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《清明上河图》隐藏的科技秘密

正文:

1、结构巧妙的木拱桥

看过《清明上河图》的人,对画面正中的那座拱桥都不会陌生。桥上接踵而行的人流,桥下穿梭的船只,一派热闹非凡的城市生活图景扑面而来。

那么,这区区一座拱桥有什么特别的呢?其实,拱桥的历史非常悠久,早在公元前100年左右,世界上第一座拱桥阿尔坎塔拉桥就出现在了古罗马,还有我国闻名遐迩的赵州桥,也在隋朝就完成了修建。它们都以优美的外观和稳固的结构着称。当然,它们还有一个显着的共性──都是用石头建造的。

为什么古代大多数拱桥都是用石头建造的?因为桥面所受的压力会转化分散到桥身两侧,最后作用到两边的地基上,所以,这就要求拱桥两边的基础非常扎实,材料的抗压能力强,而石头刚好可以满足这些条件。

其实在人类历史上,除了石头之外,木材也是建造桥梁最原始的材料之一。相比于石头,木材拥有重量轻、抗震性能好、加工方便等优势。最早的木桥是以独木桥的形式出现的,即在水上或峡谷两端搭设一根简单的木头,如今,在许多小河上我们还能看到这种形式简易的桥梁。

那么,能不能效仿石拱桥,也用木头造出这种形态美观的木拱桥呢?显然,如果按照前文所述石拱桥的原理修建木拱桥,那桥估计建好没多久就会塌了。毕竟,要比结实程度和抗压能力,木头实在没什么竞争优势。

可是,《清明上河图》中的这座拱桥恰恰就是用木头建造的。难道这是张择端自己凭空臆想出来的吗?

据历史资料记载,中国的第一座木拱桥出现在北宋。最早的文献记载如《宋会要》中所说:“北宋天禧元年(公元1017年)正月,罢修汴河无脚桥。”《续资治通鉴长编》中也有记载:“多因桥柱坏舟,遂献无脚桥式,编木为之,钉贯其中。”

文中所描述的中国第一座“编木为之”的“无脚桥”,正是《清明上河图》中展示的这座造型独特、犹如一弯长虹的汴河虹桥!

那么,汴河木拱桥又是如何建造的呢?《渑水燕谈录》中用“取大木数十相贯,架为飞桥”,简单描述了虹桥的桥梁结构。而通过后来建筑学家和桥梁学家的分析研究发现,汴河虹桥的建造技艺非常精湛,其结构精密而巧妙。从整体上看,虹桥的主拱由两个系统组成,它们通过横梁交叉搭置、相互承载,形成了拱形的整体结构,并通过拱上建筑的传递,承担桥面传下来的荷载。为了增强桥的整体稳定性,两个系统之间还设置了5处横梁,以此加强其横向连接,形成整体,共同承担桥面的负荷。

简单地说,工匠们充分利用了木材的抗压、抗弯以及抗拉等性能,将木头有组织地编制在一起,形成拱形结构,并实现了在有较大跨度的同时兼备较强的承重能力。

看来,张择端不仅没有凭空“捏造”,而且在《清明上河图》中,对虹桥的写实描绘几乎将虹桥的结构完全还原了出来!

公元1502年,也就是在汴河虹桥出现后的485年,意大利超级天才达·芬奇也“脑洞”大开地绘制了一座木头小拱桥的图样,但他不知道的是,早在几个世纪前,中国人就做到了。

2、算盘的起源

中国是算盘的故乡,现在世界上包括日本、美国一些国家所使用的算盘,都是源出中国的。因此,人们往往把算盘的发明与中国古代的“四大发明”相提并论。和木拱桥的制造工艺一样,珠算也已经被列为“人类非物质文化遗产”。

然而,中国是什么时候开始使用算盘的?从清代起,就有许多学者进行了考证。但由于缺少足够的证据,算盘的起源问题至今仍然众说纷纭。

有一些学者认为,算盘应该是起源于东汉。因为,中国古代书籍上最早出现“珠算”这个名词,就出自东汉数学家徐岳所着的《数术纪遗》。但是,也有许多学者认为,此书描写的珠算,充其量不过是一种记数工具,与后来我们所说的能够进行复杂运算的算盘并不是一回事。

此外,还有一部分学者认为,真正意义上的算盘是在元朝出现的。这种观点主要源于元代陶宗仪所着的《南村辍耕录》:“凡纳婢仆,初来时曰擂盘珠,言不拨自动;稍久,曰算盘珠,言拨之则动;既久,曰佛顶珠,言终日凝然,虽拨亦不动。”文章风趣生动地把不同资历的奴婢比作不同类型的算盘。学者认为,此文中描述的算盘与现代真正意义上的算盘差不多。所以,说算盘起源于元代也不无道理。

但是,随着新证据的发现,算盘出现的年代又给人们带来了新的惊喜!

一直以来,人们都认为,最早出现的描绘算盘图样的作品,是16世纪时的看图识字类书籍《对象四言》。然而,一个偶然的机会,有学者意外地在一幅北宋纪实类画卷中看到了“算盘”的身影,《清明上河图》画卷最左端,有一家名为“赵太丞家”的药铺,药铺正面柜台上赫然放着一个算盘。

后来,珠算专家将画面摄影放大,确认画中之物就是与现代使用的算盘形制类似的算盘。也就是说,《清明上河图》是已发现的最早出现算盘的图画。而《清明上河图》中所描绘的景象是北宋时期的汴州,所以,其实最迟在公元1000年左右,算盘就已经出现了,比起之前学者认为的元朝要早200多年。

2023-11-06 20:32:37

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