曾筱琳

前段時(shí)間，人們?cè)诠蕦m博物院前排隊(duì)圍觀《清明上河圖》的新聞轟動(dòng)一時(shí)。不少人為了一睹國(guó)寶風(fēng)采，不惜耗上六七個(gè)小時(shí)來(lái)排隊(duì)等待。這并不奇怪，《清明上河圖》就像中國(guó)的一個(gè)文化符號(hào)，不管看不看得懂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地看上一眼都是好的。

除了表現(xiàn)北宋人民的生活、生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易等真實(shí)面貌和經(jīng)濟(jì)狀況外，在《清明上河圖》中還埋藏了一些中國(guó)古代先進(jìn)的科技生產(chǎn)力。

技藝精湛的木拱橋

看過(guò)《清明上河圖》的人，對(duì)畫(huà)面正中這座拱橋都不會(huì)陌生（見(jiàn)題圖）。橋上接踵的人流，橋下暢通的船只，一派熱鬧非凡的城市生活圖景撲面而來(lái)。

那么，這區(qū)區(qū)一座拱橋有什么特別的呢？

我們不妨先來(lái)簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)一下“拱橋”這種形態(tài)優(yōu)美的建筑。其實(shí)拱橋的歷史非常悠久，早在公元前100年左右，世界上第一座拱橋阿爾坎塔拉橋就出現(xiàn)在了古羅馬，還有我國(guó)聞名遐邇的趙州橋，也在隋朝就完成了修建。它們都以優(yōu)美的外觀和穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)著稱。當(dāng)然，它們還有一個(gè)顯著的共性——都是用石頭做的。

為什么古代大多數(shù)拱橋都是石頭做的呢？這個(gè)原理不難理解，因?yàn)闃蛎嫠艿膲毫?huì)轉(zhuǎn)化分散到橋身兩側(cè)，最后作用到兩邊的地基上，所以，這就要求拱橋兩邊的基礎(chǔ)非常扎實(shí)，材料的抗壓能力強(qiáng)，而石頭剛好可以滿足這個(gè)條件。

其實(shí)在人類歷史上，除了石頭之外，木材也是建造橋梁最原始的材料之一。相比石頭，木材擁有重量輕、抗震性能好、加工方便等優(yōu)勢(shì)。最早的木橋是以獨(dú)木橋的形式出現(xiàn)的，即在水上或峽谷兩端搭設(shè)一根簡(jiǎn)單的木頭。如今，在許多小河上我們還能看到這種形式簡(jiǎn)易的橋梁。

那么，能不能效仿石拱橋，也用木頭造出這種形態(tài)美觀的木拱橋呢？顯然，如果按照前文所述石拱橋的原理修建木拱橋，那橋估計(jì)剛建好沒(méi)多久就塌了。畢竟，要比結(jié)實(shí)和抗壓能力，木頭實(shí)在沒(méi)什么競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

可是，《清明上河圖》中這座拱橋恰恰就是用木頭做的。難道這是張擇端自己憑空臆想出來(lái)的嗎？

據(jù)歷史資料記載，中國(guó)的第一座木拱橋起源于北宋。最早的文獻(xiàn)記載如《宋會(huì)要》中所說(shuō)的“北宋天禧元年正月，罷修汴河無(wú)腳橋”?！独m(xù)資治通鑒長(zhǎng)編》也記載：“橋柱壞舟，遂獻(xiàn)無(wú)腳橋式，編木為之，釘貫

其中?！?/p>

而文中所描述的中國(guó)第一座“編木為之”的“無(wú)腳橋”，也正是《清明上河圖》中展示的這座造型獨(dú)特，猶如一彎長(zhǎng)虹的汴河虹橋！

那么，汴河木拱橋又是如何建造的呢？《澠水燕談錄》中用“取大木數(shù)十相貫，架為飛橋”簡(jiǎn)單描述了虹橋的橋梁結(jié)構(gòu)。而通過(guò)后來(lái)建筑學(xué)家和橋梁學(xué)家的分析研究發(fā)現(xiàn)，汴河虹橋的營(yíng)造技藝非?？茖W(xué)，其結(jié)構(gòu)精密而巧妙。從整體上看，虹橋的主拱由兩個(gè)系統(tǒng)組成，它們通過(guò)橫梁交叉搭置、相互承托，形成了拱形的整體結(jié)構(gòu)，并通過(guò)拱上建筑的傳遞，承擔(dān)橋面?zhèn)飨聛?lái)的荷載。為了增強(qiáng)整體穩(wěn)定性，兩個(gè)系統(tǒng)之間還設(shè)置了五處橫梁，以此加強(qiáng)其橫向連接，形成整體，共同承擔(dān)橋面負(fù)荷。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，工匠們充分利用了木材的抗壓、抗彎以及抗拉等性能，將木頭有組織地編制在一起，形成拱形結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了較大跨度和承重能力。

看來(lái)，張擇端不僅沒(méi)有憑空“捏造”，在《清明上河圖》中，他對(duì)虹橋的寫(xiě)實(shí)描繪幾乎將虹橋的結(jié)構(gòu)完全還原了出來(lái)！

公元1502年，也就是在汴河虹橋出現(xiàn)后的485年，意大利超級(jí)天才達(dá)·芬奇也腦洞大開(kāi)地繪制了一座木頭小拱橋的圖樣，但他不知道的是，早在幾個(gè)世紀(jì)前，中國(guó)人就做到了。

但由于木材本身缺陷，如容易腐朽，耐久性能差，并且由于自重較輕，容易被洪水沖垮等原因，木拱橋很難留存下來(lái)，包括《清明上河圖》中展示的汴河虹橋也不復(fù)存在了。但值得驕傲的是，中國(guó)木拱橋的營(yíng)造技藝已被列入世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。

算盤(pán)的起源

中國(guó)是算盤(pán)的故鄉(xiāng)， 現(xiàn)在世界上包括日本、美國(guó)一些國(guó)家所使用的算盤(pán)，都是中國(guó)體系的。因此，人們往往把算盤(pán)的發(fā)明與中國(guó)古代四大發(fā)明相提并論。和木拱橋制造工藝一樣，珠算也已經(jīng)被列入人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。

然而，中國(guó)是什么時(shí)候開(kāi)始使用算盤(pán)的呢？從清代起，就有許多學(xué)者進(jìn)行了考證。但由于缺少足夠的證據(jù)，算盤(pán)的起源問(wèn)題至今仍然眾說(shuō)紛紜。

有一些學(xué)者認(rèn)為，算盤(pán)應(yīng)該是起源于東漢。因?yàn)?，中?guó)在書(shū)籍上最早出現(xiàn)“珠算”這個(gè)名詞，就是東漢數(shù)學(xué)家徐岳所作的《數(shù)術(shù)紀(jì)遺》。但是，也有許多學(xué)者認(rèn)為，此書(shū)描寫(xiě)的珠算，充其量不過(guò)是一種記數(shù)工具，與后來(lái)我們所說(shuō)的能夠進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的算盤(pán)并不是一回事。

此外，還有一部分學(xué)者認(rèn)為，真正意義上的算盤(pán)是從元朝開(kāi)始出現(xiàn)的。這種想法主要源于元代陶宗儀所著的《南村輟耕錄》——“凡納婢仆，初來(lái)時(shí)曰擂盤(pán)珠，言不撥自動(dòng);稍久，曰算盤(pán)珠，言撥之則動(dòng);既久，曰佛頂珠，言終日凝然，雖撥亦不動(dòng)。”文章風(fēng)趣生動(dòng)地把不同資歷的奴婢比作不同類型的算盤(pán)。學(xué)者認(rèn)為，文中描述的算盤(pán)就與現(xiàn)代真正意義上的算盤(pán)差不多了。所以，說(shuō)算盤(pán)起源于元代也不無(wú)道理。

但是，隨著新證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，算盤(pán)出現(xiàn)的年代又給人們帶來(lái)了新的驚喜！

一直以來(lái)，人們都認(rèn)為，最早出現(xiàn)的描繪算盤(pán)圖樣的作品是16世紀(jì)時(shí)的看圖識(shí)字類書(shū)籍《對(duì)象四言》。然而，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，學(xué)者們意外地在一幅北宋紀(jì)實(shí)類畫(huà)卷中看到了“算盤(pán)”的身影，沒(méi)錯(cuò)，它就是《清明上河圖》——在畫(huà)卷最左端，有一家名為“趙太丞家”的藥鋪，藥鋪正面柜臺(tái)上赫然放著一架算盤(pán)。（編者注：見(jiàn)圖中白圈處）

后來(lái)，經(jīng)珠算專家將畫(huà)面攝影放大，確認(rèn)畫(huà)中之物就是與現(xiàn)代使用的算盤(pán)形制類似的算盤(pán)。也就是說(shuō)，《清明上河圖》是最早出現(xiàn)的帶有算盤(pán)的圖畫(huà)。而《清明上河圖》中所描繪的景象是北宋時(shí)期的汴州，所以，其實(shí)最遲在公元1000年左右，算盤(pán)就已經(jīng)出現(xiàn)了，比起之前學(xué)者們認(rèn)為的元朝要早了200多年。

那么，《清明上河圖》中關(guān)于算盤(pán)場(chǎng)景的描繪真的靠譜嗎？

通常，在中國(guó)古代到藥店抓藥時(shí)，必須持有中醫(yī)所開(kāi)的藥方，然后由藥鋪熟悉價(jià)格的店員計(jì)算出總價(jià)。比如，甘草三錢、黃蓮二錢。而中藥湯劑的配方大都十分復(fù)雜，一服中藥多達(dá)十幾味或二十幾味是常有的事。所以，計(jì)算起價(jià)格來(lái)就比較繁瑣。這樣，藥店里就必然要有得心應(yīng)手的計(jì)算工具。

而在古代中國(guó)，充當(dāng)這個(gè)工具的正是算盤(pán)。在《清明上河圖》中，算盤(pán)出現(xiàn)的位置正好是藥鋪，所以，它是合情合理也值得相信的。當(dāng)然，算盤(pán)出現(xiàn)的時(shí)間是否可能更早于北宋，這就需要新的歷史資料來(lái)佐證了。

肩套式挽具

在《清明上河圖》中，不僅有惟妙惟肖的人和物，就連動(dòng)物身上都有可以琢磨的亮點(diǎn)。比如，大街上拉車的驢。一只驢有什么可看的？別急，再看看驢身上的挽具。

什么是挽具？簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是套在馬或驢身上，用來(lái)挽著它們進(jìn)行運(yùn)輸?shù)墓ぞ?。那么，《清明上河圖》中驢的挽具有什么特別嗎？要想知道它究竟有多“?！?，我們不妨先來(lái)看看古代國(guó)外的挽具長(zhǎng)什么樣。

讀過(guò)古羅馬著作的人往往會(huì)對(duì)埃及船只運(yùn)送谷物到羅馬有深刻印象，沒(méi)有埃及的谷物，羅馬人就會(huì)挨餓。很多人不僅會(huì)問(wèn)，為什么不從意大利運(yùn)谷物到羅馬，卻要選擇從埃及走水路運(yùn)輸呢？答案很簡(jiǎn)單——因?yàn)闆](méi)有一種馬挽具能把意大利農(nóng)業(yè)區(qū)的谷物運(yùn)到羅馬。

直到公元8世紀(jì)，西方挽馬的唯一手段還是“項(xiàng)前肚帶挽具”——把皮帶勒在馬的喉部。這是一種很不合理的方法，“勒喉”意味著馬一旦使出最大力氣就會(huì)窒息而死。

由于他們局限于使用這種可悲的挽具，馬力既無(wú)法用于拉車運(yùn)輸，而且在騎兵戰(zhàn)中也加劇了局勢(shì)的混亂和相互殘殺。不論馬和騎手多么好，遠(yuǎn)距離騎馬都會(huì)遇到嚴(yán)重的障礙。尤其是劣馬，在行進(jìn)中不僅容易疲勞，而且走著走著就會(huì)悶塞至半死不活狀。

而中國(guó)在挽具上則比西方先進(jìn)太多。很早以前，聰明的中國(guó)人就改用了胸帶挽具——用繩子套著胸部和鎖骨，把負(fù)重交由胸部承擔(dān)。如此一來(lái)，馬在牽引車輛的時(shí)候不僅不會(huì)被勒死，而且也能發(fā)出更大的力量。

但這種挽馬的方法又給車輛帶來(lái)了一些問(wèn)題，比如，車的結(jié)構(gòu)要求更復(fù)雜了——需要再增加一根長(zhǎng)而彎曲的辀（安在大車上的工具）。但更重要的是，它把車的重心增高了，使得車在快速轉(zhuǎn)彎時(shí)容易發(fā)生翻車事故。所以，胸帶挽具還需改進(jìn)。

由于馬最有力的位置在肩胛，于是后來(lái)，更加科學(xué)的肩套便出現(xiàn)了——馬的受力點(diǎn)挪到兩肩肩胛部位。對(duì)馬來(lái)說(shuō)，這種設(shè)計(jì)使其發(fā)力更容易，也增加了發(fā)力效率。對(duì)車來(lái)說(shuō)，類似轅、辀等多余部件也可以省去，而且大大降低了車的重心，提高了車的平穩(wěn)性。

在《清明上河圖》中，我們不難發(fā)現(xiàn)，這四頭驢都采用了肩套式挽具。后來(lái)，這種發(fā)明也逐漸傳到歐洲，但那也是一兩百年后的事了。

你看，僅僅一幅《清明上河圖》中就暗藏了這么多領(lǐng)先于時(shí)代的“高科技”?？梢?jiàn)，宋朝不僅是繪畫(huà)的黃金時(shí)代，其科技水平在當(dāng)時(shí)也毫不遜色。

（選自《大科技·百科新說(shuō)》2015年第12期，薦稿人：李中一）