《清明上河圖》中埋藏的科技秘密

曾筱琳

《清明上河圖》就像中國的一個文化符號，去故宮博物院參觀的人大多不惜排上幾個小時的隊，也要一睹其真容。其實《清明上河圖》中除了表現北宋人民的生活、生產、商業貿易等情景外，還隱藏著一些中國古代先進的科學技術。我們一起來看看吧！

結構巧妙的木拱橋

相信看過《清明上河圖》的人，對畫面中的那座拱橋都不會陌生。橋上是接踵而行的人流，橋下是穿梭的船只，一派熱鬧非凡的城市生活場景撲面而來。

那么，這區區一座拱橋有什么特別呢？

我們不妨先來簡單認識一下拱橋這種形態優美的建筑。其實，拱橋的歷史非常悠久，早在公元前一百年左右，世界上就出現了第一座拱橋——古羅馬的阿爾坎塔拉橋，公元605年我國聞名遐邇的趙州橋也修建完成。它們都以優美的外觀和穩固的結構著稱。當然，它們還有一個共同特征——都是用石頭做的。

為什么古代大多數拱橋都是石頭做的呢？因為橋面所承受的壓力會分散到橋身兩側，最后作用到兩邊的地基上，這就要求拱橋兩邊的地基非常結實，材料的抗壓能力很強，而石頭剛好滿足這個條件。

我們知道，木材也是建造橋梁最原始的材料之一。那么，能不能用木頭造出形態美觀的拱橋呢？如果按照前面所述修建石拱橋的原理修建木拱橋，估計橋建好沒多久就會塌。畢竟，要比結實程度和抗壓能力，木頭實在沒有競爭優勢。

可是，《清明上河圖》中的這座拱橋恰恰就是用木頭建造的。難道這是張擇端臆想出來的嗎？據文獻記載，中國的第一座木拱橋出現在北宋，正是《清明上河圖》中展示的這座造型獨特，猶如一彎長虹的汴河虹橋。

那么，汴河木拱橋是如何建造的呢？《澠水燕談錄》中用“取大木數十相貫，架為飛橋”，簡單描述了虹橋的橋梁結構。通過后來建筑學家和橋梁學家的研究分析發現，汴河虹橋的建造技藝非常精湛，其結構精密而巧妙。從整體上看，虹橋的主拱由兩個系統組成，它們通過橫梁交叉搭置、相互承載，形成了拱形的整體結構。為了增強橋的穩定性，兩個系統之間還設置了五處橫梁，以此加強橫向連接，形成整體，共同承擔橋面的負荷。

簡單地說，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，形成拱形結構，并實現了在有較大跨度的同時兼備較強的承重能力。

看來，張擇端不僅沒有憑空“捏造”，而且還通過《清明上河圖》中對虹橋的寫實描繪幾乎將虹橋的結構完全還原了出來。

公元1502年，也就是在汴河虹橋出現后的485年，意大利超級天才達·芬奇也腦洞大開地繪制了一座木頭小拱橋的圖樣，但他不知道，早在幾個世紀前，中國人就已經做到了。

由于木材本身容易腐朽、耐久性能差，并且自重較輕，容易被洪水沖垮，所以木拱橋很難長期留存下來，就如《清明上河圖》中展示的汴河虹橋也早已不復存在。但值得驕傲的是，如今中國木拱橋的營造技藝已被列入《世界非物質文化遺產名錄》。

算盤的起源

中國是算盤的故鄉，現在世界上包括日本、美國一些國家所使用的算盤都是源出中國的。因此，人們往往把算盤的發明與中國古代的“四大發明”相提并論。和木拱橋的制造工藝一樣，珠算也已被列入《世界非物質文化遺產》名錄。

中國是什么時候發明算盤的呢？從清代起，就有許多學者在進行考證。但由于缺少足夠的證據，算盤的起源問題至今仍然眾說紛紜。

有一些學者認為，算盤應該起源于東漢。因為文獻記載中最早出現“珠算”這個名詞是在東漢數學家徐岳所著的《數術紀遺》里。但是，也有一些學者認為，此書中描寫的珠算只是一種記數工具，與我們所說的能夠進行復雜運算的算盤不是一回事。

此外，還有一部分學者認為，真正意義上的算盤是在元朝出現的。這種觀點源于元代陶宗儀所著的《南村輟耕錄》中：“凡納婢仆，初來時曰擂盤珠，言不撥自動;稍久，曰算盤珠，言撥之則動;既久，曰佛頂珠，言終日凝然，雖撥亦不動。”文章風趣生動地把不同資歷的奴婢比作不同類型的算盤。學者認為，此文中描述的算盤與現代的算盤差不多。所以，說算盤起源于元代也不無道理。

但是，在一個偶然的機會，有學者意外地從《清明上河圖》的最左端，名為“趙太丞家”的藥鋪柜臺上發現了類似算盤的東西。后來，經專家確認畫中之物的確是算盤。我們都知道，《清明上河圖》中描繪的景象是北宋時期的汴州，也就是公元1000年左右。由此可見，算盤在北宋就已經出現了，比之前學者認為的元朝還要早兩百多年。

那么，《清明上河圖》中關于算盤場景的描繪真的靠譜嗎？

我們知道在中國古代到藥店抓藥時，必須持有中醫所開的藥方，然后由藥鋪熟悉價錢的店員計算出總價。比如，甘草三錢、黃連二錢（舊時1斤=16兩，1兩=10錢）。而中藥湯劑的配方大都十分復雜，一服中藥通常由十幾味甚至二十幾味藥配成，計算起價錢相當煩瑣。因此，藥店里必然會配備得心應手的計算工具，比如算盤。

而在《清明上河圖》中，算盤出現的地方正好是藥鋪，所以，它是合情合理也值得相信的。當然，如果說算盤出現的時間比北宋更早，那就需要新的歷史資料來佐證了。

肩套式挽具

在《清明上河圖》中，不僅有惟妙惟肖的人和物，就連動物身上都有可以琢磨的亮點。比如，大街上拉車的驢。一頭驢有什么可看的呢？別急，先看看驢身上的挽具。

什么是挽具？簡單地說，就是套在馬或驢身上，用來牽著它們進行運輸的工具。那么，《清明上河圖》中驢的挽具有什么特別呢？想要知道它究竟有多“牛”，我們不妨先來看看古代國外的挽具長什么樣。

讀過古羅馬社會歷史著作的人想必對埃及船只運送谷物到羅馬的事情有深刻印象。如果沒有埃及的谷物，羅馬人就會挨餓。很多人不禁會問，為什么不直接從意大利運谷物到羅馬，卻要選擇從埃及走水路運輸到羅馬呢？答案很簡單，因為當時他們沒有一種挽具能將馬車與馬套在一起，把意大利的谷物運到羅馬。

直到公元8世紀，西方挽馬的唯一手段還是“項前肚帶挽具”，就是把皮帶勒在馬的喉部。這是一種很不科學的方法，“勒喉”意味著馬一旦使出最大力氣就會窒息而死。這種挽具不僅無法讓馬拉車進行長途運輸，也在戰爭中加劇了戰勢的混亂。

而聰明的中國人在很早以前就改用了胸帶挽具——用繩子套住馬的胸部和鎖骨，把負重交由馬的胸部承擔。如此一來，馬在牽引車輛的時候，不僅不會被勒死，還能使出更大的力量。但這種挽具對車的結構要求更復雜——需要再增加一根長而彎曲的辀。更重要的是，它把車的重心增高了，使得車在快速轉彎時容易發生翻車事故。

于是，更加科學的肩套挽具便出現了。對馬來說，這種設計使其發力更容易，大大增加了發力效率。對車來說，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，增強了車的平穩性。

在《清明上河圖》中，我們不難發現，這四頭驢都采用了肩套挽具。這個發明傳到歐洲已是一兩百年后的事了。

你看，僅僅一幅《清明上河圖》中就暗藏了這么多世界領先的“高科技”。可見，宋朝不僅是繪畫的黃金時代，其科技水平在當時的世界也是毫不遜色的。