近日，清华大学建筑学院建筑历史与文物建筑保护研究所所长刘畅在“人文清华讲坛”上，通过介绍中国古代四大经典建筑——应县木塔、佛光寺文殊殿、水运仪象台、汴水虹桥，带领观众一起领略中国古建筑之美，介绍其中蕴涵的超凡智慧，认识古建筑背后的灵魂——中国匠人。以下是演讲主要内容。

刘畅在演讲中 （“人文清华讲坛”供图）

今天，我与大家分享的是我认为最具代表性的四座中国古建筑。

其实，要选择四座最具代表性的中国古建筑是颇具挑战性的。就像置身于崇山峻岭之中，你根本无法判断哪座山更高、更美或更重要。最终，我还是选择了这四座最震撼我、“碾压”我的古建筑。它们分别是：世界上现存最高的木结构建筑应县木塔、中国室内梁架跨度最大的木结构建筑佛光寺文殊殿、精密的建筑与机械复合体水运仪象台、凝聚巧妙智慧和复杂匠作传承的汴水虹桥。

应县木塔 （新华社发）

『应县木塔：千年不倒之谜』

首先，从我的至爱——应县木塔开始讲起。

应县木塔始建于辽清宁二年（1056年），高度为65.86米。木塔的重要性不言而喻，但对我而言，它最震撼我的，与其说是它的智慧，不如说是因为我在它脚下感受到自己的渺小和它的美丽。

木塔上的匾额众多，有的写“峻极神功”，有的写“万古观瞻”。然而，我认为最恰当描述这座塔的是一块小匾，上面写着“百尺莲开”。

应县木塔是一座八边形的塔，而非方形。这座八边形的塔最底部是副阶，一层塔身之后是二层平座。所谓平座，是指木制楼阁明层间的暗层。然后是二层塔身、三层平座、三层塔身、四层平座……一直累叠而成。这座复杂、庞大的建筑拥有百尺的巨型结构，却像一朵莲花在层层叠叠的斗拱和屋檐之间开放，让人赞叹不已。

木塔历经千年岁月，完好保存至今，背后有着其必然的原因。

从整体结构来看，应县木塔是一个复合的“筒中筒”结构。外部是一个八边形结构，内部也构成另一个八边形结构。这两层“筒”并非简单的套娃结构，之间还有许多小结构将它们连接在一起，共同构成一个复合的整体。这是保证应县木塔历经千年不倒的一个主要因素。

除“筒中筒”结构外，应县木塔还拥有刚柔相济的层叠结构。许多木头紧密累叠、咬合在一起，形成刚性层。木塔的刚性层很多，例如，立柱上的一圈叫铺作层，平座上也有铺作层以及平座柱——即平座里的柱子，这些都是刚性层。

然而，刚性过大，木塔摇晃起来吸收地震力的能力就不强，因此需要柔性层的配合。柔性层简单来说就是立柱层，尤其是明层的立柱。地震来临时，这些立柱能够随之摇晃。同时，上层刚性层的荷载使它们具有相当强的自恢复的能力。

柔性层不仅要相对柔，还要保证一定的刚度。在柔性层中，明层立柱之间有许多斜撑，这些斜撑砌在墙体里面，发挥了很大的支撑作用。1934年—1935年，当地乡绅在整修木塔时误将夹泥墙拆除，也就是拆掉了斜撑，这导致柔性层过柔，今天木塔出现倾斜等许多结构问题便与此相关。

柔性层除了斜撑之外，还有一些特殊的构造保证了应县木塔的整体性，这就是通长的阑额和普拍方。阑额也叫檐枋，是中国古建筑中柱子上端联络与承重的水平构件。普拍方则是铺作层柱子之间带有过渡性质的联系构件。应县木塔的阑额都是一整根一整根的，阑额之上是普拍方，普拍方也往往是一整根的。阑额、普拍方、立柱的结构非常巧妙，既便于施工，又增强了木塔每边的整体性。

最巧妙的是一层柱头铺作补强的设计。一层铺作，即最下层的斗拱。木塔的重量一层一层压下来，越到下面越重，一层的普通柱头铺作集中受力能够达到50吨左右，而内槽柱子的受力更是达到100吨左右。应县木塔的设计者意识到了这一点，于是在斗拱上做文章。一层柱头铺作有一个特殊的构件——头跳华拱，头跳华拱一般是一个弓形构件，但是应县木塔一层的头跳华拱被直直切了一刀，形成了一个直头，梁思成先生称这种做法为“直斫”，这样可以加大受力。为了保险起见，制作木塔的木匠还在关键的部位再增加一根或两根辅柱。梁思成先生说，他在其他建筑中从没见过这种做法。

毫无疑问，这是一个心思缜密的木匠，如果他会某些力学计算，我也不会感到惊讶。他不仅能够估算木塔整体的重量，还能估算木构架的重量以及木构架加上屋面、佛像的重量，并且知道这些构件承受多大的重量会受不了。

正因为如此，我们今天才能幸运地拥有应县木塔。

佛光寺文殊殿室内空间 （图片来源：公众号《山西古建筑研究院》）

『佛光寺文殊殿：令人惊叹的跨度』

第二座建筑是位于五台山的佛光寺文殊殿。

佛光寺被梁思成先生称为“中国第一国宝”，因为它的发现打破了日本学者的断言：在中国大地上没有唐朝以及唐朝以前的木结构建筑。1937年7月5日，梁思成、林徽因、莫宗江和纪玉堂四位中国营造学社成员在佛光寺东大殿的大梁上发现题记墨迹，确证佛光寺东大殿是一座唐代建筑，建造于唐大中十一年（857年）。

而佛光寺前院一侧的文殊殿则建于大金天会十五年（1137年），虽然规模也不小，但样子相当普通。当年，梁思成先生对文殊殿进行测绘后说，建造文殊殿的匠人对物料的把握、对大跨度木梁的营造有特别卓越的想法，这令他非常吃惊。

梁先生在测绘图里专门提到，“佛光寺文殊殿在近期加小柱子之前有很惊人的跨度”。所谓“很惊人的跨度”有两处，一处跨度在14.1米—14.2米之间，另一处跨度为13.4米。后来，出于大殿结构安全的考虑，在晚期加了一些小柱子支撑。

文殊殿面阔7间，进深4间。一般的房子如果面阔7间、进深4间，在建造时会横向8根柱子、纵深5根柱子密密地排列，一共40根柱子，安安全全，规规矩矩。建文殊殿的这个木匠却不甘心使用这样规矩的结构，而要别出新意。原本中间需要18根柱子的空间，匠人只用了4根柱子，那么，留出的大跨度就需要用木头的额或者梁来解决问题。

第一个跨度约14.2米，从文殊殿一进门抬头就能看见。一根木料跨过14.2米的长度还是非常震撼的。然而，对于当时的匠人来说，这么大的木料在这个跨度上还是基本安全的。梁先生测量后发现，此木料有75厘米高、53厘米宽。这个木料的梁高跨度比不足1：20，所以它在匠人心目中是相对安全的。

第二个跨度为13.4米，用的那根木料仅有48厘米高，33厘米宽。梁先生被吓住了，我也被吓住了。它是怎么实现这么大的跨度的呢？梁先生说，这是用了一个原始朴素的桁架体系，桁架体系中的一些构件协同起了作用。第一个构件梁先生称之为“叉手”，是两根斜撑，把上层的荷载传递到下层额的两侧，而不是跨中。第二个构件叫作“绰幕方”，是一根长条，跟叉手合在一起，形成了一个像拱一样的结构。第三个构件叫“侏儒柱”，这根柱子一方面联系上下，另一方面固定了下面乳栿的后尾。第四个构件主要是用于承重的，梁先生叫它“由额”。但是，由于由额跨度大，两边需要支撑，所以左右两个“合”也起了一定的作用。总之，由叉手、绰幕方、侏儒柱、由额、合共同组织起来起到了承重作用，用一组稍微小一点的木料取代了一根巨大的木料。

怎么来认识这个跨度和用材呢？可以和故宫太和殿比一比。佛光寺文殊殿用的是宋金时期的木料，那时候的木料如大料模方、广厚方、长方、松方、小松方、常使方、官样方、截头方、材子方、方八方等，都有自己的规格。大料模方、广厚方、长方、松方这些算作全条料，即整根原木采来，四方净一净，整个一条使用。而小松方以下，常使方、官样方、截头方、材子方、方八方等都是全条料切割开的，是锯开的木料，不太适合用作大梁。

我们大概梳理了一下，就长度来看，那根13.4米的跨梁木料具有广厚方的长度，但不具备广厚方的厚度。再来看太和殿，它里面最长的木料是11.2米，比佛光寺文殊殿的第二跨度短2.2米。这足够让人感到惊讶，那个木匠得有多大的胆子，拿了那么一根不够格的木料，想点办法，就敢撑起这么大的跨度。

可以说，这个勇敢的木匠，他在设计上再一次像应县木塔一样“碾压”了我。

『水运仪象台：至今仍是一个谜』

水运仪象台，建于北宋元祐七年（1092年）。这个名字对于学建筑的人来说稍微有点陌生，因为它在建筑上似乎没有那么高妙，但是如果你考察的不仅仅是建筑，而是人与建筑的结合以及营造业工匠对建筑的介入，那它就具有非常重要的价值。

水运仪象台并不大，如果按照宋代的营造尺计算，它高12米左右，底边的边长不到9米。如果按照天文尺算，它的高度不到9米，底边边长5米左右。大小其实并不重要，重要的是建造这座天文钟可能是历史上最挑战智力的一项工作。

虽然，在编纂《四库全书》时，清代学者纪晓岚等人表示，苏颂创作的水运仪象台并不值得推崇。但是，中外科学史家和科学家，包括李约瑟、刘仙洲、王振铎等人都非常推崇它。

和建造水运仪象台有关的人，我主要想提三个。第一个是主管官员，名为苏颂。第二个是苏颂发现的一个技术能人，那就是吏部的守当官韩公廉，他精通数学和物理。当然，仅靠苏颂和韩公廉是不可能完成这个任务的，所以就有了第三个人。这个人在科技史中很少被提到，他叫尹清。其实尹清不是单独一个人，他手下有各个门类的匠人在一起工作。

水运仪象台看上去就是一个方台子，上面盖个小亭子，这个亭子叫“脱摘板屋”，它是可以被取掉的。下面有一个科学仪器叫浑仪，用来观测天象。方台子里还藏了很多东西，其中包括一个浑象。浑象的功能是基本准确地模拟天体的运动，能够显示哪颗星在天上的什么位置。再往下，是一个五重塔。五重塔最下面的一层会敲钟、敲鼓，还会摇铃。时初的时候，有一个小木人会出来摇铃。时正的时候，又有小木人出来敲钟。每过一刻钟，还有小木人出来敲鼓。第二层配合第一层，每到报时的时候，会出来一个小人拿着板告诉你哪个时刻到了。第三层、第四层、第五层都是配合的关系。

下三层是白天报时，到晚上为了避免吵闹，会换一种报时的方式，第四层将敲钟、敲鼓、摇铃改为敲钲，这样声音小且不那么吵。第五层也是用于晚上报时，它不仅能报时，还能报日出、日落。但日出、日落一年四季不同，怎么播报呢？它里面有61个箭，不断调整，以便于吻合每天日出和日落的时间。研究者推断，大概3天一调整，就可以合乎每天的日出和日落时间。总之，这个塔极尽巧妙，是一个天文钟。

这个天文钟并没有实物保存下来，现存的建筑中有一个与它有一点相似，那就是正定隆兴寺的转轮藏，但其转法没有那么高妙。

水运仪象台的主要“骨骼”是木头，因此匠人要做出很多轮子，齿轮咬合才能转起来。先说转动机理。它要转得匀，还得有等时效应，就得做个大车轮。车轮中间是毂，72辐共1毂，然后辐条两两成对，变成36洪，每一洪夹着一个受水壶，共36个受水壶，受水壶接了水就能产生动力转动。想要匀速转动，受水壶里的水增长就要等时。要想让水受等时，要看旁边的刻漏。刻漏不是滴水的，水是流下来的，并且始终流淌，流得还很均匀，这样才能让木轮子转起来。这是第一步。

第二步是怎么让它转得匀，那就要控制它的转速。清顺治年间，荷兰天文学家惠更斯做出了座钟的擒纵器，擒纵器能够均匀擒纵。不管是以什么为动力的齿轮，都会加速转动，但是擒纵器会抓着它，让它均匀旋转。但早在北宋的时候，苏颂、韩公廉他们也有一套擒纵装置，对于这套装置，很多科技史家猜了很久都没弄清楚。其实，苏颂在所著《新仪象法要》的图纸中是有暗示的，其中提到了左天锁、右天锁。右天锁是防止大轮倒转的，左天锁则卡着大轮不让它转，但左天锁在一定的时间内能够打开，让轮子转一下，所以会有一个秤砣拽着它。打开左天锁需要一系列的机械装置，所以我猜想，水运仪象台下面一定有很多巧妙的机关。

还有一个关键的小构件叫天条。天条让这套机关直接连到秤杆上，拉动秤杆。前不久，清华大学的学生还写过一篇论文，说天条有一个别名很有趣，叫铁鹤膝。对于铁鹤膝，李约瑟、刘仙洲等人认为是铁链子，也有人认为不是铁链子。我斗胆做出了一个猜测，因为天条的制图特点很有趣，是一段一段的小弧线拼成的，我猜测那一段段的小弧线可能是弓片。

如果大家想去看复制的实物，在苏颂故里福建厦门同安有一个按1：1比例复原的水运仪象台，供大家参观。但是，真正的水运仪象台永远活在我们心中。

我想再次强调前面提到的三个人物的重要性。苏颂是项目的组织者，他知人善任，还懂得天文、历法，了解古代的天文仪器，因此他能够指导韩公廉。韩公廉通《九章算术》，还有积水运轮的巧思，说明他数学和物理知识渊博。但是，他对古代天文知识了解不多，苏颂便向他传授张衡、僧一行、梁令瓒、张思训等人的做法。韩公廉学成之后，他的任务主要有两个：一是计算，确定尺寸、轮子的数量；二是确定受水壶的大小、能带来多大的冲力、使用什么簧片结构等等。至于尹清，他的工作是确定尺度，精准定位，因为哪怕是齿轮位置的微小偏差也可能导致整个装置的失败。此外，他还要将小木作、五金作等各个行当的工匠组织在一起。那些枢权、格叉、关舌、天关、天权、天锁、天条等构件的设计，可能都有他的参与。

总之，这是一项由中国古代的天文学家、数学家以及各种能工巧匠共同完成的旷世杰作。这项杰作至今仍然是一个谜，每当想到这一点，我都感到非常兴奋。

《清明上河图》中的汴水虹桥 （故宫博物院藏）

『汴水虹桥：传承并飞跃发展』

汴水虹桥建于北宋（1013-1048年），《清明上河图》中的“虹桥”，便是以它为原型。北宋建都在河南开封，开封市内有一条汴河，气势磅礴，贯穿全市，这座桥就架在汴河之上。之所以叫“虹桥”，是因为它像彩虹般悬于水面，没有支柱，因此也被称为“无脚桥”。

有人说“无脚桥”并不新鲜，在欧洲，这种桥被称为“达·芬奇桥”，因为在达·芬奇的手稿中就绘制了类似的桥梁。达·芬奇生活在15世纪，作为一名军事工程师，他研究设计的目的是让桥能快速搭建，桥梁的构件之间能咬合，结构稳固，能够承受湍急河水的冲击。当然，达·芬奇也许是受到了前人的启发，他曾经考察过凯撒在《高卢战记》里提到的莱茵桥，这可能启发了他。

然而，早在11世纪，中国的汴水虹桥就已经建成。世界著名科学技术史专家、英国剑桥大学的李约瑟教授曾经说过：“中国古代桥梁在宋代有一个惊人的发展，建造了一系列美丽的桥，这是国外任何地方无可比拟的。”北宋时期，人们最初尝试在汴河上搭建此类桥梁，希望在首都附近建造示范工程，耗费很大，没有成功。后来，在夏英公守青州时，一位曾是军人的狱卒向他提出了这种桥梁的施工方法，并在青州成功搭建了一座虹桥。此后，北宋官员陈希亮驻守宿州，在宿州也搭建了类似的桥梁，技术是从青州学来的。自此，“汾汴皆飞桥”，也就是说汾河和汴河上的桥梁都采用了这种飞桥即无脚桥的设计，这种设计在中国各地迅速普及。

我有一次在课堂上讲述这个故事时，一名巴基斯坦学生突然举手，提到在他们的北部山区里，有自称亚历山大东征军后裔的卡拉什人也有类似的造桥方式。所以我想，无论是达·芬奇、北宋时期的狱卒，还是卡拉什人，他们都曾经拥有过建造这类桥梁的精妙构思。然而，中国的虹桥从北宋发展到明清时期，又有了更大的飞跃。

如今，在福建北部和浙江南部的山区，仍有很多的编木拱桥，它们如一架飞虹跨于清澈的河水之上，结构巧妙，特别漂亮。与之前搭建的飞桥相比，这些桥梁进行了改进。木匠们意识到要让工程结构承受更大的压力，就一定要进行加固。于是，木匠们拿出自己的看家本领——做榫卯。他们将木桥的摩擦节点改造为纵向开榫卯的构件，也就是“牛头”，并将拱分为两组：主拱和副拱。主拱由三根插入牛头的构件组成，副拱则由五段插入两个牛头的构件组成。主拱的水平部分称为平苗，斜向部分称为斜苗；副拱有平苗、上斜苗和下斜苗。这两个拱交叉咬合，就完成了整座桥梁的搭建。这是一套自明清传承下来的编木拱桥体系，工艺得到了不断的改进。

总之，如果观察编木拱桥在闽浙地区的发展，就能反映出这样一个现象：同样一个构思，无论是源于达·芬奇、卡拉什人还是北宋的狱卒或是当地匠人，其发展道路是完全不同的。达·芬奇的桥梁设计在欧洲并没有太多留存，卡拉什人的设计即便存在，也没有走出他们的狭小地域。而在中国，这样的桥梁设计却迅速遍布闽浙地区，且如此之密集。

这带给我们什么启发呢？调查发现，在中国的明清、民国时期，木匠在当时都有一定的组织，他们有产业链，甚至是产业网络，可以随时捕捉和发现匠人的新发明、新手艺。当一个好的主意或手艺被产业链接纳时，它就有了强大的生命力并得到发扬光大。

在研究中国古代建筑营建的整个过程中，我真是感慨良多。像建造应县木塔的匠人，除了拥有缜密的思想和技术外，或许他还有一些独特的营造模式；佛光寺文殊殿的那位大胆的木匠，不仅有计算跨度的精妙方法，一定还有自己特别的选材方式；修筑水运仪象台的那些木匠，竟然能抓住一切机会和其他的工作人员包括数学家、物理学家、天文学家、官吏进行合作。当然，更主要的是，这些能工巧匠的人数足够多，而且他们都拥有丰富扎实的匠作传统，这使他们能够让一个灵感变成现实，并且很快普及开来。

最后我想表达的是，在新的时代，我们仍然需要培养足够多的能工巧匠来从事基础性的工作，并且传承优秀的匠作传统，让中国古建筑焕发恒久光彩。

栏目主编：龚丹韵 文字编辑：徐蓓

来源：作者：刘畅