追尋永樂大鐘

每當辭舊迎新和特殊慶典時刻，歡樂的中國人總忘不了隆重敲響那口最珍愛的永樂大鐘。激越、磅礴、沉雄、嘹亮，帶著恍若天外的神秘感和歷史深處的滄桑感，一聲聲覆蓋百里京華。這時候，四面八方的吉祥喜慶之聲便有了莊嚴的領奏。

多么令人生敬又令人生畏的一口大鐘。它誕生在歲月的另一端。五百八十多年前，以派遣鄭和下西洋和編纂《永樂大典》而昭彰史冊的明成祖朱棣，為炫耀自己的文治武功，并為遷都北京肇基定鼎，下令鑄造了這口無與倫比的大鐘。它既是朝鐘，又是佛鐘。遙想當年這座龐然大物轟然響起的時候，曾經以何等懾人心魄的威嚴，詔告著皇權顯赫與皇恩浩蕩，也宣示著神權至上和佛法無邊。悠悠五個世紀過去了。今天，我們肅然仰望這個形貌蒼古的明代孑遺，仍然仿佛看到一個巨大而蒼莽的驚嘆號，沉沉垂掛在天地之間!

對永樂大鐘的關注和考察似乎一直是歷史學家和詩人的事，后來才有不少科技工作者開始染指其間。誠然，永樂大鐘是明代人文景象的直接映射和重要索引，但卻更是十四世紀中國科學技術登峰造極的經典之作，是五百八十年前冶金、鑄造、力學、聲學等各項技術整體水平的真實物證。通過這口大鐘展示的“謎面”，我們可以猜出五個世紀前科學技術發(fā)展狀況的許多“謎底”。

通高6．75米；口外徑3．3米；重46．5噸；上下各處厚度變化有致；洋洋23萬字經文鑄滿了鐘體內外。如此巨大的尺寸和重量，如此精美的質地和工藝，即使五百年后的當代鑄造技術，面對美輪美奐的永樂大鐘也不能不深深鞠躬。

經過反復研究和考證，科學工作者已經能清晰描述當年鑄造大鐘的方法和過程。這是初創(chuàng)于兩千多年前商周時代的陶范法，到了明代能工巧匠手中早已成為駕輕就熟、爐火純青的工藝。他們營造了一個壯觀而宏大的場面：在地上挖出十米見方的深坑巨穴，先按設計好的大鐘模型，分七節(jié)制出供鑄造使用的外范，低溫陰干，焙燒成陶。再根據鐘體不同斷面的半徑和厚度設計車刮板模，做出大鐘的內范。當七個陶制外圈依次對接如七級浮屠之狀時，渾然一體的大鐘外范便拼裝成功了。

這是天衣無縫的操作，纖毫之隙，分厘之差便會引起“跑火”，招致全盤失敗。為了承受澆鑄的壓力并確保足夠的強度，外范四周無疑是用泥土填滿并層層夯實的。鐘鈕旁邊四處不易覺察的疤痕，泄露了四個澆鑄口的準確位置。我們看到了最典型的雨淋式澆鑄法：幾十座熔爐沿四條槽道排開，爐內大火流金、銅汁鼎沸；地坑里內外模范同時高溫預熱。當蓄滿爐膛的萬斛金湯相率奔瀉而出后，這口萬鈞大鐘便一氣呵成了。回望此情此景，五百年前的手工作坊式生產，分明已經透出了近代大工業(yè)的規(guī)模和氣概。

冷卻又是一道致命的工序。坑內是一團沒有熄滅的地火和流焰，必須控制冷卻速度防止鐘體炸裂。世界著名的俄羅斯大鐘就因冷卻過程中的閃失出現裂紋，結果淪為一口啞鐘。而孕育永樂大鐘的地坑此時是一個天然的自動冷卻系統。可以想像當年勞苦的工匠們付出了多少精心呵護，才能確保永樂大鐘在平安降溫中平安降生。

如果把大鐘看做一個瓜或者果，那么，這個稱為蒲牢的東西便是它的蒂或者把了。蒲牢是佛教中的名稱，原意是龍爪。它也的確像龍的爪子，一把將大鐘緊緊抓住。蒲牢作為承重的鐘鈕，中間巧妙地加進了鋼芯。它是事先用失蠟法鑄好，放在內范外范之間預留的位置上，一起經過高溫預熱，然后澆進鐘體的。它和大鐘的融合看上去無縫無隙、渾然天成，勝過任何一種焊接。蒲牢生根般的四個末端一律膨大成球狀，確保大鐘吊起后永遠不會拔出和滑脫。

最為舉世罕見和引人驚嘆的奇跡，莫過于將23萬多字的佛教經文和咒語上上下下、里里外外鑄滿了大鐘的每一寸表面了。也許是對奪取皇位中殺伐過多生出了悔意，也許因戰(zhàn)勝所有敵手后反倒厭倦了人間的紛爭而皈依佛門，明成祖晚年潛心撰寫《諸佛世尊如來菩薩尊者神僧名經》凡四十卷，二十萬言。其中前二十卷十萬字便刊登在永樂丈鐘不朽的版面上。鐘上的鑄字還有許多其他漢文佛經和梵文佛咒。有學者猜測，明成祖鑄鐘的初始動機便是為了給自己的嘔心瀝血之作尋找一個永恒的載體，以教化眾生和流傳百世。照這樣看，經文和鐘體便相當于靈與肉的關系了。也許這是最詰屈聱牙和枯燥乏味的文章，但23萬宇的版面，安排得如此勻稱整齊，從頭至尾絕無空白，又一字不多一字不少，真要經過一番精心的運籌和計算。據說是大書法家沈度率京中名士先在宣紙上把經文寫就，然后用朱砂反印到鐘模上，再由工匠雕刻成凹陷的陰文。剩下的事，便是以火為筆，以銅為墨，將這光潔挺秀、見棱見角的23萬金宇一揮而就了。

從大鐘頂部一個微小的砂眼中取出一個微小的金屬顆粒；從大鐘底部不顯眼的邊緣刮掉一點金屬粉末。化學定量分析結果表明，大鐘上下部位的成分是均勻而一致的：銅80．54％；錫16．41％；鉛1．12％；鋅0．22％……也許為了提高身價、增添吉祥并加強抗銹蝕能力，大鐘內還檢出了0．03％的金和0．04％的銀。青銅的機械性能曲線顯示，當含錫量在15％至17％時，抗拉強度達最高值，聲學性能也達到最佳狀態(tài)。是誰為大鐘的合金開出了這樣高明的化學處方?幾十只不同的熔爐如何讓共同煎出的這副金屬羹湯保持成分一致?我們不由陷入深深的遐想。

研究一下大鐘的懸掛無疑是另一個有趣的課題。永樂大鐘1420年前后從鑄鐘廠竣工，首先運到漢經廠，萬歷年間移至萬壽寺，清乾隆年間又搬遷到覺生寺。可見古人在沒有大型機械的年代，已經有足夠的知識和辦法對付萬有引力了。此處，46．5噸的巨大重量是通過正反兩個U型銅卡互相銜接交付給木質大梁來承擔的。每當游人仰視這個感覺上最薄弱的環(huán)節(jié)，常常不免生出陣陣疑惑和擔心：那根鎖定兩個銅卡的銷釘何等纖細小巧，只有6．6公分寬，14．3公分高，怎能擔負得了如此萬鉤之任呢?

還是科學家出面回答了這個問題。他們發(fā)現古代設計者為了既提高強度，又保持懸掛部位外觀的色澤一致，在銷釘中也橫穿了一根鋼芯。或者說，這是一根外面包了青銅的鋼釘。根據所受剪應力計算，其安全系數為8．2，遠遠超過了當代飛機上材料強度的安全系數。有人還進一步做出動態(tài)計算，銷釘可承受的鐘體擺動速度為每秒15．4米。即使將大鐘倒豎著舉起，再任其自由落下做加速運動，也不會將銷釘掙斷。至于堅實的木梁和微微內傾的支柱，更是經過幾百年多次強烈地震的嚴酷考驗而紋絲不動。古人竟創(chuàng)造了這樣簡單廉價又萬無一失的支撐系統!

我們欣賞一顆鉆石眾多的棱面時，自然不會忘記它主面上熠熠的光芒。永樂大鐘作為一個發(fā)聲裝置，它最根本的功能和終極的輸出無疑是鐘聲。歸根結底，應該以鐘聲的品質來鑒別技術成就的高低。在這方面，五百年間已有無數詩文對永樂大鐘天下獨美的音響作過精彩描述。而科學工作者用的卻是另一種語言。快速傅立葉變換法，旋轉薄殼體有限元分析法，一記鐘聲如同一束白光通過牛頓的棱鏡，頻譜上出現了眾多的分音。鐘體在幾何形狀大致固定的情況下，單靠厚度的變化就能帶來極為豐富的泛音。厚厚的鐘唇是高音E3的主要震源，鐘腰的厚度變化則送出了C3、A3分音。這是不同樂音奏出的和弦，是眾多溪流匯成的洪波。永樂大鐘鑄成后，由于通體都是經文，根本不可能通過機械刮削來調音，但卻一次性達到如此音響效果，這的確是俗手不辦的事。由于差頻現象和各分音在大氣中衰減程度不一，便出現了鐘聲的抑揚起伏和各處聽到的音調略有不同。重擊一次，鐘聲持續(xù)時間可達三分鐘之久。最后繞梁不絕的余音是最低的基音，難怪總帶著莊嚴的嗡嗡之聲了。

做一天和尚撞一天鐘的成語，描述了中國古鐘的鳴響不同于西方使用鐘舌從內壁敲擊，而是用鐘杵從外壁碰撞。永樂大鐘當年供六個僧人集體操作。一擊之下，聲聞數十里。鐘口正下方八角形地槽既能提供仰觀大鐘內壁經文的方便，更具有今天舞臺前面樂池的聲學功能。這里處處都有匠心和巧思，正是諸多的智慧，共同將十四世紀東方的黃鐘大呂之音塑造得無比和諧、圓滿而豐盈。

至今還不斷有研究者報告永樂大鐘考察中的新發(fā)現和新問題。諸如機械能轉化為聲能的效率和聲場分布狀況如何；永樂大帝的《名經》不按正常順序排版，卻三進兩出從外壁反復轉到內壁，是否反映了古人獨特的時空觀念……永樂大鐘作為五百年前一個龐大的存在，一定還會攜帶著許多尚未發(fā)現的信息，等待后人去詮釋和破譯。

我們也許不免帶上了幾分懷舊之情。五百八十年間，聽過鐘聲的人們一代代謝世了。而大鐘卻頑健如初，鐘聲依舊。它有足夠的壽命來和時間抗衡。這是跨越時空，轟鳴千古的不朽之音。它滿載著一個時代蓬勃的生命信號，永遠傳遞著人文的光輝和科學的火薪。

注：根據此文拍攝的電視片《追尋永樂大鐘》獲1998年法國巴黎“第十五屆世界科學與傳媒大會”惟一“專題節(jié)目獎”；

獲1999年葡萄牙“第二屆國際醫(yī)學科技影視節(jié)”的“科技片銀蛇獎”；

獲1999年布達佩斯“世界科學大會”由聯合國教科文組織和國際科學理事會頒發(fā)的“國際影視廣播合作理事會獎”。

該片還獲得：

1998年中國電視獎一等獎；

1999年全國優(yōu)秀科技音像制品獎一等獎；

2000年首屆國家音像獎一等獎。

責任編輯 曉楓