故宫九龙壁故宫九龙壁重300吨,是如何运到故宫的?( 二 ) 故宫九龙壁

从理论上来说，由于冰面比木质表面更加坚固和平滑，故宫兴建者采用制造人工冰道，使作为巨石垫板的木板与冰面接触(而非古埃及以木板铺路，实现木板与木板的接触)，大大减小了摩擦力。李疆等人根据古籍记载和合理推算，从现代实验的角度，估测以同样的方式运输123吨的巨石大致需要工匠数为300人以下，因此可以推测运输300吨的巨石的人数不可能超出太多。然后，他们推算了以木板为轨道拖运123吨巨石所需的人数为354人，虽接近预期人数，但明显在运输300吨以上的九龙壁时很可能失败。进而可以推论，当时最为可行的方法是铺设冰道，在冰道上拖动巨石。这种便利方法与北京的气候环境有关，与长期处于热带的埃及相比，北京拥有使用冰的天然优势——寒冷的冬天。古籍记载，运送巨石的时间是在冬至前后，在15、16世纪时北京1月的平均气温是在零下3.7摄氏度(上下0.5度)，虽然没有天然的河流为运输提供冰道，但人们在运输过程中每半公里就会凿坑取水以保证冰道的用水。

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润滑剂背后的科学
根据巨石运到故宫的距离和时间，专家们估算拖动一个123吨的巨石所需的平均速度是每秒8厘米。如此低的速度，加上极小的摩擦力是不会使冰面自动融化成水进而在冰道与木板之间形成润滑剂的。因此李疆等人研究了除摩擦生热外的能使水膜产生和保持的其他方法，即在拉动时直接在前面泼水，这一点在古埃及也有类似的记载。通过现代物理研究可知，冰上低速运动物体的摩擦力比高速运动时大得多，但是在接近零度时以水膜为润滑的摩擦力非常小，因而在泼水作为润滑剂的情况下，纵使每秒8厘米的低速滑动只会有极小的摩擦力。由于在明代北京日间零下3.7摄氏度的情况下，水在2分钟内不可能完全冻结，因此水膜是可以维持并保证运输的。当然，古人也可能使用热水来延缓结冻。所以，研究者可以得出在故宫九龙壁拖运时，不仅采用制造冰道的方式减缓摩擦，还在长途运输时向冰道泼水作为润滑剂。
【故宫九龙壁故宫九龙壁重300吨,是如何运到故宫的?】著名的中国科技史研究者李约瑟曾指出，古代的中国并没有建立起西方以数学为基础的科学体系，中国古代的先进技术是一种经验体系，难以称之为科学。然而，当我们伫立凝望故宫，当学者们用现代科技手段重新审视故宫的兴建技术时，不禁为我们先人的智慧所折服。李疆也评价说：“明代的巨石运输方式说明，当时人们对低速重载的润滑研究达到了很高水平。紫禁城的兴建与郑和七下西洋都发生在15世纪前期，巨石运输的例子说明当时的陆地运输技术并不比航海技术逊色。”

故宫九龙壁 故宫九龙壁重300吨,是如何运到故宫的?( 二 )

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