潤滑劑背后的科學(xué)

 

　　根據(jù)巨石運到故宮的距離和時間，專家們估算拖動一個123噸的巨石所需的平均速度是每秒8厘米。如此低的速度，加上極小的摩擦力是不會使冰面自動融化成水進而在冰道與木板之間形成潤滑劑的。因此李疆等人研究了除摩擦生熱外的能使水膜產(chǎn)生和保持的其他方法，即在拉動時直接在前面潑水，這一點在古埃及也有類似的記載。通過現(xiàn)代物理研究可知，冰上低速運動物體的摩擦力比高速運動時大得多，但是在接近零度時以水膜為潤滑的摩擦力非常小，因而在潑水作為潤滑劑的情況下，縱使每秒8厘米的低速滑動只會有極小的摩擦力。由于在明代北京日間零下3.7攝氏度的情況下，水在2分鐘內(nèi)不可能完全凍結(jié)，因此水膜是可以維持并保證運輸?shù)?。當然，古人也可能使用熱水來延緩結(jié)凍。所以，研究者可以得出在故宮九龍壁拖運時，不僅采用制造冰道的方式減緩摩擦，還在長途運輸時向冰道潑水作為潤滑劑。

 

　　著名的中國科技史研究者李約瑟曾指出，古代的中國并沒有建立起西方以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的科學(xué)體系，中國古代的先進技術(shù)是一種經(jīng)驗體系，難以稱之為科學(xué)。然而，當我們佇立凝望故宮，當學(xué)者們用現(xiàn)代科技手段重新審視故宮的興建技術(shù)時，不禁為我們先人的智慧所折服。李疆也評價說：“明代的巨石運輸方式說明，當時人們對低速重載的潤滑研究達到了很高水平。紫禁城的興建與鄭和七下西洋都發(fā)生在15世紀前期，巨石運輸?shù)睦诱f明當時的陸地運輸技術(shù)并不比航海技術(shù)遜色。”

 

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　　沿用至今的古代搬運重物技術(shù)

 

　　搬運重物技術(shù)已有幾千年的歷史。早期的文明古國大多有搬運數(shù)十噸巨石興建宮殿或宗教建筑的記載，甚至在現(xiàn)代社會，一些現(xiàn)代搬運手段無法承受的重物也需要借助古人的搬運智慧。

 

　　搬運重物最為“出名”的古埃及在公元前2400年就曾運用圓木來興建金字塔，即工匠們在路面上鋪圓木，讓巨石在圓木上滾動前進，從而筑成歷史上不朽的奇觀。公元前700年的亞述帝國，也曾運用滾動方式來運輸重物。由此可知，在古文明時期，人類已經(jīng)意識到滾動搬運比滑動搬運更為省時省力。在這一點上，古代的中國人似乎走得更遠，根據(jù)古文獻及考古研究發(fā)現(xiàn)，中國在公元前1500年即出現(xiàn)了車輪，至春秋戰(zhàn)國時期，結(jié)構(gòu)精巧、裝飾精美的車輪已廣泛應(yīng)用于負重、出行、戰(zhàn)爭之中。

 

　　然而，滑動運輸始終沒有退出歷史舞臺，尤其是在路面環(huán)境更為惡劣的情況下運輸更為巨大的物體時，滑動拖曳因其易于控制的優(yōu)勢依舊發(fā)揮著作用。在公元前1880年的古埃及，人們曾在道路上鋪設(shè)木板，在木板上拖動了一座60噸的巨石像；1934年加拿大北部的人們曾以牽引機為動力，在冰面拖動一臺28噸重的采礦機器。直至今日，傳統(tǒng)的滑動仍然在發(fā)揮著作用，1999年美國北卡羅來納州在鋼軌上拖動4400噸的哈特拉斯海角燈塔。（中國文化報）