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东方文捷 2020-11-11

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建筑史上的科学奇迹

现存最早的工程图

大量文物、史料表明：我国有3 000年以上的工程制图史。我国古代春秋末期鲁国史官左丘明所著的《左传》中就有对夏代初期按图形在鼎上铸造百物形象的记载；《尚书》中也有关于“周代初期周公建造周城的时候已经有平面位置图”的记载。随着秦始皇统一中国，大兴土木，工程制图得到了很大的发展。但由于年代久远，古代许多工程图大多已流失。

1977年，在河北平山县战国时期的中山王墓内，出土了一块刻着一幅古代墓域建筑规划平面图的长方形铜板，长94cm、宽48cm、厚1cm。这个平面图制作精细，以1∶500的比例画了堂、宫、门、中宫垣、内宫垣等图形，并详细注明它们之间的距离尺寸。图的中心部分用“尺”计量，外围用“步”计量。图上的划线、符号、铭文用金银丝铸成。该图采用正投影法，制图的方位为南朝上、北朝下，与现代的上北下南相反。据考证，这是中山王墓的建筑工程平面图，制图年代为公元前323~公元前309年，是世界上现存最早的完整工程图。

名传天下的都江堰

美丽富饶的成都平原被人们称为“天府”乐土，从根本上说，这是李冰父子修建都江堰的功劳。

这个距今2 200多年的水利工程，使“蜀人旱则借以为溉，雨则不遏其流，水旱从人，不知饥馑。”

都江堰位于成都平原西部灌县的岷江上。大家都知道，岷江是长江的一条支流，发源于四川西北部。岷江的上游是高山峡谷，并水流湍急，并挟带大量沙石，一到成都平原，地势平缓，流速也随之减缓，沙石就沉积下来，日积月累，淤塞河道。每逢夏季雨水季节，由于河床抬高，水就会泛滥成灾，暴发洪水。雨季一过，枯水季节又会造成干旱。在这种不是洪水就是干旱的情况之下，早期的人们很难发展农业生产。

都江堰水利工程

为了彻底治理岷江的水患，开发好西蜀，公元前256年，秦昭襄王任命很有才干的李冰为蜀郡守。民间传闻，李冰“能知天文地理”，是一个杰出的科技专家，同时也是一个勤政爱民的地方官。

李冰到达蜀地之后，在其子二郎的协助之下，广泛招集有治水经验的人，然后对岷江的地形和水形进行了实地勘察。经过充分的研究和论证，李冰决定开建都江堰水利工程。

在战国时期，科技还不发达，营建都江堰这么浩大的水利工程有着诸多困难，李冰凭借自己的聪明才智，克服了许多困难。例如要凿穿玉垒山，因为当时还没有炸药，难度非常大，李冰就让人们把木柴堆积在岩石上，放火点燃，岩石被烧得滚烫，然后再浇上冷水，岩石就在急骤的温度变化中炸裂了。又例如在水流湍急的岷江中，修筑堤堰十分困难，石块很容易被水冲走，李冰就让人从山上砍来竹子，并编成竹笼，里面装满鹅卵石，竹笼层层叠放在一起，这样就不容易被冲走了，分水堤也就修筑起来了。

李冰依靠当地人民群众，克服了各种困难，终于筑成了一座集防洪、灌溉、航运功能于一体的综合性水利工程——都江堰。

都江堰由鱼嘴、人字堤、飞沙堰、宝瓶口、内外金刚堤和百丈堤等构成，是一个有机的整体。其中鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口作为都江堰渠首的三大主体工程，是整个工程的核心。

鱼嘴，又叫“都江鱼嘴“或”分水鱼嘴”，因其形如鱼嘴而得名。它昂首于岷江江心，将岷江一分为二。西边叫外江，俗称“金马河”，是岷江的正流，主要功能是排洪；东边沿山腰的叫内江，是人工引水渠，主要功能是灌溉。鱼嘴的设置非常巧妙，不仅能够分流引水，而且能在洪、枯水季节起调节水量的作用，这既保证了灌溉，又防止了洪涝灾害。

飞沙堰，又叫“金堤”或“减水河”，因其具有泄洪排沙功能而得名。它长约180米，主要功能是把多余的洪水和流沙排入外江。飞沙堰的设计高度能使内江多余的水和泥沙从堰上自行溢出，若遇特大洪水，则自行溃堤，洪水沙石也可直排外江。“深淘滩，低作堰”是都江堰的治水名言。深淘滩是为了避免河道淤塞，保证灌溉。低作堰则为了恰到好处地分洪排沙。

宝瓶口，是前山伸向岷江的长脊上人工开凿而成的控制内江进水的咽喉，因其形似瓶口且功能奇特得名。宝瓶口宽20米，高40米，长80米。它是自流灌溉渠系的总开关。内江水流经宝瓶口后通往干渠。

这三大主体工程，虽看似简单，却包含着系统工程学和流体力学等处于当今科学前沿的科学原理，它所蕴藏的科学价值备受人们推崇，连外国水利专家看了整个工程设计之后，都惊叹不已。

都江堰，作为全世界迄今为止年代最久、唯一留存的以无坝引水为特征的水利工程，以其千载传承的科学性和实用性，当之无愧成为水利工程史上的一座丰碑。

阿房宫的建筑成就

阿房宫是秦朝著名的宫殿建筑，闻名古今。

秦始皇统一六国之后，决定在渭水南岸建造宫殿以显示帝王的显赫与尊严，其前殿就是阿房宫。相传阿房宫的建筑极尽奢华之能事，朝廷动用大量财力与物力，终于将它建成。阿房宫的恢宏壮观让世人震撼，杜牧在《阿房宫赋》里这样描写道：“覆压三百余里，隔离天日”，“一日之内，一宫之间，而气候不齐”。这种建筑恐怕真是后世所有宫殿都无法比拟的。

阿房宫建筑的宏大豪华，直接反映了秦始皇的穷奢极欲，也加速了秦朝的覆灭。当时民谣就说：“阿房，阿房，亡始皇!”最终，阿房宫被项羽一把火焚毁，据说大火整整烧了3个月。

新近的考古证据表明，阿房宫其实并未建成，因此项羽也就无从焚烧。考古发现前殿现场只有一堵墙，南墙还没建起来，勘探也没发现被火烧的证据。

阿房宫想象图

尽管阿房宫还没有建成，但是从这些遗址的夯土来看，我们也可以确定阿房宫的确是一项宏大的工程，其布局规划也确是大手笔。据发掘，阿房宫前殿遗址夯土台基东西长1 270米，南北宽426米，现存最高高度是12米，仅夯土面积就达541 020平方米，是迄今为止中国乃至世界历史上规模最为宏大的夯土基址。“法天则地”是秦代规划城市的一条重要原则。秦一统天下，那种霸气表现在建筑方面就是宏大的气势。阿房宫的规划从一个层面上反映出了秦代宫殿建筑的特色，其建筑气魄也深深影响着后世的宫殿建筑。

秦朝以及秦以后的西汉，宫殿建筑的主要形式都是高台建筑。这是一种夯土台与木结构相互结合的建筑形式。运用这种建筑形式，能够把若干个单体木构建筑聚合在一个阶梯形的夯土台之上。《三辅黄图》中记载了秦朝新宫、朝宫等庞大宫殿建筑群的状况。在关中地区，“离宫别馆，弥山跨谷，辇道相属，木衣绨绣，土被朱紫”。高台建筑已遍及山野。

西汉建都长安，其宫殿建筑继承了秦朝宏伟规划的气势并有所发挥。作为宫殿的主体建筑未央宫，居于都城西南部，宫城周长8 560米。其前殿台基南北长200多米，东西宽100多米，北端最高处竟达到20余米，真是恢宏壮观。未央宫加上长乐宫、桂宫、北宫等，构成了一个庞大的宫殿建筑群。这种以大宫殿群为中心，依朝宫主次而定位的布局，对后世建筑规划颇具启发性。

东汉定都洛阳，位于邙山与洛水之间，其宫殿建筑风格与西汉雷同，只是在布局之上更趋于规整。宫城位于都城的北半部，宫城之间有贯穿东西南北的主干道相连。

在建筑结构方面，西汉时期出现了木结构的多层建筑，拓展了建筑的室内空间，这种结构方式在东汉时期发展极快。

秦汉时期的宫殿建筑，其规模气势宏伟，让人折服；其规划布局科学，给人启发。这些都深刻影响到后世的宫殿建筑，并在我国建筑史上占据着举足轻重的地位。

充满秘密的秦始皇陵

出古都西安东行几十千米，可见一座像山一样突兀而立的巨大陵墓，这就是举世闻名的秦始皇陵。

秦始皇陵外观上有些类似金字塔，但它却非石质，而是用黄土夯成的。古埃及的金字塔是世界上最大的地上王陵，而我国的秦始皇陵则是世界上最大的地下皇陵。

秦始皇陵的修建伴随着秦始皇一生的政治生涯。从他13岁即位时起就开工建设，直到他死时还未竣工。秦二世继位后，又修建了一年才基本完工，历时38年，比胡夫金字塔的建筑时间还长8年；建皇陵动用人工近80万，几乎相当于修筑胡夫金字塔所动用人数的8倍。

秦始皇陵内景想象图

整个陵园工程的修建，大体上可分为三个阶段：第一阶段为陵园的初期阶段，从秦始皇即位到其统一中国。在这26年里，先后展开了总体设计和主体工程的施工，初步奠定了陵园的规模和基本格局。第二阶段为大规模修建阶段，从统一中国到秦始皇三十五年（公元前212年）。在这9年时间里，经过数十万人大规模的修建，基本完成了陵园的主体工程。第三阶段为最后收尾阶段，从秦始皇三十五年到秦二世二年（公元前212~公元前208年）冬，在这3年时间里，主要进行陵园的收尾和覆土工作。

整个陵园仿照秦都咸阳的布局，呈回字形，陵墓周围筑有内外两重城垣，其外城周长6 210米，内城周长3 870米。秦始皇陵用黄土夯筑而成，形成三级阶梯，状若覆斗，底部四方形，底面积约25万平方米，高115米。由于风雨侵蚀、人为破坏，现在封土面积约为12万平方米，高度为87米。

秦始皇陵背靠骊山，面向渭水，形成南面背山、东西两侧和北面三面环水的风水格局。这种“依山环水”的风水思想对后代建陵产生了深远影响，如西汉高祖长陵、文帝霸陵以及武帝茂陵都体现了这种思想。

秦始皇陵地下宫殿是整个建筑的核心部分，位于封土堆下面。人们相传秦始皇将其生前荣华全部带入地下。由于其入葬之后，墓穴始终无人能打开，人们对之格外好奇。在目前的考古发掘中，发现陵园以封土堆为中心，四周陪葬分布众多，内涵丰富，规模空前，数十年来出土的文物多达10万余件。考古发现地宫面积约18万平方米，中心点深约30米，发现有大型的石质铠甲坑、百戏俑坑、文官俑坑以及陪葬墓等600余处，还有被称为“世界奇迹”的兵马俑陪葬坑。

举世闻名的兵马俑就是在陪葬区发现的。1974年3月，骊山北麓农民打井无意间发现了兵马俑。兵马俑坑在秦始皇陵东侧1.5千米处，规模极其庞大，3个坑共2万多平方米，坑内共计有陶俑马近8 000件，木制战车100余乘以及青铜兵器4万余件。这3个坑以发现早晚为序，一号坑最大，东西长230米，南北宽62米，总面积14 260平方米，有俑马6 000余件；二号坑紧随其后，面积6 000平方米，有俑马1 000余件；三号坑最小，只有500余平方米，内有武士俑68个。3个坑皆按兵阵布置，三号坑是总指挥。这3个坑所展示的就是秦始皇的宿卫军。

兵马俑图

这些兵马俑，如真人真马一般高大，一个个造型生动，神情毕肖，在军事、服装、生活、建筑等诸方面为我们近距离对秦朝作出全面的考量提供了丰富的资源。兵马俑井然有序，气势磅礴，置身其中，能让人感受到一种强烈震撼，使人不禁想起秦始皇金戈铁马、横扫六国、威震四海的英姿和挥师百万、战马千乘的勃勃虎威。秦始皇兵马俑的发掘，让我们亲身感受到了大秦帝国的强盛。

由于秦始皇陵还存在太多的秘密，故尚未全面发掘，从历代史学家对其的描绘，我们可以“窥一斑而见全豹”。在这些记述中，时间最早、最具真实性的当属伟大的史学家司马迁撰著的《史记》。据《史记·秦始皇本纪》载：“始皇初即位，穿治郦山。及并天下，天下徒送诣七十余万人，穿三泉，下铜而致椁，宫观百官奇器珍怪徙臧满之。令匠作机弩矢，有所穿近者辄射之……”

从司马迁的记述中得知，秦皇陵地宫设施与地面宫殿一样，墓内地底见水，用铜加固，上置棺椁。文武百官依次排列，宫廷楼阁塞满了奇珍异宝。用东海捕到的“人鱼”炼油，制成蜡烛，用做陵中的“长明灯”。在墓室的地面和顶部，雕凿成天地山河，以水银为百川江河大海，以珍珠宝石镶嵌成天上的日月星辰。为防备盗掘，在墓道入口处，设有自动发射的机弩，若有人接近，触动机关，就会被乱箭射死。地宫中的大量水银易于挥发，产生剧烈的毒雾，盗墓者闻之胆寒。秦始皇死后，秦二世下令，皇宫内凡未生育的宫女嫔妃，悉数殉葬。为了防止泄密，所有参与墓内修造的工匠，全部被封杀于墓道之中。高大的坟丘上种上草木，像山一样雄伟壮观。

秦始皇陵是我国古代劳动人民智慧和汗水的结晶，它的发掘必将为研究我国古代的军事、服装、生活、建筑等提供丰富的资料。

宫殿建筑的典范——明清故宫

故宫气势恢宏、庄严华丽，是明清两代的皇宫，亦是我国古代宫殿建筑的扛鼎之作。

故宫又称紫禁城，紫禁二字系从紫微星垣而来。我国古代天文学家把天上的恒星分为三垣、二十八宿和其他星座。其中的三垣为太微垣、紫微垣和天市垣。紫微星垣(北极星)位于三垣的中央，是所有星宿的中心。紫，即为“紫微正中”，皇宫是人间的“正中”，“禁”是指皇宫大内，严禁侵扰。

故宫修建于1406年，工程的营建者是明代的永乐帝朱棣。朱棣曾在北京做燕王，对北京的地理有深刻的认识。

《明史》记载，修建故宫时征集了全国著名工匠10多万名，役使民夫达100万之多，整个工程历时15年，直到1421年才最后完成；此后又多次重建和扩建，但整体面貌保持不变。

故宫是一座砖木结构建筑，所用的建筑材料来自全国各地。木料主要来自京郊房山悬山中，也有部分来自湖广、江西、山西等省。汉白玉石料亦来自房山县。宫殿里砌墙用的砖，叫澄浆砖，是在山东临清烧制的；铺地用的方砖，叫做金砖，是在苏州烧制的。整个紫禁城用砖超过了1亿块。

施工所用的材料作工非常精细。譬如砌墙用的澄浆砖，是先把泥土放入池水中浸泡，经过沉淀，然后取出过滤后的细泥，最后才把细泥晾干做坯。还有就是砖块之间、石板之间的黏合剂，材料是煮过后捣碎的糯米和鸡蛋清，选用这种黏合剂，不仅黏力强，而且效果平整美观。

明清故宫

建成后的故宫占地面积72万平方米，内有房屋有9999间，外有高达10米的城墙(南北960米，东西760米)，四角各有一座屋顶有72条脊的角楼。在最外端，还有一条宽52米的护城河环绕四周。

故宫的建筑布局整体分为外朝和内廷两大部分。外朝是明清皇帝治理朝政的主要场所，以太和、中和、保和三大殿为中心，文华殿和武英殿分列两翼。内廷是皇帝处理日常政务和皇族后妃们居住的地方，一般称为“三宫六院”，主要包括乾清宫、交泰殿、坤宁宫、东西六宫以及御花园。

外朝三大殿是故宫中轴线上的主要建筑。三殿均建在汉白玉砌成的8米高的巨大平台上，台分三层，中上层台阶各9级，下层台阶21级，每层都有汉白玉栏杆围绕，总面积约8.5万平方米。太和殿也称“金銮殿”，是紫禁城的正殿，也是建筑群中最为高大的建筑。它高26.92米，东西面宽63.96米，南北进深37.20米。中和殿位于太和殿的后面，是一座亭子形方殿，高18.87米。保和殿为三大殿的末殿，屋顶为歇山式，高20.87米。

故宫建筑设计严谨，表明我国古代的木构建筑设计到明清时期已经非常的规范化和程序化。在这一时期，殿式建筑以“斗口”作为基本模数。每一个等级的各部分用料尺度是一定的。确定了斗口，就确定了各种尺度，大大简化了工程营建的程序。拼合梁柱构件技术也是这一时期的重大成果。通过小块木料的拼合组成可用的大木料，大大节省了工程用料。在建筑施工中，广泛采用了模型设计的方法，称之为“烫样”。

故宫是我国同时也是世界上现存规模最大、最完整的古代木结构建筑群。它是我国木结构建筑的典范。1987年，联合国教科文组织世界遗产委员会将其列为世界文化遗产。

气势恢宏的万里长城

修筑长城的历史可上溯到公元前9世纪的西周时期，周王朝为了防御北方游牧民族的袭击，曾筑连续排列的城堡“列城”以作防御。到了公元前七八世纪，春秋战国时期列国诸侯为了相互争霸，互相防守，根据各自的防守需要，在自己的边境上修筑长城，最早建筑的是公元前7世纪的楚长城，其后齐、韩、魏、赵、燕、秦等大小诸侯国家都相继修筑长城以自卫。这时长城的特点是东、南、西、北方向各不相同，长度较短，从几百千米到2 000千米不等。

气势雄伟的万里长城

公元前221年，秦始皇并灭了六国诸侯，统一了天下，结束了春秋战国纷争的局面。为了巩固统一帝国的安全和保证生产的安定，防御北方强大匈奴游牧民族奴隶主的侵扰，便大修长城。除了利用原来燕、赵、秦部分北方长城的基础之外，还增筑扩修了很多部分，“西起临洮，东止辽东，蜿蜒一万余里”，从此便有了万里长城的称号。自秦始皇以后，凡是统治着中原地区的朝代，几乎都要修筑长城。计有汉、晋、北魏、东魏、西魏、北齐、北周、隋、唐、宋、辽、金、元、明、清等十多个朝代，都不同规模地修筑过长城，其中以汉、金、明三个朝代的长城规模最大，都达到了5000 千米或10 000千米。但它们都不在一个位置上。从修筑长城的统治民族看，除汉族之外，许多少数民族统治中国的朝代也修筑长城。清朝康熙时期，虽然停止了大规模的长城修筑，但后来也曾在个别地方修筑了长城。可以说，自春秋战国时期开始到清代的2 000多年一直没有停止过对长城的修筑。

绵延万里的长城并不只是一道单独的城墙，而是由城墙、敌楼、关城、墩堡、营城、卫所、镇城烽火台等多种防御工事所组成的一个完整的防御工程体系。这一防御工程体系由各级军事指挥系统层层指挥、节节控制。以明长城为例，在万里长城防线上分设了辽东、蓟、宣府、大同、山西、榆林、宁夏、固原、甘肃等9个军事管辖区来分段防守和修缮东起鸭绿江、西止嘉峪关，全长7 000多千米的长城，称作“九边重镇”。

长城的防御工程建筑，在2 000多年的修筑过程中积累了丰富的经验。首先是在布局上，秦始皇修筑万里长城时就总结出了“因地形，用险制塞”的经验。2 000多年一直遵循这一原则，并成为军事布防上的重要依据。在建筑材料和建筑结构上以“就地取材、因材施用”为原则，创造了许多种结构方法，有夯土、块石片石、砖石混合等结构；在沙漠中还利用了红柳枝条、芦苇与砂粒层层铺筑的结构，可称得上是“巧夺天工”的创造，在今甘肃玉门关、阳关和新疆境内还保存了2 000多年前西汉时期这种长城的遗迹。

最具声学效应的建筑物——回音壁、三音石和圜丘

声学效应的应用有悠久的历史，如古代利用声音的反射、共振等现象，建造过一些特殊需要的庙宇、宫殿等建筑物。世界上现存的最具声学效应的建筑物是我国首都北京天坛公园的回音壁、三音石和圜丘。它们不但是我国古代最具声学效应的建筑物，也是世界上罕见的声学效果良好的建筑物。

回音壁是环护皇穹宇(安放祭天牌位的殿宇，建于明嘉靖九年即公元1530年)的一道圆形围墙，高3.7米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。皇穹宇位于围墙内北面正中，与围墙最近处仅2.5米。围墙磨砖对缝，整洁光滑，是一个优良的声音反射体，若是甲贴近围墙，面向墙壁小声讲话，距离较远的乙靠近墙壁可以听得很清楚，好象打电话一样。这是因为，声波的波长比围墙半径小得多，声波以束状沿着光滑的围墙墙面有规则地连续反射前进。

三音石是指皇穹宇台阶下一条白石路上向南数第三块白石板，正处于围墙内的中心。传说在这里拍一掌或喊一声，可以听到三响，所以此石板称为“三音石”。其实听到的声音不只三响，而是五六响。这是因为，在三音石上拍一掌或喊一声时，发出的声音向四周等距离地传播到围墙，被围墙同时反射回中心，于是人们听到了第一次回声。这第一次回声又向四周等距离地传播到围墙，又同时被反射回来，于是人们便听到了第二次回声。如此反复下去，可以听到不只三次回声，直到声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气完全吸收为止。

圜丘俗称祭天台，是明、清两代皇帝每年冬至日祭天的地方，始建于明嘉靖九年(公元1530年)，扩建于清乾隆十四年(公元1749年)。圜丘是一座露天的三层石造圆形高台，每层高台除东、西、南、北四个出入口外，四周都围有石栏杆。最高层距地面约5米，半径约11.4米，台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石，而且圆心处略高于四周，是一个从圆心向四周稍微倾斜的台面。当人们站在台中心说话时，自己听到的声音要比平时听到的响亮得多，并感到声音好像是从地下传来的。这是因为，人发出的声音传播到四周栏杆时，被反射到稍有倾斜的台面，再从台面反射到人耳的缘故。

坚固美观的赵州桥

古老的赵州桥，像一条美丽的彩虹横卧在赵州(今河北赵县)城南洨河之上。唐朝文人赞美它如同“初云出月，长虹饮涧”。它结构坚固，雄伟壮观，历经1 400多年的风霜依然屹立不倒，可以称得上是我国桥梁建筑史上的奇迹。

赵州桥，又名安济桥，也叫大石拱桥，是我国现存最早的大型石拱桥，也是世界上现存最古老的跨度最长的敞肩圆弧拱桥。它全长50.83米，宽9米，主孔净跨度为37.02米。赵州桥全部用石块建成，共用石块1 000多块，每块的重量达1吨，整个桥梁自重约为2 800吨。大桥自建成到现在，期间经历了10次水灾、8次战乱和多次地震，承受了无数次人畜车辆的重压，但都没有被破坏，让人不能不佩服其施工的精巧和科学。

坚固美观的赵州桥

赵州桥建于隋代开皇中期(605～618年)，是由隋代著名的桥梁工匠李春设计和主持建造的。隋时的赵县是南北交通的必经之路，由此北上可到重镇涿郡(今河北涿州市)，南下可抵东都洛阳，交通十分繁忙。可是这一要道却被洨河所阻断，严重影响了南北交通。到了洪水季节，甚至不能通行。在洨河上建造一座大型石桥成为人们的迫切需要，朝廷授命李春负责大桥的设计和施工。

李春是隋代的无数普通工匠中一位杰出代表，身份的普通使他在史书中没有记载，有关他的文字记载仅见于唐代中书令张嘉贞为赵州桥所写的“铭文”中：“赵郡洨河石桥，隋匠李春之迹也，制造奇特，人不知其所为。”

李春率领工匠来到赵县，对洨河及两岸地质等情况进行了实地的综合考察，在认真总结了前人建桥经验的基础上，提出了独具匠心的设计方案。然后再按照设计方案组织施工，出色地完成了赵州桥的建造。

赵州桥不仅设计独特，而且建造技术也非常出色，在世界桥梁技术史上有许多创新和贡献，表现在以下几个方面：

1采用坦拱式结构，改变了我国早期拱桥半圆形拱的传统。赵州桥的主孔净跨度为37.02米，而拱高只有7.23米，矢跨比(拱高和跨度之比)为1∶5左右，这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的。这种结构不仅使桥面平坦、易于车马通行，而且还有节省用料和施工方便的优点。

2开敞肩拱之先河。李春把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敞肩拱，即在大拱两端各设两个小拱。其中一小拱净跨为3.8米，另一拱净跨为2.8米。这种设计的好处有三个：一是可节省材料；二是减少桥身自重；三是能增加桥下河水的泄流量。这种大拱加小拱的敞肩拱设计不仅增加了造型的优美，而且符合结构力学理论，提高了桥梁的承载力和稳定性。

3单孔设计。建造比较长的桥梁，我国古代一般采用多孔形式。李春采取了单孔长跨的形式，且河心不设立桥墩，石拱跨径长达37米之多。这在我国桥梁史上是一项空前的创举。

4合理选择桥基址，设计了独具特色的桥台。李春选择洨河两岸较为平直的地方建桥，地层都是由河水冲积而成，表面是粗砂层，以下是细石、粗石、细沙和黏土层，基址特别牢固。赵州桥的桥台的特点是低拱脚、短桥台、浅桥基。李春在桥台边打入许多木桩，目的是为了减少桥台的垂直位移(即由大桥主体的垂直压力造成的下沉)；采用延伸桥台后座的办法，目的是为了减少桥台的水平移动(即由大桥主体的水平推力造成的桥台后移)。另外，为了保护桥台和桥基，李春还在沿河一侧设置了一道金刚墙。这种设计不仅可以防止水流的冲蚀作用，而且使金刚墙和桥基以及桥台连成一体，增加了桥台的稳定性。

赵州桥的敞肩圆弧拱形式是我国劳动人民的一个伟大的创造，西方直到14世纪才出现敞肩圆弧石拱桥，比我国晚了600多年。赵州桥建筑结构奇特，融科学性和民族特色为一体，是我国古代建筑的精品。1991年，赵州桥被美国土木工程师学会选定为世界第12处“国际土木工程历史古迹”。

最高大的古代木结构建筑——应县木塔

世界上现存最高大的古代木结构建筑，是位于山西省朔州市应县城内西北佛宫寺内的木塔，全名叫“应县佛宫寺释迦塔”，简称“应县木塔”。

应县木塔全部用木材建成，始建于辽代清宁二年（公元1056年），于金明昌六年（公元1195年）进行过一次增修。木塔建造在四米高的台基上，上层八角形，下层方形。在上层台基上，布置了内外槽柱及副阶(外廊)前檐柱。内外槽转角柱都是双柱，所有的柱子都用梁枋连接成筒形框架。底层以上设平座夹层，再上是二层，二层上又设平座夹层，这样重叠直到五层。各层柱子都衔接而上，每层外檐柱都和它下面的平座层柱同一轴线，而比下层的外檐柱向塔心退入约半柱径，形成了各层向内递收的外形轮廓。平座层外柱立在下层斗拱所挑承的梁上，这样既造成塔身美丽的曲线，又不超过结构的合理限度。塔高67.31米，底层直径30.27米，由于第一层是立面重檐，以上各层均为单檐，并且有夹层，所以木塔的外观看上去是五层六檐。

塔的各层都用内、外两圈木柱支撑，每层外有24根柱子，内有8根，木柱之间使用了许多斜撑、梁、枋和短柱，组成不同方向的复梁式木架。这种结构方式使整个塔身的稳定性大大增加，近千年来，木塔经受了多次强烈地震仍巍然不动。

我国是世界上使用木材建筑历时最长的国家之一。应县木塔整体比例适当，建筑宏伟，艺术精巧，外形稳重庄严，是将结构构造和建筑造型有机统一起来的典范，反映了我国古代木构建筑的高超水平和纯熟技巧，是我们对古代木构建筑进行科学研究的一座珍贵的标本。

詹天佑修京张铁路

詹天佑(1861～1919)，字眷诚，广东南海人，原籍安徽婺源(今属江西省)，是我国近代杰出的铁路工程师。

铁路工程师詹天佑

詹天佑出生于一个普通茶商家庭，小时候就对机器十分感兴趣。1872年他考取幼童出洋预备班，赴美学习，1877年以优异的成绩毕业于纽海文中学，同年5月考入耶鲁大学土木工程系，专攻铁路工程。

为期四年的大学生活结束后，詹天佑返回祖国。1888年，詹天佑被调到唐津铁路担任工程师，从此开始了以自己所学专业报效国家的事业，为我国早期的铁路建设作出了巨大贡献。

1894年，詹天佑因为在铁路工程中的出色成就，入选英国工程师学会，成为该学会的会员。

詹天佑做出的最大成就是主持建成了京张铁路。这项工程使中国人民和工程技术界都非常自豪，极大地激励了民族士气。

1905年，清政府决定兴建北京至张家口的京张铁路。英俄都想乘机插手，他们找出各种借口要挟，但是因为中国人民的强烈反对，他们的企图没能得逞。为了民族利益，詹天佑承担了修建京张铁路的任务。消息传出后，一些帝国主义分子嘲笑挖苦道：“中国能够修筑这条铁路的工程师还在娘胎里没出世呢!中国人想不靠外国人自己修铁路，就算不是梦想，至少也得50年。”他们攻击詹天佑，说他“狂妄自大”、“不自量力”。

面对这些不堪言论，身为总工程师的詹天佑顶住了压力，他坚决表示说：“中国已经醒过来了，中国人要用自己的工程师和自己的钱来建筑铁路。”他坚持不用一个洋人，完全靠中国自己的技术力量来完成勘测、设计和施工建造。他还勉励工程人员说：“全世界的眼睛都在望着我们，必须成功!”京张铁路长约200多千米，要经过长城内外的燕山山脉，中隔崇山峻岭，地势非常险要。詹天佑带着测量队，不辞辛苦，终于勘测出了经过南口、居庸关、八达岭的线路。

京张铁路最困难的是八达岭隧道工程。为了确保提前建成，八达岭隧道采用分段施工的方法。詹天佑还创造性地运用了“折返线”的原理，在山多坡陡的青龙桥修筑一段“人”字形线路，火车以回转运行的办法可以顺利穿越八达岭高峰。这种设计既解决了最困难的越岭问题，又降低了工程造价。

八达岭附近“人”字形路轨平面图

京张铁路于1909年8月建成，原计划6年完成，结果只用了4年就提前完工，工程费用只有外国人估价的1/5。整个工程确实实现了开始提出的“花钱少，质量好，完工快”三项要求。

茅以升建造钱塘江大桥

茅以升(1896～1989)，字唐臣，江苏省丹徒县人，国际著名土木工程学家和桥梁专家。

茅以升出生于经商世家，祖父茅谦曾是举人。茅以升出生不久就随家迁居到南京。他6岁读私塾，7岁到思益学堂就读，9岁入江南商业学堂。

1911年，茅以升考入唐山路矿学堂。1916年，茅以升通过了美国康奈尔大学的研究生入学考试，随后赴美。他的成绩非常优秀，令该校教授们大为惊讶和赞叹。茅以升仅用1年就获得硕士学位。在毕业典礼上，校长当场宣布：今后凡是唐山工业专门学校(原唐山路矿学堂)的研究生一律免试注册。硕士毕业后，茅以升经导师贾柯贝介绍，到匹兹堡桥梁公司实习，并利用业余时间到卡内基理工学院夜校攻读工学博士学位，1919年成为该校首名工学博士。博士论文《桥梁桁架次应力》的创见被称为“茅氏定律”，荣获康奈尔大学优秀研究生“斐蒂士”金质研究奖章。

1920年，茅以升回国，出任交通大学唐山学校(原唐山路矿学堂)教授，成为国内最年轻的工科教授。次年，升为交通大学唐山学校副主任(副院长)。1922年7月，茅以升受聘到国立东南大学担任教授。1923年，该校设立工科，他成为首任主任。1924年，东南大学工科与河海工程专门学校合并，成立河海工科大学，茅以升任首届校长。1926年，他担任北洋大学教授。1928年，任北平大学第二工学院(即北洋工学院)院长。1930年，任江苏省水利局局长，主持规划象山新港。1932年，重回北洋大学任教。1933年，茅以升接受浙江省的邀请，担任钱塘江桥工委员会主任委员、钱塘江桥工程处处长，他用不到两年半的时间建成了钱塘江大桥。1942年，茅以升赴贵阳任桥梁设计工程处处长，负责筹备中国桥梁公司。

新中国成立后，茅以升担任铁道技术研究所所长(后为院长)，为我国早期的铁道科研事业作出了巨大的贡献。在桥梁方面，他参与建设了新的钱塘江大桥和武汉长江大桥。

茅以升在科学上的突出成就体现在造桥方面。

我国古代造桥技术非常高超，一度居于世界领先水平，可是到了近代，世界造桥史上再也没有出现过中国人的名字，近代化的大桥似乎都是外国人的专利。我国境内的山东济南黄河大桥是由德国人修建的，安徽蚌埠的淮河大桥是由英国人修建的，黑龙江的松花江大桥是由俄国人修建的，广州的珠江大桥是由美国人修建的。茅以升打破了外国人垄断中国近代化大桥设计和建造的局面，在中国近代桥梁史上具有划时代的意义。

钱塘江大桥

1933年，茅以升担任钱塘江桥工委会主委，他独立设计出了6个方案，最后一举夺标。这是中国人第一次自行设计和建造中国的第一座现代化大桥，其意义可想而知。

钱塘江又称钱江，地处入海口，潮水江流，风波险恶，水文情况复杂。尤其是潮头壁立的钱江潮与随水流变迁无定的泥沙，是建桥面临的两大难题。茅以升经过研究和设计，采用“射水法”、“沉箱法”、“浮运法”等解决了建桥过程中的一个个技术难题，保证了大桥工程的进展。

在钱塘江大桥的建造过程中，茅以升对建桥的每一道工序都仔细检查，大到钢梁的架设，小到每一颗螺钉都有严格的检查程序，确保了大桥的质量和安全。长1 453米、耗资160万美元修建的钱塘江大桥因为日本进攻杭州而被迫炸毁，仅存89天。抗战胜利后，茅以升又组织施工人员修复大桥，使钱塘江大桥得以重新飞跨在钱塘江的波涛之上。

茅以升建造钱塘江大桥，在我国近代桥梁史上留下了光辉灿烂的一笔。茅以升对我国桥梁事业的贡献也将为人们铭记。

最大的金字塔——胡夫金字塔

埃及是世界上历史最悠久的文明古国之一。金字塔是古埃及建筑文明的代表作，是埃及国家的象征，是埃及人民的骄傲。

埃及迄今发现的金字塔共约110座，其中最大的是以高耸巍峨而居古代世界八大奇观之首的胡夫金字塔。胡夫金字塔在1889年巴黎埃菲尔铁塔落成前一直是世界上最高的建筑物。

胡夫金字塔

胡夫金字塔位于埃及首都开罗西南约１０千米的吉萨高地，建于埃及第四王朝第二位法老胡夫统治时期（约公元前2670年），被认为是胡夫为自己修建的陵墓。在古埃及，每位法老从登基之日起，即着手为自己修筑陵墓，以求死后超度为神。胡夫金字塔的４个斜面正对东、南、西、北四方，误差不超过圆弧的3分，底边原长230米，由于塔外层石灰石脱落，现在底边减短为227米，倾角为51度52分。塔原高146.59米，因顶端剥落，现高136.5米，相当于一座40层摩天大楼的高度，塔底面呈正方形。整个金字塔建筑在一块巨大的凸形岩石上，占地约52 900平方米，体积约260万立方米。

这座金字塔的入口在北侧面离地18米高处，经入口的一段甬道下行通往深邃的地下室，上行则抵达国王殡室。殡室长10.43米、宽5.21米、高5.82米，与地面的垂直距离为42.28米，室内仅一红色花岗岩石棺，别无他物。另外塔内已知还有王后殡室和地下墓室。

这座金字塔大约由230万块石块砌成，外层石块约115 000块，平均每块重2.5吨，像一辆小汽车那样大，而大的甚至超过15吨。假如把这些石块凿成平均一立方英尺的小块，把它们沿赤道排成一行，其长度相当于赤道周长的2/3。据古希腊历史学家希罗多德的估算，修建胡夫金字塔一共用了30年时间，每年用工10万人。胡夫金字塔工程浩大，结构精细，其建造涉及测量学、天文学、力学、物理学和数学等各领域，被称为人类历史上最伟大的石头建筑，至今还有许多未被揭开的谜。

最大的宗教建筑群——吴哥窟

世界上最大的宗教建筑群是位于柬埔寨的吴哥窟。吴哥窟是12世纪由高棉王苏利亚瓦尔曼二世下令修建的，历时40年才完成。

吴哥窟占地195万平方米，由十多个神殿和数十组遗迹组成。其中五座玉米状的高塔是吴哥窟的核心建筑，其中一座有65米高，据说这些塔代表了印度教的神山。环绕四周的众多庭院是陆地和人间的象征，而外层的护城河则象征着浩瀚的海洋。

在12世纪时，吴哥窟的建筑达到了艺术上的顶峰。所有的墙壁都刻有精美的浮雕，每个平台的周围都有面向四方的长廊，连接着神殿、角塔和阶梯，长廊的墙上也全都刻有描述古代印度神话故事的浮雕。吴哥窟不仅本身规模宏大无比，庙宇的外面还有一条将近10米宽的堤路，直通庙宇的大门，堤路的两边也都竖立着巨大威严的那伽蛇神像。一般说来，世界各国所有的庙宇都是坐西朝东，而唯独吴哥窟大门朝西，这使后来研究古代高棉的考古学家百思不解。

吴哥窟遗址

吴哥窟的雕塑艺术令人称道，特别是浮雕极为精致且富有真实感。回廊的内壁及廊柱、石墙、基石、窗楣、栏干之上都有浮雕,内容主要是有关印度教大神毗湿奴的传说，取材于印度史诗《摩诃婆罗多》和《罗摩衍那》及印度教神话《乳海》，也有战争、皇家出行、烹饪、工艺、农业活动等世俗情景，装饰图案则以动植物为主题。其中围绕主殿第1层台基的回廊被称为“浮雕回廊”，长达800米，墙高2米余，壁面满布浮雕。东壁的搅乳海图，北壁的毗湿奴与天魔交战图，西壁的猴神助罗摩作战图等均描绘神话故事；而南壁西半部的苏利耶跋摩二世骑象出征图则为世俗题材。这些浮雕手法娴熟，场面复杂，人物姿态生动，形象逼真，且已采用重叠的层次来显示深远的空间，堪称世界艺术史上的杰作。从里边向外望，可赫然发现，墙上有许多婀娜多姿的人像浮雕，据说是象征仙女下凡，以千年前的雕刻技术来说，竟然能把仙女刻画得如此活灵活现，而且每一尊的表情、面貌、衣着完全不同，真可谓是鬼斧神工之作。这一群手舞足蹈的美丽仙女叫做阿帕莎拉，又被喻为东方的蒙娜丽莎，相传是由浪花所变成的。宏伟的吴哥窟正是因为有了这群俏丽的仙女环绕，而整个地鲜活了起来。

除了墙外的仙女引人侧目，走在神庙里，处处可见精美细腻的刻画，有时是在柱子上，有时是在墙角上。有凸出的、也有凹入的，甚至是两者交替的作品也都不难发现。就连走廊上的窗子，也是以小石柱作栅栏，当阳光透过窗子洒入长廊，更融合出一种人文与自然交错的美感。

吴哥窟所有的建筑都是用庞大的沙岩石重叠砌成的，没有使用灰浆等黏合剂，完全靠自然咬合，而这些石块的质量大多数都在1吨以上，有的石块重达8吨，整个建筑群共使用了约30亿吨石头。古人是用什么办法建造了吴哥窟，至今还找不到确切的答案。但无论在建筑技术上，还是在艺术成就上，吴哥窟都是古代的一个奇迹。

世界第一高塔——埃菲尔铁塔

埃菲尔铁塔是巴黎的标志之一，被法国人爱称为“铁娘子”。它和纽约的帝国大厦、东京的电视塔同被誉为西方三大著名建筑。

埃菲尔铁塔

作为巴黎象征的埃菲尔铁塔是世界上第一座钢铁结构的高塔，它建成于1889年，位于巴黎市中心。埃菲尔铁塔采用十分轻巧的交错式结构，靠4条粗大的带混凝土水泥台基的铁柱支撑着塔身。人们可登塔至30米高处远望巴黎全景。铁塔内精心设置了上千盏照明灯，使埃菲尔铁塔每晚灯火通明。铁塔周围的夜景让人流连忘返。1889年5月15日，巴黎人民为他们引以为荣的、世界上第一座钢铁结构的高塔——埃菲尔铁塔举行了隆重的落成典礼。

埃菲尔铁塔全部是钢铁镂空结构，采用交错式结构，由四条与地面成75度角的、粗大的、带有混凝土水泥台基的铁柱支撑着高耸入云的塔身，内设四部水力升降机（现为电梯）。它使用了1 500多根巨型预制梁架、250万颗铆钉、12000个钢铁铸件，总重7 000吨，埃菲尔铁塔高327.7米，有100层楼高，但对地面的压强据说只有一个人坐在椅子上那么大。有电梯从地面通向塔顶，人们也可以沿着1 710步阶梯步行登上塔顶。

埃菲尔铁塔是世界建筑史上的一个创举。就建筑高度来说，它当时是世界上最高的建筑。施工时依照设计进行，中途没有进行任何改动，可见设计之合理、计算之精确。据统计，仅铁塔的设计草图就有5 300多张，其中包括1 700张全图。埃菲尔铁塔可以说是世界建筑史上的技术杰作。铁塔从1 887年开始破土动工，历时26.5个月，共花费了100多万美元。

塔的四个面上铭刻了72个科学家的名字,都是为了保护铁塔不被摧毁而从事研究的人们。塔的名字也是为纪念铁塔的设计者居斯塔夫·埃菲尔而命名的。

保存最完整的古罗马建筑——万神庙

万神庙位于意大利首都罗马圆形广场的北部，是罗马最古老的建筑之一，以其容积宽广、建筑宏伟与设计智巧而闻名于世，在古典建筑中占有十分重要的地位。

万神庙的正面是一个34米宽，15.5米深的矩形大柱廊。16根石柱，正面8根，后面两排各4根。每根石柱高约13米、底径1.4米，都是由整块埃及花岗石雕凿而成，圆润、洁白、无凹槽。柱头上部是藤蔓似的涡卷，下面是茛苕花的茎叶图案。由于柱头的增高和形状的丰富复杂，柱子也更显得修长苗条。它们支撑着宽大的三角形石造山墙。

门廊的深处是两扇高达7米的青铜门，门的左右各有一个神龛，分别立着奥古斯都和阿格利帕的雕像。如果说万神庙正面表现了希腊建筑那高雅精致的雕塑气质，其内部则体现了罗马建筑的恢弘博大，每个进入万神庙内部的人都会被其异常宏伟开阔的空间力度所震撼。

一个直径为43.3米的圆顶直接扣在6米厚的圆柱形石墙的墙体上，中间没有任何支撑的柱子，空间大的足以装下整个巴特农神庙的正立面。一直到布鲁内莱斯基在1420～1436年于佛罗伦萨建盖了另一个圆顶教堂之前，万神庙是世界上拥有最大空间跨度的建筑。由于圆顶的直径与神庙的高度完全相等(均为 43.3米)，半圆形屋顶与圆柱形的墙体完全融合，形成了一个球形大厅。这种简单明确的几何关系，使万神庙单一的空间显得更加完整统一。但由于单一的空间的体量不容易被人确认，为了克服这个弊病，万神庙在内部表面采用了细致的小尺度分划。在它穹顶内层的天花板装饰着五层凹格，每层数量相同，因此凹格从下往上逐渐缩小，呈现出穹顶向上升起的球面。每个凹格中央都嵌着一朵镀金的青铜花。深深的、类似藻井的凹格整齐地布满穹顶，丰富了穹顶，使它在光的作用下显出穹顶的深厚；而且凹格所产生的光影变化奇异壮观，可以调整参观者由地面往上看时视觉上所产生的变形。同时这些凹格还可以减轻穹顶的自身重量。

承重的墙面则划分为上下两层，都用大理石饰面。在下层的墙上罗马人设置了七座神龛。与大铜门正对的墙面上的神龛是最高大的，它上面的1/4圆穹顶展开在上层的墙面上，这有助于减轻圆顶边缘所承受的压力，并借着墙壁把承载力导向水平方向，再传递到地基上。另外六座神龛沿墙左右分布在铜门和这个神龛之间，高度限制在上层墙面的下端。在这七座神龛之间还有八个小壁龛。在古罗马时期，神龛里供奉着七位大神，代表人们已知的五大行星和太阳、月亮两颗星体。壁龛里则安置着次要的小神。

万神庙眼窗洞

在每个神龛前罗马人还竖起了一对高约十米的赭红色的科林斯圆柱，使整个石墙看上去不会像一大块坚硬的石块。

殿内地面的中央微微凸起，不但显得柔和饱满、有生气，而且站在中央向四周看去，渐远渐低，好像伸展得很远。由于采用彩色的大理石、斑岩和花岗岩铺成，方形与圆形的棋盘式地板与天花装板互相呼应，从而描绘出了一个涵盖完美圆形的内部空间，亦即蕴涵宇宙意义的特殊形式——天地合一。

万神庙最奇妙的地方就是它的采光。作为一个完全封闭的空间，万神庙四周没有一扇窗户，整座建筑惟一可让自然光射进来的，是来自于穹顶正中央一处类似眼睛、未装玻璃的天窗——眼窗洞。

光线从眼窗洞上倾泻而下，随着太阳的移动，天窗的光会在万神庙的墙上以及地板上产生耀眼的图案，使空间中弥漫着一种静谧宁和与广无际涯的气氛。部分学者认为此洞象征太阳，因此可从中了解哈德良认为太阳是万神之上最崇高主神的宗教观。天眼还有助于减轻结构中央的重量，也避免了在圆顶周围设置窗户的结构难题。

万神庙刚一落成，便因它的恢弘、庄严而引起人们的赞叹，成为古罗马建筑不朽的典范。

最大的天主教教堂——圣彼得大教堂

圣彼得大教堂是世界上最大的天主教教堂，位于梵蒂冈城圣彼得广场。该教堂以耶稣十二门徒首领圣彼得的名字命名，是欧洲天主教最著名的宗教圣地。圣彼得大教堂兴建于15世纪中期，完成于17世纪初，占地面积达15 000多平方米，可同时容纳5万多人。

教堂最初是由君士坦丁大帝于公元326~333年在圣彼得墓地上修建的，称老圣彼得大教堂，于公元333年落成,为巴西利卡式建筑。16世纪，教皇朱利奥二世决定重建圣彼得大教堂，并于1506年破土动工。在长达120年的重建过程中，意大利最优秀的建筑师布拉曼特、米开朗琪罗、德拉·波尔塔和卡洛·马泰尔相继主持过设计和施工，直到1626年11月18日才正式宣告落成，称新圣彼得大教堂。1870年以来的重要宗教仪式均在此举行。新圣彼得大教堂为文艺复兴式和巴洛克式建筑风格，是世界上最大的教堂。登教堂正中的圆穹顶部可眺望罗马全城；在圆穹内的环形平台上，可俯视教堂内部，欣赏圆穹内壁的大型镶嵌画。

壮观的圣彼得大教堂

圣彼得大教堂是一座长方形的教堂，整栋建筑呈现出一个希腊十字架的结构，造型非常传统而神圣。

圣彼得大教堂珍藏了大量文艺复兴时期艺术家的珍贵传世壁画和雕塑作品，最惹人注意的雕刻艺术杰作主要有三件。

一是米开朗琪罗24岁时的雕塑作品《母爱》。圣母怀抱死去的儿子的悲痛感和对上帝意旨的顺从感在作品中刻画得淋漓尽致。这里所表现的圣母痛苦状与米开朗琪罗以后的作品迥然不同。

二是贝尔尼尼雕制的青铜华盖。它由4根螺旋形铜柱支撑，足有5层楼房那么高。华盖前面的半圆形栏杆上永远点燃着99盏长明灯，而下方则是宗座祭坛和圣彼得的坟墓，只有教皇才可以在这座祭坛上面对东升的旭日，当着朝圣者举行弥撒。

三是圣伯铎宝座，也是贝尔尼尼设计的一件镀金的青铜宝座。宝座上方是光芒四射的荣耀龛及象牙饰物的木椅，椅背上有两个小天使，手持开启天国的钥匙和教皇三重冠。传说这把木椅是圣彼得的真正御座，后经考证为加洛林国王泰查二世所赠送。

除此三件艺术杰作外，站在米开朗琪罗设计的穹窿顶下抬头上望，你会感到大堂内的一切都显得如此渺小。穹顶周长71米，为罗马全城的最高点。当您进入圣彼得大教堂内部的时候，第一眼看上去实在无法领略其宏伟的规模。若用人直观视觉去体测它的规模的话，很容易因教堂各个部分巧妙对称的布局形成错觉，故需要借助一些实际资料才能说明它的实质：教堂的长度包括门廊，为230米，拱顶的高度是38米。正殿尽头的彩色玻璃大窗上有一只圣灵信鸽，翼展开达1.5米之长。这座教堂可容纳６万人。

军事上的科学发明

震天雷与突火枪的出现

史载，北宋末年，我国的火器专家们制造出了陶制和铁制的“震天雷”和竹质管形“突火枪”。这两种火器在战争中主要用于攻坚或守城。其爆炸威力较大、声音巨大，不仅能杀伤敌人，而且能在声势上起到威吓敌人的目的。

1126年，宋朝大将李纲守开封时，就曾用震天雷等火器击退金兵的围攻。1132年，陈规守德安，抵御李横时就使用了“以火药炮”制造的“长竹杆火枪”二十余条，长竹杆火枪稍加改进后就是突火枪。据记载，在1259年，今安徽寿春地区就有人制成突火枪。在《宋史·兵志·器甲之制》中说，突火枪“以巨竹为筒，内安子窠，如烧放，焰绝石子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。攻金的蒙古军队唯畏惧震天雷和突火枪二物。

震天雷是一种火炮，是陶或铁壳类的爆炸性兵器。点燃火药后，蓄积在炮内的气体压力增大，爆炸时威力巨大，能穿甲铁。《金史》这样描述道：“火药发作，声如雷震，热力达半亩之上。人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透”。震天雷就是今天炸弹的前身。

突火枪又名突火筒，一般由竹筒制成，内置子窠。火药点燃后产生强大的气体压力，把子窠射出去。子窠就是原始的子弹。突火枪开创了管状火器发射弹丸的先例。突火枪就是现代枪炮的前身。突火枪等管状火器的发明是武器史上的一大飞跃。

震天雷和突火枪这些火器都离不开火药，故火药的出现才促成了这些火器的诞生。

火药的发明

火药是中国古代四大发明之一，它的起源与炼丹术有着非常密切的关系。唐代药王孙思邈在他的著作中明确给出了用硫磺、硝石和木炭混合的火药配方，这也是最早的火药配方。

黑火药

硫磺、硝石都是用来治病的药(《神农本草经》里将其列为重要药材)，这两种药和木炭混合在一起就能着火，因而将其称为“火药”。硫磺的化学性质很活泼，很容易起化学反应。硝石的主要成分是硝酸钾，受热产生氧气，有很强的助燃作用。火药是古代炼丹家在炼丹时无意中配制出来的。

黑火药，又叫褐色火药，是由硝酸钾、硫磺和木炭粉末混合而成。这种混合物很容易燃烧，而且烧起来相当激烈。大家都知道火药燃烧时能产生大量的气体，主要是氮气和二氧化碳。假如是在密闭的容器内燃烧，体积突然猛增至几千倍，这时容器就会爆炸。火器就是利用火药燃烧产生爆炸的性能制造出来的。

唐代的火药配方中硫和硝的含量是1∶1；宋代为1∶2，甚至接近1∶3，已经和后世黑火药中硝占3/4的配方相近。在制造和使用时，火药中还可加入少量的辅助性配料，以达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕等效果。

两宋时期，民族矛盾和阶级矛盾都十分尖锐，战争连绵不断。火药和火药武器在这一时期得到了巨大的发展。政府设置军器监，专门生产火药和火器，制成了作战用的烟球、蒺藜火球和火炮等火器。宋代的农民起义军也自行制造火药武器，并有很多创造。像前面所说的突火枪，就是在战争中发明的。火器被用于战争之中，具有划时代的意义。火药兵器在战场上的出现，带动了战场从冷兵器阶段向使用火器阶段的过渡，预示着军事史上将发生一系列的变革。

火药和火器随着成吉思汗的西征首先传入中东。阿拉伯人仿照我国的突火枪，造出了木质管形射击火器，称为“马达发”。1260年，阿拉伯人掌握了火药的制造和使用方法，制造出的用火药推动的弩箭被称作“中国箭”。而英、法等欧洲各国则直至14世纪中期才有应用火药和火器的记载。

手枪的发明

手枪是指以单手发射的一种短枪，是一种作为近战和自卫使用的小型武器。手枪具有小巧轻便、隐蔽性好、能突然开火、在50米距离内有良好的射击效能等特点。手枪能够单手操作，便于快速装弹和射击，主要用于近距离射击，因而是陆海空三军广泛装备和使用的一种轻武器。

在14世纪初或更早，手枪几乎同时诞生在我国和普鲁士(今德国境内)。我国元代时出现了一种小型的铜制火铳——手铳。使用时，先从铳口填入火药、引线，然后塞装一些细铁丸，射手单手持铳，另一手点燃引线，从铳口射出铁丸和火焰杀伤敌人。这可以看做是手枪的最早起源。1331年，普鲁士的黑色骑兵使用了一种短小的点火枪，骑兵把点火枪吊在脖子上，单手握枪靠在胸前，另一手拿点火绳引燃火药进行射击。这是欧洲最早出现的手枪雏形。

14世纪中叶，意大利出现了成批制造的一种名为“希奥皮”的短枪。这种枪长仅17厘米，许多人认为它是世界上第一种手枪。到了15世纪，欧洲的手枪由点火枪改进为火绳枪。火绳式手枪克服了点火枪射击时需一手持枪，另一手点火的不便，实现了真正的单手射击。有实际效用的手枪是16世纪用轮盘打火的燧发手枪。早期的燧发手枪由带锯齿的钢轮、链条、弹簧和击锤等组成发火机构。射击前，射手先用扳手上紧发条，射击时解脱钢轮，钢轮快速旋转时其锯齿边缘与燧石摩擦，发出火花点燃火药。

手枪经过了多年的漫长发展、改进，逐渐具备了现代手枪的结构和原理，现代手枪诞生的标志是左轮手枪和自动手枪的发明。

左轮手枪

世界上第一支具有实用价值的左轮手枪是由美国人塞缪尔·柯尔特在1835年发明的。他获得了第一个击发式转轮手枪的英国专利。1855年，柯尔特又在击发式转轮手枪的基础上发明了扣压扳机自行联动完成待机和击发两步动作的手枪，这样如果一发子弹突然瞎火，再扣动扳机后，另一发子弹就会对准枪管待击，非常具有实战价值，因此很快在世界各国得到了广泛使用。左轮手枪问世后经过不断完善，终于成为两次世界大战中的抢手武器。英国、美国都大批订购。加拿大、巴西、中国军队也先后为军队装备了左轮手枪。柯尔特被誉为“左轮手枪之父”。

通常所说的自动手枪，实际上仅指能自动装填弹药的单发手枪(即射手扣动一次扳机，只能发射一发子弹)。所以严格地说应叫做自动装填手枪或半自动手枪。目前，各国军队装备的手枪大多是这种枪。世界上第一支自动手枪是由美籍德国人雨果·博查德于1890年发明的。1895年，德国的著名枪械设计师毛瑟发明了毛瑟自动手枪，毛瑟手枪采用枪管短后退自动方式，即发射后枪管和枪机共同后退一段距离，然后开锁。毛瑟后来还发明了可连发射击的全自动手枪。1900年，著名的枪械设计师约翰·摩西·勃朗宁曾根据博查德的发明设计了多种性能优良的手枪，其中某些类型的勃朗宁手枪至今仍在许多国家的军队中装备使用。

水下手枪是由美国、苏联分别研制的一种新型枪械。其代表枪型为P119式4.5毫米水下手枪，主要装备俄罗斯或其他原苏联加盟共和国的蛙人部队。P119式4.5毫米水下手枪采用4根枪管联装结构，弹夹供弹，手工装填，单发射击。它是目前最先进的水下近距离射击武器之一。但是，P119式水下手枪在水中射击时精确度较差，射手必须掌握射击要领，并具备良好的心理素质，才能达到最佳的射击效果。

另外，还有一种手枪叫隐身手枪，也叫间谍手枪，它是一种以日常用品形状伪装外形的手枪，其主要特征是口径小、重量轻、响声微弱、能随身携带而不易被察觉。常作为近距离内秘密使用的射击工具。主要有钢笔手枪、手套手枪、手杖手枪、提包手枪、雨伞手枪等。

水下耳目——声纳

声纳是利用声波在水下的传播特性，通过电声转换装置和信号处理完成水下目标探测和通讯任务的设备。如今，无论在海面、水下，还是在地上、空中都布置着各种反潜兵力，他们在三维空间共同构成了立体反潜体系。作为反潜战尤其是水面舰艇的“水下耳目”的声纳，目前仍旧是探测潜艇的最为有效的工具。

声纳诞生于第二次世界大战期间。早在1490年，意大利的画家科学家达·芬奇就注意到了声音能在水中传播。他把一根管子放到水中，结果听到了远方的船航行时螺旋桨击水发出的声响。这可以说是最初的原始声纳。三个多世纪后，瑞士物理学家柯拉顿和德国数学家斯特模对声音在水中的传播进行了深入的探讨。在这以后，许多科学家也进行了这方面的研究。1880年，英国科学家彼埃尔·居里等成功地制造出换能器，实现了电、声信号的转换。通过换能器，可将电波变成声波，并向海里发射；声波遇到物体后，又反射回来，换能器接收到声波，并把它变成电波显示出来。根据超声波从发出到接收所需的时间，就可以测出发射地点与物体之间的距离。就这样，世界上第一代声纳诞生了。

声纳的工作原理是回声探测法。声纳按其工作方式分为被动式声纳(或称噪声纳)和主动式声纳。现在研制的声纳兼有以上两种声纳的特点。以被动式声纳为例：当水中或水面目标运动时，会产生机械振动和噪声，并通过海水介质传播到声纳换能器，换能器将声波转换为电信号后传给接受机，经放大处理传送到显示控制台进行显示和提供测听定向。被动式声纳隐蔽性好，识别目标能力强，但不能侦察静止目标。主动式声纳可解决这一问题，但主动式声纳易暴露自己且探测距离短。

按照搜索方式，声纳又可以分为多波束声纳、三维声纳、扫描声纳、旁视声纳等。按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声纳、海岸固定声纳、固定翼机声纳和直升机机载声纳等。声纳技术在现代战争中发挥着巨大的作用，随着声传播理论以及其他理论的发展，声纳技术必将增加更多的智能、增强探测性，在海底发挥着“海底望远镜”的重要功能。

水下攻击手——水雷

水雷是一种在水中爆炸的武器，由舰船或飞机布设在水中，能炸毁敌方舰艇或阻碍其行动，也可破坏桥梁和水中建筑物。水雷具有隐蔽性好、威胁时间长、布设简便、扫除困难、用途广、造价低等特点。在现代海战中，水雷是不可缺少的武器。

水雷最早出现在我国明代。在当时抗击倭寇的海战中，我国抗倭将士们使用了一种能漂在海面或沉在海中，既可定时爆炸又可触发引爆的武器，重创了敌人的战船，这就是世界上最早使用的水雷。它用木箱作雷壳，油灰粘缝，将黑火药装在里面，其击发装置用一根长绳索连结，由人拉火引爆。木箱下绳索坠有3个铁锚，控制雷体在水中的深度。1590年，我国又发明了最早的漂雷──以燃香为定时引信的 “水底龙王炮”。1599年，我国的王鸣鹤发明以绳索为碰线的 “水底鸣雷”，1621年其又改进为触线漂雷，这是世界上最早的触发漂雷。

西方国家使用水雷的历史要比我国晚200年。美国在独立战争期间第一次使用水雷，于1777年11月在特拉华河河口使用水雷反制英国海军的封锁战舰。到19世纪60年代，随着科学技术的进步和海军装备的发展，在海战中出现了一种以水雷为主要武器的水雷艇。当水雷艇驶近敌舰后，就将船艏撑杆顶端的炸药包撞到敌舰上引爆，从而重创敌舰。之后，又出现了另外一种水雷艇，用缆绳将炸药包拖在艇后，水雷艇在海战中围着敌舰绕行，使其拖带的炸药包撞击敌舰后引爆。

水雷的种类很多。按水中状态区分，有锚雷、沉底雷和漂雷。按引信类型区分，有触发水雷、非触发水雷和控制水雷。按装药量区分，有大型水雷、中型水雷和小型水雷。锚雷入水后，由雷锚和雷索将水雷系留在一定深度，当舰船碰撞或进入水雷作用场时，即引起爆炸；沉底雷通常由雷体和仪器舱组成，沉底雷的装药量较大，入水后便沉入海底处于战斗状态，当舰船驶近水雷时，由于舰船的磁场和声场的作用，引爆水雷，爆炸后产生的压力波和碎片能毁坏舰船；漂雷可在水面或水中一定深度上呈漂浮状态。此外，还有一种控制水雷，也叫视发水雷，当敌方舰船驶近时，由岸上人员或舰船、飞机通过有线或无线遥控引爆。

水雷的优点是不言自明的。一般一枚大型水雷即可炸沉一艘中型军舰或重创一艘大型战舰；还有水雷可构成对敌较长时间的威胁，有的甚至达几十年；除飞机、水面舰艇、潜艇外，商船、渔轮等都可用来布放水雷。但是，水雷也存在与生俱来的缺点：一是动作被动性，如非触发水雷，要敌舰航行至水雷引信的作用范围内，水雷才会起作用；触发水雷，要敌舰直接碰撞水雷才能引爆。二是受海区水文条件影响大。

水下幽灵——潜艇

潜艇，又叫潜水艇，是主要在水面下进行战斗活动的军舰。以鱼雷或导弹等袭击敌人舰船和岸上目标，并担负战役侦察。潜艇之所以能够发展到今天，是因为它具有隐蔽性好、突击力强、续航力大和自给力强，并能远离基地独立作战等突出特点。

17世纪初，居住在英国的荷兰物理学家科尼利斯·德雷布尔制造出了能在水中任意沉浮并能划行的小艇。1620年，德雷布尔举行了一次展览，向人们展示了他的发明。经过多次航行实验，证实了其在水下航行的可能性。19世纪末，各国发明家开始纷纷研制机械动力潜艇，其中最具代表性的是美国的约翰·霍兰。他于1875年研制成功了第一艘机械动力潜艇。同年5月，约翰·霍兰又研制成功了一艘被后人称为“霍兰艇”的潜艇。这艘在水面航行时采用汽油发动机推进的潜艇在水下航行时使用电动机，为电动机提供动力的蓄电池一旦用完，汽油发动机在潜艇浮出水面时又可为蓄电池充电。

潜艇潜入水里

这种水面动力和水下动力的巧妙结合形成了现代潜艇动力装置的一种模式，此外，“霍兰艇”上首次装备了当时海军的最新武器——“白头”鱼雷，从而使潜艇具备了击沉水面舰艇的能力。“霍兰艇”的出现，标志着现代潜艇的诞生。

现代潜艇的艇体是由耐压结构和轻型结构两部分组成。耐压结构包括耐压艇体、耐压指挥台以及耐压液舱等，是保证潜艇在安全深度之内能够从事水下活动的基本结构。轻型结构包括潜艇的指挥台围壳、上层建筑以及一些液舱等。潜艇的动力系统有柴油机、电动机和核反应堆几种类型。潜艇的探测系统主要包括声纳和潜望镜。其中声纳是潜艇上最重要的探测设备，声纳通过音响信号探测和追踪目标。潜望镜是潜艇内部对水上进行潜望的望远镜式设备，担负着潜艇对水下与天空警戒、定位和导航的任务。

在目前，世界各国海军中，潜艇部队是一支十分重要的现役作战力量。现代潜艇按作战使命可分为战略导弹潜艇、攻击潜艇和特种潜艇；按动力类型分为核动力潜艇和常规动力潜艇；按排水量可分为大型潜艇（2 000吨以上）、中型潜艇（600~2 000吨）、小型潜艇（100~600吨）以及袖珍型潜艇（100吨以下）。

陆战之王——坦克

坦克是一种具有强大直射火力、高度越野机动性和超强装甲防护力的履带式装甲战斗车辆。它可同敌人的坦克和其他装甲车辆作战，也可以压制、消灭反坦克武器，摧毁野战工事，歼灭有生力量，因此成为地面作战的主要突击武器和装甲兵的重要装备。

陆战之王——坦克

1915年，一辆被命名为“小游民”的“陆地巡洋舰”诞生了，它的发明者是英国军事记者斯文顿。斯文顿最后给那辆战车定名为“坦克”。1916年，世界上第一支坦克部队在英国组建，这支部队的指挥人便是坦克的发明人——斯文顿。坦克是20世纪初重大军事发明之一。这个钢铁奇兵在20世纪的战场上立下显赫战功，被人们称为“陆战之王”。

坦克通常由武器系统、推进系统、防护系统、通信系统等部分组成。驾驶室位于坦克前部。战斗部分位于坦克中部，有炮塔，炮塔上装有高射机枪，塔身有1门火炮。坦克乘员多为4人，包括车长、驾驶员、炮手和装弹手。现代主战坦克采用自动装弹机，没有装弹手。

坦克按战斗轻重和火炮口径的大小可分为轻型、中型和重型三种。轻型坦克主要用于战场警戒、目标侦察或其他特殊任务。中型坦克用于执行装甲兵的主要作战任务。重型坦克用于支援中型坦克的战斗。现在，各国将坦克按用途分为主战坦克和特种坦克。主战坦克是现代装甲兵的主要战斗兵器，用于完成多种作战任务，现在已取代了传统的中型坦克和重型坦克。特种坦克是装有各种特殊设备，担负专门任务的坦克，如侦察、空降、水陆两用坦克等。

坦克全身披着很厚的钢甲，厚度有几十至几百毫米，一般枪弹无法穿透。坦克一般行驶速度为每小时60千米，最远行程650余千米，最大爬坡约300度，可越宽3米的壕沟，过高1.2米垂直墙，涉水深15米，还可潜水5米深。坦克火力强大，除装有1门火炮外，还有高射机枪、并列机枪和航向机枪，携带炮弹40～60发。

移动的岛屿——航空母舰

航空母舰是一种载有各种作战飞机并提供海上起降活动基地的大型军舰，它攻防兼备，作战能力强，能执行多种战役战术任务，极具威慑力，因而倍受世界各国海军的器重。现代航空母舰及舰载机已成为高科技密集的军事系统工程。不少专家认为，航空母舰已成为一个国家军事、工业、科技水平与综合国力的象征。

1909年，法国著名发明家克雷曼·阿德在《军事飞行》一书中，第一次描述了飞机与军舰结合的梦想。阿德提出了航空母舰的基本概念和建造航空母舰的初步设想，第一次提出了“航空母舰”这一概念。1916年，英国的战舰设计师提出了研制可在军舰上起降飞机的航空母舰的设想，并建议把陆基飞机直接用到航空母舰上去。此后，英国的舰船设计师们对战舰的结构进行了重大修改，研制成功世界上第一艘全通甲板的航空母舰——“百眼巨人号”。“百眼巨人号”具备了现代航空母舰所具有的最基本的特征和形状。它的诞生，标志着世界海上力量发生了从制海权到制海权与制空权相结合的一次革命性变化。

航空母舰宽敞的甲板

航空母舰上一般搭载有战斗机、攻击机、反潜机、预警机、侦察机、电子干扰机、加油机及直升机等多种飞行器。为了对付各种威胁，有的航空母舰上还分别装备各种导弹及水中兵器等。与陆地机场相比，现代航空母舰上的飞行甲板仍显得十分窄短，为了解决飞机的起降问题而专门设有斜角甲板、升降机、弹射器、助降装置、拦阻索五大“法宝”。由于航空母舰往往担负着战区的任务，这就要求航空母舰能够在海上长时间航行。核动力航空母舰续航力高达40万～100万海里，而常规动力航空母舰续航力一般在1万海里左右。航空母舰由于目标大、较易遭敌方攻击，因此通常总在巡洋舰、驱逐舰、护卫舰和攻击潜艇等舰艇的护卫下组成航空母舰编队共同行动。

为了保障飞机能安全降落，航空母舰上均有舰载机拦阻装置。舰载机拦阻装置是航空母舰上吸收着舰飞机的前冲能量，以缩短其滑行距离的装置，由拦阻索、拦阻网及其拦阻机、缓冲器、控制系统等构成。拦阻索用于飞机正常着舰，是用钢索横拦于斜角飞行甲板上，与着舰方向垂直，每隔10余米设一道，共设4～6道。飞机接近母舰时，放下尾钩，钩住任何一道拦阻索，在飞机惯力作用下拦阻索被拖出，飞机逐渐减速，滑行50～95米后停住。应急着舰时使用拦阻网。当飞机尾钩损坏或因故障放不下，又不能复飞时，则需临时架设拦阻网将飞机阻拦在甲板上。

航空母舰的分类方法有多种：按照排水量可分为大型航空母舰、中型航空母舰和小型航空母舰；按战斗使命可分为攻击航空母舰、反潜航空母舰、护航航空母舰和多用途航空母舰；按动力可分为核动力航空母舰和常规动力航空母舰。

航空母舰作战包括陆、海(在海上还可分水上和水下)、空三个层次。在现代战争中，它的作用概括起来主要有如下几个方面：夺取制海权和制空权；袭击岸上目标(包括战略目标)，主要是攻击沿海和内陆的城市、交通要道和枢纽、军事设施；消灭敌潜艇和水面舰艇，而搜索和消灭敌弹道导弹核潜艇则是一项极其重要的作战任务；支援登陆作战和地面作战；封锁海峡、基地和港口；保护自己的海上交通线。保护己方弹道导弹核潜艇，也是航空母舰的重要任务。

顺风耳——雷达

雷达是利用极短的无线电波进行探测的装置。无线电波传播时遇到障碍物就能反射回来，雷达就根据这个原理，把无线电波发射出去再用接收装置接收反射回来的无线电波，这样就可以测定目标的方向、距离、大小等，接收的电波反映在指示器上，可以得到探测目标的影像。

1919年，英国科学家沃森·瓦特发明了第一个雷达装置。瓦特从声音传播的回声中得到启示，他认为电磁波传送出去以后，遇到障碍必定有反射回来的可能性，如果发明一种既能够发射电磁波、又能够接受反射波的装置，就可以在很远的距离也能探测到飞机的行动。1935年，他研制成功新式飞机探测雷达装置GH系统。1938年，GH系统正式投入使用，部署在英国的泰晤士河口附近。这个系统对飞机的探测距离达250千米。到1939年为止，一些国家秘密发展起来的雷达技术已达到了完全实用的阶段。这项发明在二战中显示出了它的巨大作用，雷达从此成为远距离军事探测的重要装备。

炮瞄雷达

雷达的种类繁多，分类的方法也非常复杂。作为武器系统的重要装备，有远程预警雷达、警戒雷达、导航雷达、炮瞄雷达、导弹制导雷达、机载截击雷达、火控雷达、侦察雷达、敌我识别雷达等等；根据其技术特征可分为波束扫描雷达、单脉冲雷达、相控阵雷达、连续波雷达、脉冲多普勒雷达、电控相扫描雷达、超视距雷达、坐标雷达、测高雷达、测速雷达、多基地雷达、被动式多基地雷达等等；民事用途的雷达有无线电测高雷达、气象雷达、航管雷达、引导雷达等等。

雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它成为军事上必不可少的电子装备。现在，雷达广泛应用于社会经济发展(如气象预报、民航管制、资源探测、航海、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。面对日益拥挤的天空，拥有精密的雷达监控系统至关重要。

战争之矛——导弹

导弹是一种可以依靠自身的动力装置和制导装置自动控制飞行路线并导向目标的武器。导弹诞生至今虽只有60多年的历史，但发展迅猛，已有数代导弹问世，先进程序日新月异。导弹是现代战争与未来战场的主角，谁拥有先进高端的导弹，谁就将掌握战争的主动与优势。因此，各国以研制、装备导弹作为增强军队战斗力的重要手段。

导弹发明于1942年，发明人为德国的火箭专家冯·布劳恩。1934年，布劳恩从柏林大学获得物理学博士学位后就开始从事火箭的研究工作，并使火箭的升空高度有了较大的提高。1942年初，布劳恩研制出带有自动控制设备的新式武器“V—2”导弹。同年10月，“V—2”导弹进行第一次试飞，导弹在离预定目标4千米处爆炸，试验获得了成功。导弹的发明，使现代战争成为导弹对抗战。

我国洲际导弹

精确制导技术是现代高尖端技术，其主要是利用无线电波、光波(红外、激光)探测器探测目标在电磁频谱上的能量辐射与反射特性，将所获得的目标信息转换、处理与传输，得出制导指令，对目标进行精密跟踪直到准确命中。采用精确制导技术的武器系统就叫精确制导武器，导弹便是一种精确制导武器。

导弹由弹头、导航装置、发动机、动力燃料等几部分组成。导弹的发动机用于为导弹飞行提供动力，它有固体火箭发动机、液体火箭发动机、冲压喷气发动机等多种类型。发动机、制导装置、战斗部和电源等一起装在弹体里。弹体常用重量轻、强度高的轻合金材料或玻璃钢等复合材料制成。此外，地面还有观察、制导设备和导弹一起组合成整套武器系统。

毁灭性武器——原子弹

原子弹是利用铀、钚等重原子核裂变所产生的原子能，瞬时释放出巨大能量对目标进行杀伤和破坏的核武器，又称裂变弹。原子弹爆炸时能产生冲击波、光辐射、贯穿辐射和放射性污染。原子弹的出现使战争形态从冷兵器时代、热兵器时代进入一个新的时代——核武器时代。由于破坏力太大，核武器的使用受到许多国家反对。

原子弹爆炸后产生的蘑菇云

1938年末，德国物理学家们证实了以高速中子撞击铀原子可以引起原子核分裂，同时释放出巨大能量。1941年12月，美国总统批准了研究原子弹的“曼哈顿计划”，美国全力进行原子弹的研制。1942年，美国科学家费米在芝加哥大学建成了世界上第一座可控原子核裂变链式反应堆。1945年3月，美国成立秘密的原子能委员会，科学家们日以继夜地进行工作，成功研制出第一颗原子弹。1945年7月6日，原子弹爆炸试验成功。8月6日，美国第一次把原子弹用于实战。日本广岛和长崎被夷为平地，45万多人伤亡。核武器的巨大威力，多种杀伤破坏效应引起世界震惊。

原子弹是利用易裂变的重原子核链式反应瞬间释放出的巨大能量，来达到杀伤破坏的目的。它由引爆控制系统引爆炸药，然后推动、压缩中子反射层和核装料，使处于次临界状态的核装料瞬间达到超临界状态，再由核点火部件适时提供中子，触发链式裂变反应，形成猛烈爆炸。原子弹的爆炸威力巨大，相当于几百到几万吨TNT炸药的力量。

原子弹主要由引爆控制系统、高能炸药、反射层、由核装料组成的核部件、中子源和弹壳等部件组成。引爆控制系统用来引爆高能炸药；高能炸药是推动、压缩反射层和核部件的能源；反射层由铍或铀—238构成。铀—238不仅能反射中子，而且密度较大，可以减缓核装料在释放能量过程中的膨胀速度，使链式反应维持较长的时间，从而能提高原子弹的爆炸威力。核装料主要是铀—235或钚—239。

最先进的隐形飞机

所谓隐形飞机，并不是让我们的肉眼都看不到的飞机，其目的是减少反射面使得雷达无法侦察到飞机的存在。现在的隐形飞机是从最早的美国20世纪60年代的研制的TR—1型飞机，发展到20世纪90年代的F—117“夜鹰”隐形战斗机、F—22型先进战术战斗机和A—12“复仇者”海军舰载隐形攻击机等，隐形和反隐形的不断较量将使飞机的结构设计和性能越来越优化。

目前，世界上最先进的隐形飞机是美国的F—35战斗机，F—35战斗机汇聚了众多尖端技术，笼罩着“世界最先进”的光环，又有着“世界战斗机”的美称。鉴于F—22的高价，F—35也应该是性价比最高的隐形飞机。

F—35战斗机的隐身设计借鉴了F—22的技术与经验，其雷达反射面积 (RCS)的分析和计算，采用整机计算机模拟（综合了进气道、吸波材料/结构等的影响），比F—117A的分段模拟后合成更先进、全面和精确，同时可以保证机体表面采用连续曲面设计。F—35A的正面最小RCS约为1平方米，比苏—27、F—15低。由于F—35武器采用内挂方式，不会引起RCS增大，隐身优势将更明显。

在红外隐身方面，从一些资料可推断出该机在推力损失仅有2%~3%的情况下，将尾喷管3~5微米中波波段的红外辐射强度减弱了80%~90%，同时使红外辐射波瓣的宽度变窄，减小了红外制导空空导弹的可攻击区。

F—35的隐身设计，不仅减小了被发现的距离，还使全机雷达散射及红外辐射中心发生改变，导致来袭导弹的脱靶率增大。这样该机的主动干扰机、光纤拖曳式雷达诱饵、先进的红外诱饵弹等对抗设备也更容易奏效。

激光武器

某些物质原子中的粒子受光或电的激发，由低能级的原子跃迁为高能级原子，当高能级原子的数目大于低能级原子的数目，并由高能级跃迁回低能级时，就放射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光就叫做激光。

1916年，爱因斯坦提出了“受激辐射”理论。在这个理论中首次提到了“激光”这个概念。1951年，美国的物理学家汤恩斯在美国华盛顿召开的物理学会议上，提出了利用受激辐射放大微波的构想，从而为激光器的发明奠定了理论基础。1960年7月，美国科学家梅曼博士，在前人的科研基础上，在实验室里制造出了世界上第一台激光器——红宝石激光器，标志着激光的诞生。

与普通光相比，激光具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好的特点。普通光是自发辐射光，不会产生干涉现象。激光则不同于普通光源，它是受激辐射光，具有极强的相干性，所以又称为相干光。激光不同于普通光的特点使其开辟了经典光学前所未有的应用前景。

激光主要应用在生活与军事两大方面。在生活中的应用有：医疗、机械工程、生物工程、化学工程、基因工程等领域都已广泛使用激光技术。在军事上的应用主要有：激光的侦察与测量，即利用激光的特性制造出激光的侦察与测量仪器，例如激光雷达、激光测距仪、激光卫星等；激光制导，即用来控制飞行器飞行方向，或引导武器击中目标的一种激光技术，激光制导与其他制导种类相比，具有结构简单、作战成本低、抗干扰性能好、命中精度高等优点;激光通信，即以激光为载体来传递信息的一种通信方式；激光武器，是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。激光武器分为战术激光武器和战略激光武器两种。它将是一种常规威慑力量。