百年謎團(tuán) 揭紫禁城建造之謎

紫禁城（Forbidden City）是中國明、清兩代24個(gè)皇帝的皇宮。明朝第三位皇帝朱棣在奪取帝位后，決定遷都北京，即開始營造紫禁城宮殿，至明永樂十八年（1420年）落成。依照中國古代星象學(xué)，紫微垣位于中天，乃天帝所居，天人對(duì)應(yīng)，是以皇帝的居所又稱紫禁城。那么它是怎樣建造的呢？

北京紫禁城占地面積724250平方米，還沒把護(hù)城河與城墻的綠化帶計(jì)算在內(nèi)。宮殿建筑總面積達(dá)163，000㎡。紫禁城是一座長方形的城池，南北長961米，東西寬753米，四周有高10米多的城墻圍繞，城墻的外沿周長為3428米，城墻外有寬52米的護(hù)城河，是護(hù)衛(wèi)紫禁城的重要設(shè)施。城墻四邊各有一門，南為午門，北為神武門，東為東華門，西為西華門。

建筑法式是指以木構(gòu)架為主要結(jié)構(gòu)方式的中國古代建筑向標(biāo)準(zhǔn)化、定型化發(fā)展中形成的一整套專項(xiàng)制度。北宋崇寧二年（1103年）刊行的《營造法式》是關(guān)于宮室、壇廟、官署、府第等建筑的設(shè)計(jì)、施工和用料的規(guī)范。據(jù)此，現(xiàn)代建筑史家將古建筑房屋的各部分及其構(gòu)件的規(guī)格尺寸、比例關(guān)系和做法要求等簡稱為“法式”。

城墻的四角有四座設(shè)計(jì)精巧的角樓。紫禁城宮殿都是木結(jié)構(gòu)、黃琉璃瓦頂、青白石底座，飾以金碧輝煌的彩畫。其平面布局，立體效果，以及形式上的雄偉、堂皇、莊嚴(yán)、和諧，都可以說世上罕見的。集中國古代建筑藝術(shù)之大成，是中國二千多年專制社會(huì)皇權(quán)思想的集中體現(xiàn)。與中國歷代皇宮一樣，故宮的總體規(guī)劃和建筑形制完全服從并體現(xiàn)了古代宗法禮制的要求，突出了至高無上的帝王權(quán)威。

紫禁城宮殿的建筑法式在繼承以往標(biāo)準(zhǔn)化、定型化傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上又有所發(fā)展。清雍正十二年（1734年）頒行的《工程做法》是針對(duì)包括宮殿建筑在內(nèi)的房屋建筑修造的條例規(guī)范，將宮殿修造的法式要求進(jìn)一步制度化。明清宮殿的建筑法式較之以往更為完整、詳盡、實(shí)用，在地盤布局、臺(tái)基欄桿、大木構(gòu)架、屋頂式樣、墻體形制、內(nèi)外裝修及油飾彩畫等諸多方面都有明晰規(guī)定。建筑法式的制度化，一方面標(biāo)志著建筑體系的高度成熟，有利于提高工作效率，強(qiáng)化工程管理，但另一方面也有僵化的趨勢，使建筑設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力受到極大的限制。

北京紫禁城籌建于明成祖永樂（公元1404年～公元1424年）五年，興建于永樂十五年至十八年。整個(gè)營造工程由侯爵陳圭督造，具體負(fù)責(zé)是規(guī)劃師吳中。從明永樂五年（公元1407）年起，明成祖集中全國匠師，征調(diào)了二、三十萬民工和軍工，經(jīng)過14年的時(shí)間，建成了這組規(guī)模宏大的宮殿組群。清朝沿用以后，只是部分經(jīng)過重建和改建，總體布局基本上沒有變動(dòng)。

清代宮殿修造，由內(nèi)務(wù)府會(huì)同工部共同掌管。內(nèi)務(wù)府設(shè)營造司，負(fù)責(zé)紫禁城的修繕事宜。營造司設(shè)“樣房”和“算房”，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)圖紙，制作“燙樣”和估算工料。雍正十二年（1734年），由工部刊行《工程做法》，作為壇廟、宮殿、倉庫、城垣、寺廟、王府等房屋建筑設(shè)計(jì)、施工、工料核算的準(zhǔn)繩。建筑施工總計(jì)十一個(gè)專業(yè)，約二十余個(gè)工種，分工明確，各有所司。主要有木、瓦、石、扎、土、油漆、彩畫、裱糊等八大專業(yè)。各專業(yè)相互配合，共保工程質(zhì)量。

中國工人發(fā)明了一種超級(jí)有效的方法，能夠移動(dòng)巨大的石頭長達(dá)69千米以建造中國著名的紫禁城。追溯到紫禁城建造時(shí)期，也就是1406年左右的記錄表明，工人們會(huì)利用人造的道路網(wǎng)絡(luò)從采石場拖拉100噸重的石頭至69千米遠(yuǎn)的紫禁城。然而，600年后，工程師們解釋了水井和冰凍的道路系統(tǒng)如何使石頭更滑更易移動(dòng)，這種方法比其它替代方法要更有效的多。中國北京和美國普林斯頓大學(xué)的專家們相信工人們?cè)谌嗽斓牡缆飞厦扛?00米挖一口井，以獲得水源傾倒在冬天結(jié)冰的道路上，同時(shí)也用作潤滑。據(jù)稱這些工人們是自己拖拉這些巨石的。

工程師們計(jì)算出移動(dòng)石頭的不同方式所產(chǎn)生的摩擦力，包括利用圓木作為滾筒——據(jù)稱這種方法被用于建造很多古代石碑。研究小組的計(jì)算顯示在冰上滑動(dòng)石頭并利用水來潤滑是最有效地方法，期刊《科技新時(shí)代》這樣報(bào)告稱。工程師小組表示，600年前北京的冬天非常寒冷以至于道路都結(jié)冰了，但也因?yàn)樘浔鶡o法在托運(yùn)石頭的木制雪橇底部以及冰凍道路層表面之間形成單獨(dú)的好的潤滑水層。然而，科學(xué)家們認(rèn)為工人在冰上傾倒了足夠多的溫水以至于它們能夠保持液態(tài)并幫助雪橇的滑動(dòng)變得更容易。

工程師們計(jì)算出在沒有溫水的情況下，需要338名男子拖動(dòng)這123噸重9.5米長的巨石。然而，如果利用溫水潤滑冰凍的道路，那么只需要46名男子就能完成相同的工作。計(jì)算中采用的石頭的重量和三維效果圖來自于1557年書寫的一份文檔，當(dāng)時(shí)這項(xiàng)巨大的建造項(xiàng)目已經(jīng)竣工?，F(xiàn)代工程師認(rèn)為，在水潤滑的冰凍道路上拖動(dòng)雪橇比利用圓木滾動(dòng)巨石更有效。在這篇發(fā)表在期刊《美國國家科學(xué)院院刊》上的文章中，研究作者表示圓木滾動(dòng)的摩擦系數(shù)是0.2至0.4，而利用水冰滑動(dòng)的方法摩擦系數(shù)只有0.2。

此外，專家還表示滑動(dòng)雪橇比利用圓木更加簡單，因?yàn)榕c制造木板層并操縱圓木滾動(dòng)以及巨石相比，制造一條光滑的冰凍道路明顯更加簡單。在那個(gè)時(shí)期，帶輪子的車輛還無法支撐巨大石頭的重量，據(jù)工程師們這樣表示。他們認(rèn)為手推車能夠拉動(dòng)的最大重量是95噸。冰凍的道路和工人比騾子和手推車更可靠，尤其是據(jù)稱紫禁城的建筑師們非常擔(dān)心這昂貴巨石的安全性。

故宮是中國古代宮殿藝術(shù)的集大成之作，也是世界上最宏偉的宮殿建筑群之一。大批工匠、百姓為此付出了極大心血，甚至犧牲了無數(shù)人的生命，可惜都湮沒無聞了。對(duì)于今天的我們來說，故宮更像是幾百年前建筑家們的一次“集體匯報(bào)演出”，是中華民族集體智慧的體現(xiàn)。