天工落石赵州桥 飞拱腾空恃铁腰
中国古代重要科技发明创造(三)
来源:科普时报 2023-07-04

图为《安济桥》纪念封。(中国科学院融媒体·声像资源数据库供图)

图为《安济桥》纪念封。(中国科学院融媒体·声像资源数据库供图)

图3为赵州桥邮票。(中国集邮有限公司供图)

匠人营国
马国馨院士篆刻

我从小喜爱集邮。1962年,我才十几岁时就收藏了当年中华人民共和国邮电部发行的特50《中国古代建筑—桥》邮票,这套邮票共有4枚,图名分别为赵县安济桥、苏州宝带桥、灌县珠浦桥和三江程阳桥。安济桥又称赵州桥,这是赵州桥的图案第一次出现在新中国的邮票上,作为国家的名片,60年来传遍了世界各地,成为中外文化交流的珍品,特别为海外炎黄子孙所珍藏。

中国是桥的故乡,自古就有“桥的国度”之称。我国的石拱桥有悠久的历史,著名英国科学史学家李约瑟认为“弧形拱桥”和“铁索吊桥”是中国伟大的科学技术发明创造,并影响了西方世界。

我国《水经注》里提到的“旅人桥”,大约建成于公元282年,可能是有记载的最早的石拱桥了。我国的石拱桥几乎到处都有。这些桥大小不一、形式多样,有许多是惊人的杰作,其中最著名的当推河北省石家庄市赵县的赵州桥。它横跨洨河,是世界上著名的古代石拱桥,也是建成之后一直使用到现在的最古老的石桥。我国古代桥梁的建筑艺术,有不少是世界桥梁史上的创举,充分显示了我国古代劳动人民的非凡智慧。河北赵州桥、泉州洛阳桥、北京卢沟桥、潮州广济桥被称为“中国四大古桥”。“中国十大名桥”中有赵州桥、卢沟桥、广济桥、五亭桥,洛阳桥、安平桥、宝带桥、江东桥、风雨桥和永济桥,其中首屈一指的也是赵州桥。

赵州桥建于隋开皇十五年至大业二年间(公元595—606年),桥的主要设计者李春是一位杰出的工匠,在桥头的碑文里刻着他的名字。因桥体全部用石料建成,俗称“大石桥”。当年没有钢筋水泥,大石料都用腰铁连接。腰铁又名铁蝴蝶,至今保存完好,仍起着连接作用。当前,采用现代技术制造的钢筋水泥大桥寿命尚不足百年,用铁束腰加固的石桥竟然能挺立千年!故有中国广播电视社会组织联合会学术委员会张君赞曰:“天工落石赵州桥,飞拱腾空恃铁腰。北上燕幽成大道,隋唐赶马看洨潮。”

赵州桥非常雄伟,全长50.82米,两端宽9.6米,中部略窄宽9米。桥的设计完全合乎科学原理,施工技术更是巧妙绝伦。唐朝开元名相张嘉贞说它“制造奇特,人不知其所以为”。这座桥很有特点。第一,全桥只有一个大拱,长达37.4米,在当时算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形,而是像一张弓,因而大拱上面的道路没有陡坡,便于车马上下。第二,大拱的两肩上,各有两个小拱。这是创造性的设计,不但节约了石料,减轻了桥身的重量,而且在河水暴涨的时候,还可以增加桥洞的过水量,减轻洪水对桥身的冲击。同时,拱上加拱,桥身也更美观。第三,大拱由28道拱圈拼成,做成了一个弧形的桥洞。每道拱圈都能独立支撑上面的重量,一道坏了,其他各道不致受到影响。第四,桥结构匀称,和四周景色配合得十分和谐;桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝小说家张鷟说,远望这座桥就像“初月出云,长虹饮涧”。

中国古今桥梁的一些科学技术,曾走在世界桥梁建筑的前列,许多桥梁样式仍对世界近代桥梁建筑产生影响。同时,它又是活的文物瑰宝,记载着许多珍贵的资料。

从世界桥梁建设百年趋势来看,在21世纪的这20多年里,中国建桥的规模和速度称得上位居世界前茅。目前,我国平均每年建造新桥达两万座,凌空飞架的中国桥梁凭借复杂的技术难度震惊了世界。在世界跨径排名前10位的悬索桥中,中国占6座;排名前10位的斜拉桥中,中国占7座。

(作者系国家教育咨询委员会委员,中国科技馆原馆长、研究员)



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王渝生
科学史家,科普名家,国家教育咨询委员会委员
专家简介
王渝生,1943年重庆生人,1966年毕业于四川师范大学数学系,1981年毕业于中国科学院研究生院,理学博士、教授、博士生导师。德国慕尼黑大学博士后。曾任全国政协委员、教科文卫体委员会委员,北京市科协副主席、科普工作委员会主任,中国科技馆研究员、原馆长、党委书记。著有《自然科学史导论》、《科学寻踪》《科技百年》《中国算学史》 等,荣获国家图书奖、中国图书奖等。
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