《清明上河图》中埋藏的科技秘密（节选）
曾筱琳
①看过《清明上河图》的人对画面正中的一座拱桥都不会陌生。桥上接踵的人流，桥下畅通的船只，一派热闹非凡的城市生活图景扑面而来。
②在古代，大多数拱桥都是石头做的。这个原理不难理解，因为桥面所受的压力会转化分散到桥身两侧，最后作用到两边的地基上，所以，这就要求拱桥两边的基础非常扎实，材料的抗压能力强，而石头刚好可以满足这个条件。
③其实在人类历史上，除了石头之外，木材也是建造桥梁最原始的材料之一。相比石头，木材拥有重量轻、抗震性能好、加工方便等优势。最早的木桥是以独木桥的形式出现的，即在水上或峡谷两端搭设一根简单的木头，如今，在许多小河上我们还能着到这种形式简易的桥梁。
④那么，能不能效仿石拱桥，也用木头造出这种形态美观的木拱桥呢？显然，如果接照建石拱桥的原理修建木拱桥，那桥估计刚建好没多久就塌了。毕竟，要比结实和抗压能力，木实实在没什么竞争优势。可是，《清明上河图》中这座拱桥恰恰就是用木头做的。难道这是张择端自己凭空臆想出来的吗？
⑤据历史资料记载，中国的第一座木拱桥起源于北宋。最早的文献记载如《宋会要》中所说的“北宋天禧元年正月，罢修汴河无脚桥”。《续资治通鉴长编》也记载：“桥柱坏舟，遂献无脚桥式，编木为之，钉贯其中。”
⑥而文中所描述的中国第一座“编木为之”的“无脚桥”，也正是《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！
⑦那么，汴河木拱桥又是如何建造的呢？《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。而后来通过建筑学家和桥梁学家的分析研究发现，汴河虹桥的营造技艺非常科学，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、相互承托，形成了拱形的整体结构，并通过拱上建筑的传递，承担桥面传下来的荷载。为了增强整体稳定性，两个系统之间还设置了五处横梁，以此加强其横向连接，形成整体，共同承担桥面负荷。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，并实现了较大跨度和承重能力。看来，张择端不仅没有凭空“捏造”，在《清明上河图》中，他对虹桥的写实描绘几乎将虹桥的结构完全还原了出来！
（有删改）
