你只知它是傳世國寶,卻不知它所描繪的技術已失傳9百年 | 科學DIY_風聞
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育2019-07-01 15:50
【本文由公眾號“把科學帶回家”提供,ID:steamforkids】
相信你一定看過《清明上河圖》。1101年由北宋畫家張擇端所繪的《清明上河圖》屬於國寶級文物,現藏於北京故宮博物院。
《清明上河圖》中橫跨汴水兩岸的木拱橋,不僅處於全畫的核心位置,還是中國古代橋樑建築史上的一顆輝煌明珠。後來它也被稱為虹橋。
這個虹橋是怎麼造的呢?古文獻裏已經沒有記載。不過,遠在歐亞大陸另一頭的一位天才也隔空設計出了和這個虹橋類似的木拱橋。
我們就用他的設計,來試着還原中國古代的木拱橋技術吧。
關鍵概念
木拱橋
材料和操作
十幾根木棍,或者冰棍棒
建造過程看這個爸爸帶兒子造橋的視頻(你可以用小棍子造小型版本的)@Mark Deegan
你還可以把這個橋繞成環。

@Woodworking with DIY tools
原理
1953年,《清明上河圖》首次對外展出時,武漢長江大橋橋頭堡設計者、橋樑學家唐寰澄注意到《清明上河圖》中的這個橋屬於木拱橋,並不是石拱橋或木板橋。
唐寰澄在《中國科學技術史-橋樑卷》中稱木拱廊橋“是世界橋樑史上絕無僅有的一個品種,在世界橋樑史上唯中國有之”。2009年9月,中國木拱橋傳統營造技藝被列入聯合國《急需保護的非物質文化遺產名錄》。
不過,《清明上河圖》中的木拱橋究竟是怎麼造的呢?
這個問題曾經難倒了包括唐寰澄在內的許多人,因為宋室南遷後,古代文獻中就找不到木拱橋的建造技術了。
根據上海交通大學設計學院的劉傑等人的介紹,在80年代初期,研究者曾經在浙南和福建北部的山區裏找到十來座木拱橋,後來被茅以升收錄到了《中國古橋技術史》裏。
1999年,美國公共電視網曾經邀請唐寰澄,以及美國橋樑工程師 Bashar Altabba 等人在上海金澤用現代人的思路建造了一座仿古的木拱橋“普慶橋”,並拍攝製作了一部名為 Secrets of the lost empires: China Bridge 的紀錄片,有興趣的小朋友可以去圍觀一下。
上海金澤的仿古木拱橋“普慶橋”
但實際上,在300年後的文藝復興時期的意大利,達·芬奇在金主瓦倫提諾公爵切薩雷·波吉亞的要求下,也曾設計出一種編木拱橋。這個編木拱橋的草圖記錄在 《大西洋古抄本》(Codex Atlanticus)中。這就是我們上面製作的木拱橋的起源。
1486年左右,達·芬奇設計的編木拱橋。
Codex Atlanticus folio, 69ar
在1502年寫給米蘭公爵盧多維科的信裏,達·芬奇曾建議把這種自承重的編木拱橋作為行軍打仗時的架橋技術使用,因為這種橋樑建造方便,可以就地取材,甚至都不要釘子和繩索進行固定,也不需要對建橋人進行復雜的培訓。
為了紀念達芬奇的設計,德國弗賴堡就建造了這種編木拱橋。
德國弗賴堡的達芬奇編木拱橋
在2016年的傳統木匠慶祝活動 Dach+Holz 2016 中,德國斯圖加特的市長為了測試達芬奇的編木拱橋的承重能力,還曾親自駕駛汽車跨越匠人們搭建的達芬奇編木拱橋。


此外,達芬奇還設計了一些自承重的穹頂和隔柵,可以用來當作帳篷的支架。這些設計同樣也不需要繩索和釘子,或是複雜的技術,只需要簡單的木材就可以搭建。
荷蘭建築師 Rinus Roelofs 從1989年開始挖掘和改良了達芬奇的穹頂和隔柵設計,看起來酷得不得了。
2012/2013年在荷蘭Hengelo製作的改良型達芬奇穹頂
2003年在意大利Vinci製造的達芬奇穹頂
上圖達芬奇穹頂的小模型俯視圖
2013年在葡萄牙Perdezes製作的改良型達芬奇穹頂
2010年在荷蘭Hengelo製作的改良型達芬奇穹頂
Rinus Roelofs 還原的達芬奇隔柵