《清明上河图》中埋藏的科技秘密

曾筱琳

《清明上河图》就像中国的一个文化符号，去故宫博物院参观的人大多不惜排上几个小时的队，也要一睹其真容。其实《清明上河图》中除了表现北宋人民的生活、生产、商业贸易等情景外，还隐藏着一些中国古代先进的科学技术。我们一起来看看吧！

结构巧妙的木拱桥

相信看过《清明上河图》的人，对画面中的那座拱桥都不会陌生。桥上是接踵而行的人流，桥下是穿梭的船只，一派热闹非凡的城市生活场景扑面而来。

那么，这区区一座拱桥有什么特别呢？

我们不妨先来简单认识一下拱桥这种形态优美的建筑。其实，拱桥的历史非常悠久，早在公元前一百年左右，世界上就出现了第一座拱桥——古罗马的阿尔坎塔拉桥，公元605年我国闻名遐迩的赵州桥也修建完成。它们都以优美的外观和稳固的结构著称。当然，它们还有一个共同特征——都是用石头做的。

为什么古代大多数拱桥都是石头做的呢？因为桥面所承受的压力会分散到桥身两侧，最后作用到两边的地基上，这就要求拱桥两边的地基非常结实，材料的抗压能力很强，而石头刚好满足这个条件。

我们知道，木材也是建造桥梁最原始的材料之一。那么，能不能用木头造出形态美观的拱桥呢？如果按照前面所述修建石拱桥的原理修建木拱桥，估计桥建好没多久就会塌。毕竟，要比结实程度和抗压能力，木头实在没有竞争优势。

可是，《清明上河图》中的这座拱桥恰恰就是用木头建造的。难道这是张择端臆想出来的吗？据文献记载，中国的第一座木拱桥出现在北宋，正是《清明上河图》中展示的这座造型独特，犹如一弯长虹的汴河虹桥。

那么，汴河木拱桥是如何建造的呢？《渑水燕谈录》中用“取大木数十相贯，架为飞桥”，简单描述了虹桥的桥梁结构。通过后来建筑学家和桥梁学家的研究分析发现，汴河虹桥的建造技艺非常精湛，其结构精密而巧妙。从整体上看，虹桥的主拱由两个系统组成，它们通过横梁交叉搭置、相互承载，形成了拱形的整体结构。为了增强桥的稳定性，两个系统之间还设置了五处横梁，以此加强横向连接，形成整体，共同承担桥面的负荷。

简单地说，工匠们充分利用了木材的抗压、抗弯以及抗拉等性能，将木头有组织地编制在一起，形成拱形结构，并实现了在有较大跨度的同时兼备较强的承重能力。

看来，张择端不仅没有凭空“捏造”，而且还通过《清明上河图》中对虹桥的写实描绘几乎将虹桥的结构完全还原了出来。

公元1502年，也就是在汴河虹桥出现后的485年，意大利超级天才达·芬奇也脑洞大开地绘制了一座木头小拱桥的图样，但他不知道，早在几个世纪前，中国人就已经做到了。

由于木材本身容易腐朽、耐久性能差，并且自重较轻，容易被洪水冲垮，所以木拱桥很难长期留存下来，就如《清明上河图》中展示的汴河虹桥也早已不复存在。但值得骄傲的是，如今中国木拱桥的营造技艺已被列入《世界非物质文化遗产名录》。

算盘的起源

中国是算盘的故乡，现在世界上包括日本、美国一些国家所使用的算盘都是源出中国的。因此，人们往往把算盘的发明与中国古代的“四大发明”相提并论。和木拱桥的制造工艺一样，珠算也已被列入《世界非物质文化遗产》名录。

中国是什么时候发明算盘的呢？从清代起，就有许多学者在进行考证。但由于缺少足够的证据，算盘的起源问题至今仍然众说纷纭。

有一些学者认为，算盘应该起源于东汉。因为文献记载中最早出现“珠算”这个名词是在东汉数学家徐岳所著的《数术纪遗》里。但是，也有一些学者认为，此书中描写的珠算只是一种记数工具，与我们所说的能够进行复杂运算的算盘不是一回事。

此外，还有一部分学者认为，真正意义上的算盘是在元朝出现的。这种观点源于元代陶宗仪所著的《南村辍耕录》中：“凡纳婢仆，初来时曰擂盘珠，言不拨自动;稍久，曰算盘珠，言拨之则动;既久，曰佛顶珠，言终日凝然，虽拨亦不动。”文章风趣生动地把不同资历的奴婢比作不同类型的算盘。学者认为，此文中描述的算盘与现代的算盘差不多。所以，说算盘起源于元代也不无道理。

但是，在一个偶然的机会，有学者意外地从《清明上河图》的最左端，名为“赵太丞家”的药铺柜台上发现了类似算盘的东西。后来，经专家确认画中之物的确是算盘。我们都知道，《清明上河图》中描绘的景象是北宋时期的汴州，也就是公元1000年左右。由此可见，算盘在北宋就已经出现了，比之前学者认为的元朝还要早两百多年。

那么，《清明上河图》中关于算盘场景的描绘真的靠谱吗？

我们知道在中国古代到药店抓药时，必须持有中医所开的药方，然后由药铺熟悉价钱的店员计算出总价。比如，甘草三钱、黄连二钱（旧时1斤=16两，1两=10钱）。而中药汤剂的配方大都十分复杂，一服中药通常由十几味甚至二十几味药配成，计算起价钱相当烦琐。因此，药店里必然会配备得心应手的计算工具，比如算盘。

而在《清明上河图》中，算盘出现的地方正好是药铺，所以，它是合情合理也值得相信的。当然，如果说算盘出现的时间比北宋更早，那就需要新的历史资料来佐证了。

肩套式挽具

在《清明上河图》中，不仅有惟妙惟肖的人和物，就连动物身上都有可以琢磨的亮点。比如，大街上拉车的驴。一头驴有什么可看的呢？别急，先看看驴身上的挽具。

什么是挽具？简单地说，就是套在马或驴身上，用来牵着它们进行运输的工具。那么，《清明上河图》中驴的挽具有什么特别呢？想要知道它究竟有多“牛”，我们不妨先来看看古代国外的挽具长什么样。

读过古罗马社会历史著作的人想必对埃及船只运送谷物到罗马的事情有深刻印象。如果没有埃及的谷物，罗马人就会挨饿。很多人不禁会问，为什么不直接从意大利运谷物到罗马，却要选择从埃及走水路运输到罗马呢？答案很简单，因为当时他们没有一种挽具能将馬车与马套在一起，把意大利的谷物运到罗马。

直到公元8世纪，西方挽马的唯一手段还是“项前肚带挽具”，就是把皮带勒在马的喉部。这是一种很不科学的方法，“勒喉”意味着马一旦使出最大力气就会窒息而死。这种挽具不仅无法让马拉车进行长途运输，也在战争中加剧了战势的混乱。

而聪明的中国人在很早以前就改用了胸带挽具——用绳子套住马的胸部和锁骨，把负重交由马的胸部承担。如此一来，马在牵引车辆的时候，不仅不会被勒死，还能使出更大的力量。但这种挽具对车的结构要求更复杂——需要再增加一根长而弯曲的辀。更重要的是，它把车的重心增高了，使得车在快速转弯时容易发生翻车事故。

于是，更加科学的肩套挽具便出现了。对马来说，这种设计使其发力更容易，大大增加了发力效率。对车来说，类似辕、辀等多余部件也可以省去，而且大大降低了车的重心，增强了车的平稳性。

在《清明上河图》中，我们不难发现，这四头驴都采用了肩套挽具。这个发明传到欧洲已是一两百年后的事了。

你看，仅仅一幅《清明上河图》中就暗藏了这么多世界领先的“高科技”。可见，宋朝不仅是绘画的黄金时代，其科技水平在当时的世界也是毫不逊色的。