在古代 , 没有吊车和起重机 , 古人如何运输重达数百吨的重物呢?
北京故宫始建于公元1406年 , 据说在最早的建设中明朝总共投入了二十三万名工匠及上百万名民夫 , 历时十四年建成 。可以说 , 故宫凝聚了当时中国最先进的建筑技术 。
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在故宫之中 , 总共有几万块重达数吨的巨石 , 其中最重的一块就是摆放在保和殿后方的九龙雕 , 约重三百吨 。根据《两宫鼎建记》的记载 , 这方石雕是民夫于冬天拖运来的 , 为了拖运这块巨石 , 工人们采用了浇筑冰道的方式 , 大幅减小了石雕与地面的摩擦力 , 顺利地将九龙雕送入皇宫 。
尽管这方石雕的运输过程并未见于史料 , 且缺乏现代科学的论证 , 北京科技大学机械工程学院的教授李疆却通过查阅五百年前的文献 , 发现了一个类似的工程:
“公元1557年 , 有一群民夫用浇筑冰道的办法 , 将一块重达一百吨的巨石 , 运入皇宫 , 整段运输路程长达七十公里 。”
由此可见 , 此前世界机械工程史上有人提出“由于在公元前一千五百年时中国已发明车轮 , 所以中国并没有以人力在冰面上拖运石头的案例”这一观点并不严谨 。
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2013年夏天 , 李疆教授与清华大学研究院陈皓生陪同首次造访中国的外国航空工程教授霍华德参观北京城 , 在参观故宫的过程中谈起巨石的运输问题 。
在这次会晤后 , 众人查阅相关历史文献 , 希望能从现代工程学角度分析当时的运输过程 , 可惜的是当时科学界并未对此进行研究分析 。
于是 , 李疆、陈皓生及霍华德决定对此进行研究 。
【中国古人的智慧绝对是领先世界的,至今我们仍为先人的智慧所折服】根据李疆的介绍 , 明朝时期的工匠已经有了这样的认识 , 那就是在低速重载的条件下 , 滚动摩擦的运输方式远不如滑动摩擦安全有效 。故此 , 在运输故宫中的巨石时 , 民夫采用了浇筑冰面的方式 , 并在冰面上泼水润滑 , 大幅减轻拖动巨石的阻力 。通过对比发现 , 这种运输方式比传统的木撬、轮载更加高效安全 , 且符合北方得天独厚的气候环境 。
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对此 , 专家对比了低速重载条件下滑动摩擦及滚动摩擦的系数 , 验证了滑动运输的可行性 。从理论上来讲 , 冰面比木质表面更加平滑 , 也更加坚固 , 承重性更好 。李疆等研究人员结合史料进行合理推算 , 从现代科学的角度 , 估测运输一块重约一百吨的巨石至少需要三百名工人 。由此可见 , 就算是运送重达三百吨的九龙壁 , 也不会需要太多人力 。
众所周知 , 远古时期埃及人在修建金字塔时 , 也曾运输过巨石 。不过 , 相比于处于热带环境下的埃及 , 北京拥有运输巨石的气候优势 , 那就是寒冷的冬季 。根据史料的记载 , 使用冰道向皇宫中运输巨石的工程发生于冬至前后 , 而十五世纪的北京一月的平均气温约为3.7摄氏度 。虽然在运输线附近并没有天然的河流 , 但工人可在运输线上每隔一段距离挖井取水 , 满足浇筑冰道的需要 。
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