圜丘壇的秘密

莫亦鳴

圜丘壇位于北京市的天壇公園內，始建于明嘉靖九年（1530），清乾隆十四年（1749）重建。圜丘壇分三層，最大直徑約54.9米，壇總高約5.2米，是明清兩朝的帝王在冬至日祭天的場所。圜丘壇的設計者，從建筑數字、建筑功能、建筑造型等方面，巧妙地將科學知識和哲學思想融入了這座建筑中。

數字“9”

設計者在圜丘壇中融入了大量的數字“9”。古人認為，“9”為最大的數，寓意至高至大。從地磚數量來看，圜丘壇每層地磚由9圈石塊鋪成，每圈石塊的數量是9的倍數。其中，頂層天心石周邊有9塊石塊，構成第1圈；由此向外擴展，每圈石塊數量比前一圈數量多9塊，至底層最外圈即第27圈時，其含石塊243塊。之所以每層地磚為9圈，是因為古人認為天有9層，俗稱“九重天”。從欄板數量來看，圜丘壇頂層欄板有36塊，中層欄板有72塊，底層欄板有108塊，每層欄板均為9的倍數。上述欄板總數為216塊，與《周易》所載“乾之策二百一十有六”相符合。此外，從臺階步數來看，圜丘壇在4個方向均設有上下各層壇的臺階，每層臺階的數量是9級，符合“天數”的最高值。

從圜丘壇的建筑構件尺寸來看，數字“9”得以大量運用，且與數字“5”巧妙組合，以表達“九五至尊”“至高無上”的思想。如天心石寬度為0.95米，圜丘壇每層欄板的高度也為0.95米。另圜丘壇頂層直徑是9丈，中間層直徑為15丈，底層直徑為21丈，合計45丈。由于數字“45”由“9”“5”相乘而成，因而圜丘壇的總平面尺寸亦與“九五至尊”的含義相符。需要說明的是，此處“丈”的尺寸確定依據為黃鐘律尺，1丈等于10律尺，約等于2.6米。古人以黃鐘律尺作為度量衡的標準，1律尺長度等于0.81倍營造尺長度。數字“81”為九九相乘，因而又強化了數字“9”的運用。圜丘壇在營建上創造了“9”的數字神話，體現了我國古代工匠高超的建筑設計技術。

回聲效果

圜丘壇可產生回聲效果。圜丘壇的最上層正中心有一塊扁圓柱體狀的石塊，被稱為天心石。古代帝王祭天時，站在天心石上說話，會產生嗡嗡的回響聲，猶如在與天神“交流”，營造出“天人合一”的意境，極具神秘感，這也成了封建帝王自認為君權神授的表現形式。科學研究表明：天心石的傳音原理在于圜丘壇地面及周邊欄板對聲波的反射。天心石位于圜丘壇的正中位置，且由于周邊的欄板為圓形排列，因而天心石到四周地面、欄板的距離是相等的。天心石的四周，除了欄板和地面，沒有任何阻礙物。在這種條件下，當人站在天心石上說話時，聲波經過光滑的臺面和四周欄板的反射，其中的大部分仍能夠回聚到原始發聲位置。由于圜丘壇的半徑相對較小，聲波反射過程所需時間很短，與原音很快就疊加在一起，使人感到發聲更加宏亮和渾厚。另外，由于聲波的反射從四面八方匯集，因而各個方向的回聲在天心石匯聚時，又能產生“一呼百應”的聲響效果，而說話者很難分辨出原始聲音和回聲。由此可見，天心石實質是古代工匠智慧的反映。

天圓地方

圜丘壇的建筑造型充分表達了“天人合一”的意境。從平面形狀來看，圜丘壇各層平面為圓形，這與古人“天圓地方”的樸素宇宙觀相符合。在這里，之所以用“方”來表示大地，是因為方形可以表達東、西、南、北四方的思想。從立面造型來看，圜丘壇的三層圓壇由下往上逐層收縮，體現了“天人合一”的意境。一方面，“三”是古人“天人合一”思想的一種重要表現形式，如東漢文字學家許慎所著《說文解字》卷一載有“三，天地人之道也”；另一方面，層層收縮的圓形還表達了生命的流轉、宇宙萬物生生不息的意境。圜丘整體造型簡樸，上覆天宇而下承黃土，是人工建筑融于宏大宇宙的豐富想象力的體現。

此外，從建筑規劃來看，圜丘壇周邊的柏樹郁郁蔥蔥，烘托出圜丘壇莊重和森嚴的氛圍。從建筑色彩來看，白色的圜丘壇寓意圣潔和端莊，而其周邊的圍墻采用藍色的瓦頂，與藍色的天空相呼應。

同學們，圜丘壇的設計體現了古代數學、物理學等知識在建筑上的科學運用，其中亦包含了豐富的古代哲學思想，反映了我國古代工匠卓越的建筑智慧，大家有機會一定要來參觀天壇公園的圜丘壇啊！