建造故宮如何運(yùn)輸超百噸巨石
新華網(wǎng)華盛頓11月4日電(記者林小春)中國在公元前1500年左右已出現(xiàn)了有輪車輛,然而在明代建造紫禁城(現(xiàn)稱為故宮)的過程中,仍使用了有水潤滑的人造冰道方式運(yùn)輸巨石。中美研究人員4日在美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上報(bào)告說,這除了與當(dāng)時(shí)的車輛不具備百噸以上的載重能力以外,也是因?yàn)楸肋\(yùn)輸比車輛運(yùn)輸更安全可靠。
故宮里使用的巨石據(jù)說多達(dá)數(shù)萬塊,其中最大一塊是擺放在保和殿后面的、上面雕九條游龍的大石雕,這塊重約300噸的巨石就是利用冰道運(yùn)輸?shù)摹1本┛萍即髮W(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授李疆對(duì)新華社記者說,明代的文獻(xiàn)記載表明,車輛和旱船在建造紫禁城運(yùn)輸大石過程中都曾被使用過。不過他們發(fā)現(xiàn),直到16世紀(jì)末的車輛只能運(yùn)輸最重約95噸的東西,所以百噸以上的巨石可能需要通過其他方式運(yùn)輸。
當(dāng)時(shí)的一份文獻(xiàn)記載了運(yùn)輸一塊重120噸巨石的經(jīng)過:這塊石頭從70多公里以外的地方運(yùn)到紫禁城,工人每隔一里就要掘井打水并將水澆在冰上以減少摩擦。計(jì)算表明,不多于50人的隊(duì)伍就足以拉動(dòng)這只旱船在潤滑的冰上運(yùn)動(dòng),而在無冰的地面上拉動(dòng)同樣的負(fù)荷需要超過1500名男性。考慮到當(dāng)時(shí)北京的氣候條件,他們認(rèn)為,這只旱船可以運(yùn)動(dòng)得足夠快(約每秒8厘米),從而在水結(jié)冰之前在潤滑水膜上滑動(dòng)。
李疆說,明代的人們?cè)诰奘\(yùn)輸中就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,在低速重載情況下,滑動(dòng)摩擦方式比滾動(dòng)摩擦方式更安全可靠。而且,明代巨石運(yùn)輸采用了冰面潤滑的方式,通過形成水膜實(shí)現(xiàn)減阻的目的,并通過比較發(fā)現(xiàn)這種運(yùn)輸方式比傳統(tǒng)的木撬、滾子及普通的冰面潤滑更省力。
去年夏天,李疆與清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員陳皓生帶著第一次到訪中國的普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航空工程系教授霍華德·斯通參觀故宮,討論起大石雕運(yùn)輸中的潤滑問題。事后他們查閱文獻(xiàn),卻未發(fā)現(xiàn)從工程科學(xué)角度進(jìn)行相關(guān)分析的文獻(xiàn),因此他們決定一探究竟。
李疆評(píng)價(jià)說,“明代的巨石運(yùn)輸方式說明,中國明代人們對(duì)低速重載的潤滑研究達(dá)到了很高水平。紫禁城的興建與鄭和七下西洋都發(fā)生在15世紀(jì)前期,巨石運(yùn)輸?shù)睦诱f明當(dāng)時(shí)的陸地運(yùn)輸技術(shù)并不比航海技術(shù)遜色”。
來源:新華網(wǎng)、人民網(wǎng)