季抽取井水倾倒在冰面上,起到润滑剂的作用。


  工程师评估称,移动巨石将产生大量的摩擦力,中国明代工人利用了不同搬运方法,其中包括使用滚木,工人曾利用该方法移动大量原石制造古代石碑。但是他们计算显示,在冰面上滑动巨石,并倾倒水起到润滑,是最有效的搬运方法。



图解冰面上搬运巨石的原理,在普通冰面上搬运123吨巨石需要338人,而在冰面上泼热水起到润滑作用,仅需46人便能搬运


  研究小组指出,600年前中国北京的冬季气温较低,足以在道路上结成冰,但是寒冰并不能成为水和木制雪撬底部之间的良好润滑层,尤其是在冰层道路表面搬运巨石。他们认为,在冰层上倾倒足够的热水,将使冰面保持液态水,并帮助工人很容易在道路上滑动雪橇。


  工程师计算显示,不使用热水,一块重123吨、9.3米长的巨石需要338人搬运,但是使用热水润滑冰面道路,仅需要46人便能将同样重量的巨石移动。这项研究报告发表在最新出版的《美国国家科学院院刊》上,他们指出原木在道路上滚动的摩擦系数为0.2-0.4,然而使用冰水滑动方法,摩擦系数仅为0.02。


  此外,浩大的工程以及建筑材料都为稀世珍宝,光是准备建造「紫禁城」的材料就花了11年左右,使道路结冰花了28天。拥有600年历史的「紫禁城」于1406年开始建造,于1420年完工。


设计者也许另有其人
  

  至于建造紫禁城的建筑师究竟为何人?目前流传最广的说法,设计「紫禁城」的建筑师是明代一位杰出的匠师蒯祥,但在那个时代,工匠的社会地位不高,虽说初建时有几百万人的建筑大军,实际上留下姓名的却屈指可数,至于设计者是谁,就更成了历史之谜。


  历史浩如烟海,湮没了多少秘密。关于蒯祥是故宫设计者之说,也有很多让人怀疑的地方。曾任故宫博物院古建部高级工程师的于倬云先生认为,年纪轻轻的蒯祥进京时,宫殿的修建已是热火朝天的关键时刻,不可能这个时候才开始设计。真正的设计者是名不见经传的蔡信。故宫博物院古建部的研究员李燮平也质疑说,1417年故宫初建时,蒯祥只有不到20岁,无论从年龄还是资历来看,都难以胜任设计整个工程。蒯祥的贡献应主要体现在正统那次的重建工作。

  于倬云提到的蔡信,是南直隶武进(今江苏省常州市武进)人,其生辰年月如今已无法考证,但民间流传下一个他参与故宫设计的故事。据说,当时朱棣将建造宫殿的任务交给了工部尚书宋礼。建皇宫得先有图纸,宋礼就找到了蔡信,让他设计。那蔡信也有两下子,很快交出了答卷。宋礼一看设计图,非常满意!新皇城比元朝时略向南迁;各大宫殿,依中轴线,左祖右社,十分规整;又开凿南海,堆砌景山。整个设计方方正正,稳稳当当,象征大明长治久安。宋礼不放心,还亲自实地考察了一番,确定这个设计创意十足,且操作不难,于是报呈皇帝。朱棣也不懂设计,只是一听说新皇宫里有九重宫阙、9999间半房屋,顿时心花怒放。传说天宫才有1万间房屋。皇宫比天宫只少半间,既表明了皇权的威严,又显示着人间帝王的谦虚。于是痛痛快快地批准了蔡信的设计方案。1973年,专家们还为此专门做过统计,结果发现故宫实有8707间房。

  另有专家提出,故宫的设计人应该是杨青。但他留下的资料更少,只知道是一名瓦工,据说连杨青这个名字都是朱棣赐的。 
  还有人综合以上几种说法,认为在故宫初建时,蔡信、杨青都起了很大作用。但当时二人年事已高,所以在蒯祥进京以后,由于他年轻力壮,参与过南京宫殿的设计与建造,又善于计算和绘画,故而主要的设计与建造工作由他来完成,其地位和作用也就由此凸显出来了。  
  李燮平研究员认为,宫殿的建造归根到底还是由朝廷官员来把关、决策,无论是蒯祥,还是蔡信、杨青,其实只是负责木、石、绘等具体工种而已。
  故宫是中国古代宫殿艺术的集大成之作,也是世界上最宏伟的宫殿建筑群之一。大批工匠、百姓为此付出了极大心血,甚至牺牲了无数人的生命,可惜都湮没无闻了。对于今天的我们来说,故宫更像是几百年前建筑家们的一次“集体汇报演出”,是中华民族集体智慧的体现。


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