百年謎團 揭紫禁城建造之謎

紫禁城（Forbidden City）是中國明、清兩代24個皇帝的皇宮。明朝第三位皇帝朱棣在奪取帝位后，決定遷都北京，即開始營造紫禁城宮殿，至明永樂十八年（1420年）落成。依照中國古代星象學，紫微垣位于中天，乃天帝所居，天人對應，是以皇帝的居所又稱紫禁城。那么它是怎樣建造的呢？

北京紫禁城占地面積724250平方米，還沒把護城河與城墻的綠化帶計算在內。宮殿建筑總面積達163，000㎡。紫禁城是一座長方形的城池，南北長961米，東西寬753米，四周有高10米多的城墻圍繞，城墻的外沿周長為3428米，城墻外有寬52米的護城河，是護衛紫禁城的重要設施。城墻四邊各有一門，南為午門，北為神武門，東為東華門，西為西華門。

建筑法式是指以木構架為主要結構方式的中國古代建筑向標準化、定型化發展中形成的一整套專項制度。北宋崇寧二年（1103年）刊行的《營造法式》是關于宮室、壇廟、官署、府第等建筑的設計、施工和用料的規范。據此，現代建筑史家將古建筑房屋的各部分及其構件的規格尺寸、比例關系和做法要求等簡稱為“法式”。

城墻的四角有四座設計精巧的角樓。紫禁城宮殿都是木結構、黃琉璃瓦頂、青白石底座，飾以金碧輝煌的彩畫。其平面布局，立體效果，以及形式上的雄偉、堂皇、莊嚴、和諧，都可以說世上罕見的。集中國古代建筑藝術之大成，是中國二千多年專制社會皇權思想的集中體現。與中國歷代皇宮一樣，故宮的總體規劃和建筑形制完全服從并體現了古代宗法禮制的要求，突出了至高無上的帝王權威。

紫禁城宮殿的建筑法式在繼承以往標準化、定型化傳統的基礎上又有所發展。清雍正十二年（1734年）頒行的《工程做法》是針對包括宮殿建筑在內的房屋建筑修造的條例規范，將宮殿修造的法式要求進一步制度化。明清宮殿的建筑法式較之以往更為完整、詳盡、實用，在地盤布局、臺基欄桿、大木構架、屋頂式樣、墻體形制、內外裝修及油飾彩畫等諸多方面都有明晰規定。建筑法式的制度化，一方面標志著建筑體系的高度成熟，有利于提高工作效率，強化工程管理，但另一方面也有僵化的趨勢，使建筑設計者的創造力受到極大的限制。

北京紫禁城籌建于明成祖永樂（公元1404年～公元1424年）五年，興建于永樂十五年至十八年。整個營造工程由侯爵陳圭督造，具體負責是規劃師吳中。從明永樂五年（公元1407）年起，明成祖集中全國匠師，征調了二、三十萬民工和軍工，經過14年的時間，建成了這組規模宏大的宮殿組群。清朝沿用以后，只是部分經過重建和改建，總體布局基本上沒有變動。

清代宮殿修造，由內務府會同工部共同掌管。內務府設營造司，負責紫禁城的修繕事宜。營造司設“樣房”和“算房”，負責設計圖紙，制作“燙樣”和估算工料。雍正十二年（1734年），由工部刊行《工程做法》，作為壇廟、宮殿、倉庫、城垣、寺廟、王府等房屋建筑設計、施工、工料核算的準繩。建筑施工總計十一個專業，約二十余個工種，分工明確，各有所司。主要有木、瓦、石、扎、土、油漆、彩畫、裱糊等八大專業。各專業相互配合，共保工程質量。

中國工人發明了一種超級有效的方法，能夠移動巨大的石頭長達69千米以建造中國著名的紫禁城。追溯到紫禁城建造時期，也就是1406年左右的記錄表明，工人們會利用人造的道路網絡從采石場拖拉100噸重的石頭至69千米遠的紫禁城。然而，600年后，工程師們解釋了水井和冰凍的道路系統如何使石頭更滑更易移動，這種方法比其它替代方法要更有效的多。中國北京和美國普林斯頓大學的專家們相信工人們在人造的道路上每隔500米挖一口井，以獲得水源傾倒在冬天結冰的道路上，同時也用作潤滑。據稱這些工人們是自己拖拉這些巨石的。

工程師們計算出移動石頭的不同方式所產生的摩擦力，包括利用圓木作為滾筒——據稱這種方法被用于建造很多古代石碑。研究小組的計算顯示在冰上滑動石頭并利用水來潤滑是最有效地方法，期刊《科技新時代》這樣報告稱。工程師小組表示，600年前北京的冬天非常寒冷以至于道路都結冰了，但也因為太寒冷冰無法在托運石頭的木制雪橇底部以及冰凍道路層表面之間形成單獨的好的潤滑水層。然而，科學家們認為工人在冰上傾倒了足夠多的溫水以至于它們能夠保持液態并幫助雪橇的滑動變得更容易。

工程師們計算出在沒有溫水的情況下，需要338名男子拖動這123噸重9.5米長的巨石。然而，如果利用溫水潤滑冰凍的道路，那么只需要46名男子就能完成相同的工作。計算中采用的石頭的重量和三維效果圖來自于1557年書寫的一份文檔，當時這項巨大的建造項目已經竣工?，F代工程師認為，在水潤滑的冰凍道路上拖動雪橇比利用圓木滾動巨石更有效。在這篇發表在期刊《美國國家科學院院刊》上的文章中，研究作者表示圓木滾動的摩擦系數是0.2至0.4，而利用水冰滑動的方法摩擦系數只有0.2。

此外，專家還表示滑動雪橇比利用圓木更加簡單，因為與制造木板層并操縱圓木滾動以及巨石相比，制造一條光滑的冰凍道路明顯更加簡單。在那個時期，帶輪子的車輛還無法支撐巨大石頭的重量，據工程師們這樣表示。他們認為手推車能夠拉動的最大重量是95噸。冰凍的道路和工人比騾子和手推車更可靠，尤其是據稱紫禁城的建筑師們非常擔心這昂貴巨石的安全性。

故宮是中國古代宮殿藝術的集大成之作，也是世界上最宏偉的宮殿建筑群之一。大批工匠、百姓為此付出了極大心血，甚至犧牲了無數人的生命，可惜都湮沒無聞了。對于今天的我們來說，故宮更像是幾百年前建筑家們的一次“集體匯報演出”，是中華民族集體智慧的體現。