① 吕思勉:《隋唐五代史》第十九章《隋唐五代人民生活》。 .10
在城市建设中,长安城的设计建造者依据地形地貌将宫城建在地势较高的北部,而在相毗邻的南面布置皇城,在宫城、皇城的周围修建外廓城作为居住区和商业市场,不但突出了城市的主要建筑,而且也有利于朝廷、官府机构处理朝政、办理公务。同时,又用多重城墙和严密规整的街坊,将皇室、官宦、贵族、平民等不同阶层分隔开来,从根本上改变了汉代长安城民居、宫室相混杂的状况。这种布局手法突出了封建统治权力中心的地位,对我国后来的都市建设规划有着重大的影响。
(2)设置东市、西市,繁荣城市经济为繁荣城市经济,城市建设者们在长安城规划建设了两个商业区,即东市和西市。隋代时把东市叫"都会市",西市称为"利人市"。两市地处皇城东南和西南,各占地两坊,位置东西对称。市内的井字形街道将市场分割成9 个区域。这里既是长安城的经济活动中心,又是国内外最大的手工业和商业贸易集散地。
据发掘考证,两市南北长各1000 多米,东西宽900 米,井字街的中央部分设有"市"、"署"、"平准局",是市场管理和税收机构。沿街店铺林立,从事绢丝、珠宝、服装、称量器皿等220 行,千余肆邸,商贾云集。皇亲贵族常光顾于东市,日本高僧圆仁在他的《入唐求法巡礼记》中记载,会昌三年(公元843 年)6 月27 日,"夜三更东市失火,烧东市曹门以西二十四行,四千四百余家,官私财物、金银绢药总烧尽"。可见东市商家之多、经济繁荣之盛况。
西市则有"衣肆"、"坟典肆"、"药材肆"、"麦行"、"绢行"、"帛行"、"秋辔行"以及寄附铺等多种行业。许多外国客商也在此设店经营,大诗人李白曾赋诗曰:"胡姬招素手,延客醉金鳟",真实地反映了来自中亚的商人在我国从事国际贸易的活动情况。由此可见西市的商业活动繁荣程度胜过东市。东西两市的设置,基本上满足了长安城市生活的需要,扩大了国际经贸往来,促进了唐代经济的发展。中唐以后,各里坊逐渐开设商行,兴办手工业。如崇仁坊"一街辐辏,逐顷两市、昼夜喧呼,灯火不灭。"整个长安呈现出一派繁荣的景象。
3。规划严谨、整齐有序的街道建设在城市建设方面,道路建设占有极为重要的地位。长安城的建设者们经过周密的规划,对道路建设进行合理的布局,使长安的街衢整齐,道路宽阔平直,对城市的生活与经济发展起到了重要的作用。
长安城的"罗城"共有东西走向大街14 条,南北向大街11 条。道路中最重要的是南北走向的朱雀大街,它南起明德门,向北穿过朱雀门,直通宫城的承天门。因为这条街北起承天门,人们又把它叫"天街"。朱雀大街是贯穿都城南北的中轴线上的主干道,其它各条街均以此路为基准进行修建,形成全市性的道路网。皇城内的道路也是如此,南北街5 条,东西街7 条。各坊里也都有一条大街或十字大街,还有按规划修建的纵、横曲巷及顺墙街道。诗人白居易盛赞长安"十二街如种菜畦"的确是当之无愧的。
街道不仅布局整齐,而且十分宽阔。朱雀大街宽度达150 米,可与北京现代的东西长安街相媲美。当皇帝出行时,朱雀大街有数以万计的车马仪仗队通过,盛况空前。其它通往各城门的大街宽度也在百米以上。位于宫城和皇城之间的大街叫横街,以其宽阔而闻名,文献记载横街宽300 步,实测宽度220 米,是长安城内最宽的大街。这条街还具有广场的功能,当时经常在承天门前举行庆典和军事操练等活动。
此外,还有供皇帝专用的道路,在东城与城墙之间,平行筑有夹城,把大明宫、兴庆宫和曲江池连接起来,供皇帝出游时使用。
各大街的两侧都修有排水沟,主要的道路上还建有路拱。经发掘,朱雀大街的排水沟宽3.3 米,深度为2.1 米。在坊和东、西市的巷道下面也修有砖砌的排水暗沟,并与大道两侧的明沟相通。大街两侧的明沟由于沟宽,因而在交叉路口处都架有桥。这样既解决了长安城的排水问题,又保证了道路的畅通。在排水沟和路的两侧,整齐地植有榆树、槐树、柳树等行道树,形成了美丽、实用的林荫大道,为宏伟的长安城增添了秀丽的色彩。
4。建设科学的给排水系统在城市建设中,给排水问题是一个非常重要的问题。汉代长安城建在今西安城北5 公里的一片高地上,前后历经约100 年,才完成了都城的建设。隋文帝统一中国后,曾设想利用汉长安城址作为都城,除因该城几经战乱已破败不堪外,另一重要原因是汉长安靠渭水太近,不但易遭水患,而且易受盐鹵侵害,影响水质,造成饮用水源不足。所以在建设新都和扩建长安的过程中,十分重视给排水系统的建设。隋代时,就先后开凿了龙首、永安、清明三条水渠。城东龙首渠将洨河引入城内。龙首渠分为二支。一条经城东春明门往北,通过通化门北面的兴宁坊流入城内,城墙下有一个一米宽的用砖石混合砌筑的涵洞,向西注入兴庆宫的龙池,再向西流入皇城,北折注入太极宫的"山水池",然后北流注入"东海"。另一支渠由城外北流,经过城的东北隅,折西流入大明宫东苑的"龙首池",再流入西内苑,后汇合永安渠,北流入渭河。
在城南开凿了永安渠,引浐水向北流入城内,经西市东侧入苑,并流注渭河。青明渠则引浐水经安化门向西流入城里,再向北入皇城,进宫城注入南、北、西三海。供应西城与皇城用水。
唐代天宝元年(公元742 年),又在城西引浐水修筑了一条"漕渠",自金光门北流入城内,到西市的东街注为潭。通过漕渠可将南山的薪炭、木材等物资运到西市,以满足长安城的需要。
这些给排水工程,有效地解决了长安城的供水排水问题和航运交通问题,同时也有利于城市的绿化,并形成良好的小气候。诗人王建在《早春五门西望》诗中描写说:"宫松叶叶墙头出,渠柳条条水面齐,"反映了宫城里的松树和永安渠两侧植柳的情况。
由于使用渠水较为便利,当时不少贵族及官僚商贾之家纷纷引渠水入第,建造私家园林。
曲江池是隋唐时期有名的风景区,在长安城的东南隅,因低洼处有水,所以林木繁茂、风景优美,汉代称"乐游苑",隋代称此为"芙蓉园"。因为水道弯曲又被称为"曲江"。唐代时又加以疏浚,唐玄宗时开挖了黄渠,将水引入曲江池。曲江池水面南北约1360 米,东西约500 多米,周长近4公里。康骈《剧谈录》记述唐代曲江池的风景说:"开元中疏凿为妙境,花卉周环,烟水明媚,。。江侧菰蒲葱翠,柳荫四合,碧波红蕖,湛然可爱。"曲江一池水给统治阶级带来极为高雅的享受。由此可知,长安水系的发展不仅满足了统治者的需要,在客观上也推动了城市绿化和园林建设。
隋唐长安城的空间尺度和规模,堪称古代世界第一。因为它是在平地上新建的,使建筑家们能借鉴以往都城建设规划和布局的经验,充分发挥其设计才能,使之成为我国古代都城建筑的典范。它的建设和扩建是经过充分规划和周密计划而完成的;是在充分地分析和预见到封建国家都城所面临的地形、管理、交通、水源、绿化、经济、文化生活等各种问题,加以科学的安排,标志着当时的建筑科学发展到了极高的水平。
唐长安城建筑宏伟、壮观、,街道整齐,道路宽广砥直,绿树成荫,渠水环流,人丁兴旺,百业俱兴,在世界大都市中独占鳌头,影响波及到其它国家。如日本古都平城京、平安京的建设,就完全模仿唐长安的规划,甚至连朱雀大街,和东、西市的名称都是一样的。长安城已成为城市建设、特别是坊里制城市的典范。
(三)木结构建筑技术体系的确立木结构建筑是我国古代建筑的主体。木结构建筑的主要构件有柱、梁、枋、檩、椽等。各构件之间,采用榫卯联接,具有取材容易、结构简单,施工方便的优点。因此,木结构建筑技术在古代就已被人们广泛地采用了。我国古代许多规模宏大的建筑工程,都采用了这种技术。特别是到了唐代,形成了以木结构建筑技术为中心的建筑技术体系。在现存的唐代木结构建筑中,最具代表性的建筑有五台山南禅寺正殿和佛光寺大殿。
佛光寺地处山西五台县城东北32 公里佛光山腰。寺因势而建,坐东向西,三面环山,唯西向低下而疏豁开朗。寺内殿阁巍峨,建筑高低错落,主从有致。据《古清凉传》记载,寺创建于北魏孝文帝时期(公元471-499年),隋唐寺院兴盛,名扬长安、敦煌等地,远及日本,《高僧传》、《佛祖统计》、《法苑珠林》等经籍中均有记载。佛光寺的主要建筑原为弥勒大阁,是五台山著名佛寺。唐武宗会昌五年(公元845 年)禁止佛教,寺宇被毁。宣宗继位后复兴佛法,重建东大殿。根据殿前石幢刻字与殿内梁架上题记核实证明,现存山腰的东大殿系唐代大中十一年(公元857 年)重建。大殿雄伟古朴,居高临下,俯瞰全寺。殿前基址甚高,有片石砌筑,其上筑以台基。殿身面宽7 间,进深4 间,高约32 米,单檐四阿顶形制。殿前檐当中的5 间安装有大型板门,在两个尽间及两个后间安装有直棂窗,便于殿内后部采光。大殿采用内外槽结构。即由内外两周柱子组成。一周内柱称为内槽,一周外柱称为外槽。大殿则由30 根柱子组成内、外槽平面。内槽空间阔5间,进深2 间,空间较大,主要供佛并进行法事活动。大殿的内柱和外柱高度相同,这正是该殿结构上的一个特点。外柱柱头采用枋子相联形成外柱圈,内柱柱头也用枋子相联构成内柱圈;内外柱上又用斗拱梁栿等联系在一起,形成筒形结构,同时,一层层斗拱梁栿组成具有平缓坡度的屋面。
这种内外槽结构,在一定意义上讲,外槽是内槽的外延,扩大了内槽的面积。
木构建筑的主要承载件是柱子。佛光寺东殿的22 根外檐柱,均向中心稍稍倾斜,在专业上叫"侧脚"。外檐柱从明间向两边稍稍抬高,建筑上的术语叫"升起"。柱子与各构件的联结以榫卯联结为主。采用"侧脚"和"升起"的办法,可使各木件的榫卯压紧,使建筑物更为牢固。
此外,柱头部分加工成曲线,不仅便于柱头与斗拱等上部结构联接,又具有良好的装饰性。柱子的下面与覆盆柱础相联。柱基好似一个盆反盖在地上。使柱子上下联成一体,使之显得稳固、挺拔有力。
在佛光东殿的所有结构中,斗拱构件的作用最为突出。斗拱是我国古代大型木构建筑的重要组成部分,其作用是扩大梁枋和柱头的接触面,加强梁架与柱头的联系。而东殿内柱上用斗拱承托明袱与平。。(用木条组成的方格天花)及其上部构件;外檐斗拱主要用在承担屋檐重量。正殿斗拱出四跳,为柱子高度的一半。佛光寺的斗拱雄大,出檐深远,充分说明了唐代已将中国古代建筑所特有的结构,即斗拱结构发展到了非常高的水平。
佛光寺东大殿的屋架也很有特点,屋架的脊檩下采用叉手支撑,叉手又与平梁相接,构成三角形。承受荷载时叉手受压、平梁受拉。为保持平梁的稳定,在四椽草袱和平梁之间设有托脚。这种屋架结构在古建筑中是少有的。而与近代木屋架相似。东殿的屋面高跨比为1∶4,坡度平缓,屋面成缓和的曲线和起翘,整个屋顶匀称、和谐,使整个大殿庄重而沉稳。
此外,在山西五台县城西南22 公里李家庄西侧有一名刹南禅寺,寺坐北向南,有山门、龙王殿、菩萨殿和大佛殿等建筑。该寺创建年代不详。但南禅寺大殿则有据可考。大殿平梁下保留有墨书题记,证明大殿建于唐建中三年(公元782 年)。晚唐武宗"会昌灭法"时,佛寺大量被毁,但因南禅寺偏居一隅幸免于难,是我国现存的最古老的唐代木构建筑。大殿面宽进深各3 间,单檐歇山式屋顶,殿前有宽敞的月台,柱上装有雄壮的斗拱,承托屋檐;大殿内没有柱子,四椽袱通达前后檐柱之外。梁架的结构很简单,屋顶举折平缓,说明唐朝时木构建筑技术已有很高的水平,而且已普及到偏僻的山村。
从南禅寺大殿和佛光寺东殿的木构建筑所具有的独特的结构和奇特的造型,可以看出我国唐代的木构建筑技术已十分先进,其结构设计相当科学,既符合建筑力学原理,又充分地表现出它的颇具魅力的装饰性,从而形成和确立了我国木构建筑技术的独特的体系,反映了唐代建筑已达到相当高的水平。
(四)仓储建筑的技术成就仓储建筑在隋唐时期的建筑领域里占有十分重要的地位。唐朝初期,由于关中地狭人稠,所产的粮食难于满足朝廷的需要。因此,都城所需的粮食物资,主要依靠农业比较发达的黄河下游、江淮流域和河北平原供应。在当时的历史条件下,这些粮食主要靠漕运西调。当时,李唐朝廷明确规定:洛阳以东地区的租米、经江、淮、运河、黄河,先运到含嘉仓集中,然后陆运至陕州,再经黄河、渭水漕运到长安。因此,用于储运粮食、物资的仓库应运而生,并得到长足的发展。在这些粮仓中,以洛阳的含嘉仓为全国之最。据史料记载,天宝八年(公元749 年)全国主要粮仓共储粮1260 万石,仅含嘉仓就储有580 多万石,约占1/2,可见含嘉仓是唐朝官仓中规模最大、地位最为重要的一座大型粮仓。1971 年我国考古工作者对含嘉仓遗址进行了发掘考证。最后查明,含嘉仓建在今洛阳老城区的北侧,东西长约600 余米,南北长约700 余米。仓库区内的粮窖东西成行,密集排列达40O 个之多。粮窖的口径大小不一,口径大的为18.5 米,小的也有8 米,最深的距地表约12 米。大窖可贮粮一万数千石,小窖可藏粮数千石(唐代每石约等于六十公斤)。在发掘考察时还发现了十多块"刻铭砖",即记载储粮的时间、品种、数量、受领粮食的官员姓名的砖木雕刻。铭砖上记载着官员的名称,有仓吏、仓丞、仓令等文官,还有押仓使等武官。铭砖上还刻有调露、天授、长寿、万岁通天、圣历等年号,由此可知,在唐高宗、武则天时期,含嘉仓储纳的粮食较多,其仓储规模最大。例如,在含嘉仓的160 号粮窖中,发现了早已炭化的50 万斤谷物。仅这一个粮窖的存储量就相当于唐朝2500 个农民一年的粮租;而整个含嘉仓的最高储量为600 万石左右。
唐代仓储业的发展,既是经济生活发展的产物,也推动了仓储建筑技术的发展。
经发掘了解到唐代的粮窖建筑有其自身的特点。从形制上来说,粮窖均为口大底小的圆缸形。这种形制,建造和使用起来十分方便。建窖的工序是:先从地面向下挖成土窖,将窖底夯实,用火烧硬,再铺一层灰渣防潮;然后,再在窖底铺设木板和草,草上铺席,窖壁上用木板镶砌。使用时则分层堆放粮食,每层用席子隔开。装满粮食后在粮窖口覆盖一层40-60 厘米厚的谷糠,盖上席子,再用土密封。含嘉仓粮窖的这种建筑方法和使用方法,具有很多优点。因为是地窖式储粮,因此,温度较低,而且恒定,其次是底和窖壁经过上述技术处理,既可防潮、防腐,又能避火防虫,同时还能防止粮食被盗。更重要的是可长期保存粮谷的品质。据记载,唐时谷子可储藏9 年,稻米可储存5 年。对距今已有1300 多年历史的160 号粮窖内的谷子进行化验,其谷物的有机物仍占50.8%。
由此可见,含嘉仓粮仓的建筑技术是十分先进的,它所特有的仓储建筑结构和巨大的规模,表现出中国古代仓储建筑技术的伟大成就。
(五)高层砖塔建筑的技术成就塔是人们常见的一种建筑形式,在寺院内、高山间、江河湖畔,屹立着数以千计的古塔,装点着祖国的秀丽山河,展示着中国的悠久历史。
仅就塔的性质来讲,它是佛教的一种纪念性建筑。塔起源于印度。佛经上讲述了这样一个故事,佛祖释迦牟尼死后,其弟子阿难等人将其尸骨焚化,尸骨变成色彩晶莹、击之不碎的珠子,其中的骨头称为"白舍利";弟子们建塔,将其舍利分存多处,并埋于塔内,以供奉礼拜,因此,佛塔又有舍利塔之称。后来发展到埋葬高僧、大法师的灵骨以及重要的经卷、袈裟、法器等等,以作纪念。
我国的塔是随着印度的佛教传入后,才开始建造的。东汉永平十年(公元67 年),当时中天竺(即古印度)僧人摄摩腾、竺法兰将佛像和42 章佛经,用白马驮到中国,并在洛阳修建了白马寺,在寺内建佛塔一座。从此以后,古代匠师们把塔与中国古代建筑技术和建筑风格结合起来,逐渐形成了具有多种风格及中国特色的古塔建筑。
我国的佛塔建筑大体上经历了四个发展阶段,即魏晋南北朝、唐代、宋代和明代四个大发展时期。就砖塔建筑而言则分为唐、宋、明代三个大发展时期。
唐代是我国砖塔建筑三个大发展阶段的第一个阶段。唐代国家统一,经济繁荣,在商、周、秦、汉固有的文化传统基础上,吸收了外来的艺术,建筑技术和建筑艺术都有了很大的发展。
我国古塔建筑多种多样,按构造式样大致分为实心塔和楼阁式塔两种。
实心塔是用砖石等材料砌制的实心体,不能登临。楼阁式塔内有塔室,可以攀登,我国古塔大部分属于这一类。
唐代时期,选用砖石材料,代替木料建造了大量的楼阁式高塔。平面以方形为主,塔的层数增加到13 层,塔高达50 多米,最高的有60 多米。内部都是筒式结构,塔外壁用砖砌成,各层用砖、木楼板制成砖木楼梯供上下行走。唐代较有名气的楼阁式砖塔有西安兴教寺的玄■墓塔、陕西礼泉县的香积寺塔、西安市的慈恩寺塔(大雁塔)、苏州虎丘云岩寺塔、河北正定县的广惠寺华塔等。
闻名于世的西安慈恩寺大雁塔是其中杰出的代表作。大雁塔座落在陕西西安市南4 公里的慈恩寺内。该寺为唐高宗李治给其母追荐冥福而创建。寺内塔本名为慈恩寺塔,因《慈恩寺三藏法师传》卷三中记有摩谒陀国有一寺僧,一日见有群鸿飞过,忽一雁离群落羽,摔死地上,僧人惊异,认为雁即菩萨,众议埋雁建塔纪念故名。唐永徽三年(公元652 年),著名僧人玄■在慈恩寺任主持,为保护由印度带回的经籍,由唐高宗资助,在寺内西院修建此塔。初建时,塔为砖表土心五层方形。长安年间(公元701-704 年),全部用青砖改修成方形楼阁式,共7 层,登塔攀梯改为盘道式。大历年间(公元766-779 年),又改建为10 层,后经战火破坏,剩下7 层;明代时该塔又被损坏,在外表加砌青砖,对其进行保护。塔的表面虽然经过明代改建加固,但仍是一座典型的唐代仿木结构砖塔。大雁塔高59.6 米,塔基座东西45.9 米,南北48.8 米,高4.2 米,塔底座与塔身总高64.1 米。该塔塔身较高,各层都以素面为主,不做任何修饰,仅在塔檐模拟木构的柱、斗拱,而且斗拱和檐椽部分大大地简化了,主要原因是受到砖本身的性质和用砖技术的限制。大雁塔内部成空心式,各楼层地面,采用木过梁承担楼板的结构,用木扶梯依层折曲而上,塔室则四面开窗。唐代用砖砌塔时采用平砌法,按砖的长身平砌,每隔5 层加砌一层丁头平砌。塔外形整体轮廓清晰、朴实、庄重。给人以刚柔结合的曲线美感。
密檐楼阁式塔是楼阁式塔的又一式样。在唐代也十分盛行。位于陕西省西安市南约1 公里处的荐福寺内的小雁塔最为有名。荐福寺建于唐文明元年(公元684 年),是为唐高宗李治献福而建立的。塔则建于唐中宗景龙元年(公元707 年),因为此塔比大雁塔小,故称小雁塔。塔身为密檐式方形砖结构,初建时为15 级,后受地震破坏,塔顶震坍,塔身破裂,现剩下13 级。该塔基座呈方形,塔底层每面长11.83 米,通高43 米。小雁塔塔身没有采用柱梁、斗拱等装饰表面,而以塔身的宽度由下而上的收敛,形成圆和挺秀的轮廓线,来取得建筑艺术效果,使整个塔形显得凝重秀丽。唐代的密檐塔多数不能登临,而小雁塔内,从底部到塔顶是一个空筒,各层有少量木楼板和木扶梯,可直接攀登。在唐代的密檐塔中,除小雁塔之外,也不乏成功之作。如登封永寿寺塔用砖迭砌而成,收分柔和、出檐很大,既保持木式塔的形象,又使砖塔具有清晰的轮廓,是密檐塔中的精品。
在密檐式塔中有一座用石头构成的仿木结构塔,十分引人注目,这就是地处江苏南京栖霞寺中的舍利塔。这座塔建于隋仁寿元年(公元601 年),但从塔上的浮雕看,当为南唐重修的建筑物。塔全部用细致的灰白石构成。底座是宽敞的台基,正面设有4 级台阶,四面建有石栏杆,上面垒砌基坛二层,平面及立面分别刻有装饰的花纹、龙鱼生物及石榴花和凤凰等。台基上为塔须弥座,须弥座上为莲座,上面建塔身,塔身第一层较高,呈八角形,每角有倚柱,柱头之间连有横额,仅挑出混石一层,用来承托塔檐。上面各层塔身都较低,每面均凿佛龛,内坐小佛像。五层檐上为塔顶。既反映了当时的文化和历史风貌,也表现出了建塔材料的多样性,说明了我国唐代建筑技术的先进。
砖木混合式塔是楼阁式塔的又一式样。例如,河北正定县城内隆兴寺之西的天宁寺塔,就是砖木混合式结构塔,人们又把它称为木塔。建于唐咸通初年(公元860 年),宋、明、清均有修茸。该塔为9 级,平面呈八角形,塔身下4 层用砖砌造,下3 层斗拱及第2、3、4 层平座也采用砖砌成。第4层以上斗拱及各层檐均为木构。塔上斗拱由下至顶均为四铺作出单抄,下3层砖砌部分,每面有补间铺作3 朵,上6 层每面两朵,外观豪放。塔身往上,每层高度递减,而每层收分也相应递加。其塔形轻盈挺秀,给人以稳定感。此外,隋唐时代,还建造了一些独具特色的砖石塔。如,山东历城县柳埠村建有一石塔系隋大业七年(公元611 年)所建,是我国现存最早的石塔。塔身用大青石砌造,单层方形,高15.04 米,每边宽7.4 米,四面各辟一半圆形拱门,明、清以来习称"四门塔"。该塔檐部迭涩挑出5 层,塔顶用23行石板层层收缩迭筑,成四角攒尖锥形。顶端由露盘、山华、蕉叶、相轮等构成塔刹,形制简朴浑厚。塔室内有方形塔心柱。反映了当时佛塔建筑的古朴风貌。
值得一提的是山东历城县柳埠村灵鹫山九塔寺内,有一九顶塔,顾名思义、塔上有九座小塔,所以叫九顶塔。该塔始建于唐,通高13.3 米。为单层八角。塔身用水磨砖对缝砌筑,檐部迭涩挑出17 层,檐上又迭涩收进16 层,形成八角平座。平座之上各隅均筑造高2.84 米的三层迭涩挑檐方形小塔一座,正中修筑一高5.3 米的同样小塔,比另外八座小塔略高。明人许邦才在《九塔寺记》中称此塔"一茎上而顶九各出,构缔诡巧,他寺所未经有"。九顶塔以其特殊的构思和造形反映出了盛唐多姿多彩的砖塔建筑风格和时代的特点。
唐代砖塔建筑技术的成就很大,充分地表现出我国古代高层建筑技术水平的提高和进步。为宋、明代砖石建筑技术的进步和发展奠定了基础。
九、隋唐五代的物理学和化学物理学和化学是现代科学的一个重要分科,渗透到人类社会生活的各个领域,显示出越来越大的威力。隋唐时的劳动人民和科学家,通过对物质的观察以及对自然现象变化的分析研究,进行了较为科学的论述,并进行了大胆的实践,在物理学和化学的领域里取得了很大的进步。
(一)隋唐五代的物理学1。唐人对彩虹的认识与试验彩虹是一种自然现象,往往出现在雨过初晴的时候。因其美丽壮观,从古到今人们写下了不少赞美之词。彩虹以它特有的魅力,吸引着人们探讨其成因。大约在1500 年前,唐初的孔颖达(公元574-648 年)在《礼记注疏·月令》中,就提出了"日照雨滴则虹生"的论点。指明薄云、日照、雨滴是虹产生的条件,并揭示了这三者的关系,清楚地揭示了虹是日光照射雨滴所产生的自然现象。
公元8 世纪中叶的张志和对彩虹作了进一步研究,并进行了人工造虹试验。他背向太阳,喷出小水珠,就观察到了类似虹霓的现象,从而证实了虹的产生是阳光照射水滴所产生的结果。张志和在《玄真子》卷下中说:"雨色映日而为虹","背日喷乎水成虹霓之状。"这就明确地告诉人们,要想看到虹,就必须"背日",而面对太阳就看不到彩虹了。这些观察和实验,虽然还没有精确地说明虹所以产主的光学原理,尚未认识到日光在雨滴中经过两次折射和全反射而产生色散的事物本质,但是,在当时的条件下,能对虹的产生及其基本条件有着如此客观的认识,这在人类光学认识史上也是具有重要意义的。它表明,先人通过对虹的观察研究,已经确认它是一种自然现象,这是对光的折射和色散认识的一大进步。
2。共鸣与消除共鸣的方法所谓共鸣,就是指一个物体振动的时候,另一个物体也随着振动,并同时发出声音的现象,即发声的共振现象就是共鸣。这一声学现象,我国古代就有许多的记载。唐代《刘宾客嘉话录》中,记述了这样一个有趣的故事:洛阳有一个和尚的房间里挂着一种乐器磬,这个磬经常自鸣发响,和尚不知其原因,并因此受惊扰成疾。一个叫曹绍夔(kuí,音奎)的朋友来看这个和尚,正好传来寺院敲钟的声音,挂在房子里的磬也跟着响起来了。曹绍夔就对和尚说:你明天设宴招待我,就可以为你消去心头之病。第二天,和尚请他吃完饭后,他就掏出一把钢锉,把磬磨去几处,此后,这个磬就不再自鸣作响了。和尚问其原因,曹绍夔说,这个磬原来所具有的音律与寺院钟的音律相同,因此,敲钟时磬也就会同时作响。因为把磬体稍微锉去一点,就改变了磬的固有频率,它就不再和庙里的钟声产生共鸣。和尚的病从此也就痊愈了。这一记载表明了我国唐代时,不仅懂得共鸣现象,而且掌握了消除共鸣现象的科学方法。
3。鱼洗与龙洗的奥妙"洗"是唐宋时代用黄铜铸造而成的形似洗脸盆的一种实用工艺品。在盆底铸有几条鱼的叫鱼洗;铸有数条龙的叫龙洗。鱼洗与龙洗不仅铸造精美,而且还有它的特色和奥妙。如果用手缓慢而有节奏地摩擦盆边上的双耳,盆里的水就像受到冲击一样发生振动,甚至还会从"鱼"或"龙"的口沟处沿着盆的边缘向上喷出,喷到盆耳之处。其奥妙在于,当两手搓动其双耳时,便产生两个振源,振波在水中传布,互相干涉,使能量叠加,水面就出现了各式各样复杂的波纹,形成水波荡漾的状态,就好像盆里装有几条活鱼一样,若摩擦频率加快时,较大的水点就会跳出水面,甚至有水柱喷射。
这种鱼洗和龙洗的制作,涉及到摩擦、固体振动,以及在液体中的传播、干扰和共振的原理等物理学上的很多问题。在唐代能创造出这样奥妙神奇的龙洗和鱼洗,实在令人叹服。
4。对虹吸现象的认识在南北朝时,人们对虹吸现象和产生的原理已有较深入的认识。《关尹子九药篇》中记载着,瓶存二窍,以水实之倒泻;闭一则水不下,盖(气)不升则不降"。这里表述的是有两个小孔的瓶子,装入水后,能倒出来。如果闭住一个小孔,水就倒不出来了。文中虽然没有明确提出气压的作用,但基本上阐述了这一道理。到了唐代,对这一物理学现象的认识则更为明确。王冰的《李问》注中就十分清楚地说明:"虚管溉满,捻正悬之,水固不泄,为无升气而不能降也;空瓶小口,顿溉不入,为气不出而不能入也。"王冰以一小口的玻璃瓶灌不进水的事例,将大气压的物理现象,表述得更清楚更透彻了,表明唐代时,人们已经对大气压及虹吸现象有了科学的认识。
5。对晶体的研究和制作晶体是固体物理学研究的主要对象。晶体具有规则的几何形状。对这方面的认识在我国已有久远的历史了。早在公元纪元前后,就发现雪花是六角形的。而在各种药书和炼丹的书籍中,也都提到了许多晶体物质。
唐初《黄帝九鼎神丹经诀》中,记述了制取结晶硫酸钾的情况,即把朴硝(硫酸钠)、硝石(硝酸钾)两种矿石粉碎、混合,用热水淋汁,待澄清后再用温火煮。然后等到半冷时装入小盆,盆外再用冷水冷却。经过一夜后,就有"状如白色、大小皆有楞角起的结晶硫酸钾出现"。从这段记载中可知,晶体具有外部几何形状,而且指出了人造结晶体的制作过程和工艺条件,这在近代科学诞生之前,是不能不令人惊叹的。
我国唐代对于各种物理现象的认识和利用,突出地表明我国人民自古以来,就具有极大的发明创造才能和认识自然界的能力,在促进社会进步和人类文明的发展上,作出了特殊的贡献。
(二)隋唐五代的化学和化工隋唐五代的化学、化工科技是在古代炼丹术的基础上发展起来的。通过大量的炼丹实践,从中发明了红色硫化汞的合成方法、硫酸钾的制取方法。这些方法的产生在中国化学发展史上也占有十分重要的地位。然而这一时期发明的火药则是我国的最伟大的发明之一,火药的发明对世界文明的发展产生了重大的影响。
1。炼丹术与化学进步古代的炼丹术是人们为求长生而发展起来的炼制丹药的方术。历代皇帝及显贵为"长生久视",曾在民间广求丹方,并招纳方士从事炼丹。虽然炼丹术是荒诞的,但是历代炼丹家在广大劳动人民积累的生产经验的基础上,通过自己从事采药、炼丹的实践,对化学方面的问题进行了观察和研究,并在这个方面取得了一些重要的成就。
炼丹术最早研究的材料是丹砂,也就是红色硫化汞。当时采用的研究方法是火法。这是一种带有冶金性质的无水加热法。据史书记载火法大致包括煅、炼、炙、熔、抽、飞、伏等步骤。到了唐代,陈少微《九还金丹妙诀》所记载的销汞法,也就是用汞和硫磺制丹砂法已经相当细致、准确。原料汞和硫磺的加入比例是一定的,加热时有一定的火候,并按固定的程序进行操作。最后达到"化为紫砂,分毫无欠"的结果,紫砂即丹砂的这一制作方法与近代化学所采用的化学合成法十分相近。用这种工艺方法制成的红色硫化汞,可能是人类最早用化学合成的方法制造的产品之一,是炼丹术在化学上的一大成果。
另外,炼丹家对水银和其它化合方法也进行了大量的研究。唐时的炼丹著作《太清石壁记》中就记载着"造水银霜法",水银霜就是升汞或氯化亚汞。其制作方法是先把水银和锡分别加热,并使之成锡汞剂,然后捣碎加盐,再将太阴玄精(氯化镁)、敦煌矾石(粗石膏)或者是绛矾(含铁的粗石膏)掺和进去,用朴硝未即硫酸钠覆盖在上面,加热至7 昼夜。
用现在的观点来分析,汞和氯化钠、硫酸钠共热是可以生成氯化汞的。
而且,氯化汞和过量的汞可再继续反应,就生成氯化亚汞。从加工工艺上看,这一方法虽然很复杂,但说明了当时在这方面的研究是很深入的,提高了人类对化学现象的认识。
唐代炼丹家对铅的化合物也进行了许多研究。唐代清虚子在《铅汞甲庚至宝集成》中记载一"造丹法"。使用铅、硫、硝三种物质,经过溶化和"点醋"等一系列操作,即可制成名为"黄丹胡粉"的粉末,据初步分析,这种粉末可能是纯度不高的醋酸铅。
炼丹家对金石药的溶解也取得了相当丰富的经验和知识。晋代以前的一部著作《道藏》记有《三十六水法》,其中记载了古代炼丹家溶解34 种矿物和二种非矿物的54 个配方。到了唐代,炼丹家对此则有更深刻的认识。例如,在《三十六水法》中记有"丹砂水"法,即溶解丹砂的方法。这一方法中除了用醋和硝石以外,还加有石胆,就是硫酸铜。唐人著作《黄帝九鼎神丹经诀》中特意指出:"化丹砂即需石胆",就是很有意义的。因为硫化汞在醋酸和硝石的混合液中是难于溶解的,但加入硫酸铜的时候,却能溶解。用现代化学的观点来看,这种化学现象的发现,揭示了硫酸铜在溶解丹砂过程中起到了催化剂的作用,这在化学史上也是一种进步。
在《黄帝九鼎神丹经诀》中还记载着用水法制取硫酸钾的方法,其工艺是用热水将朴石、硝石溶化,经沉淀后,取澄清的混合溶液,再加热使水蒸发,当浓缩到一定程度后,装入容器内用冷水降温,经过24 小时,溶液中即有结晶的硫酸钾生成。这种利用物质不同的溶解度来制造药物的方法,是中国古代化学史上的一项发明。
中国古代的炼丹家们虽然没有研究成长生不老的金丹,但他们通过炼丹的实践总结出了不少化学方面的经验,取得了不少成果,在客观上对我国化学技术的进步,起到了重要的推动作用。
2。火药的发明火药是我国的一项伟大发明。至今已有1000 多年了。火药的发明是人们长期生产实践的结果,是我国古代劳动人民和科学家们智慧的结晶。
人们在长期的生产实践中,对木炭、硝石、硫磺3 种物质的性能有所认识。如早在商周时期,人们感到木炭比木柴更好烧,特别在是冶金生产中,木炭的优越性更为明显。古代的炼丹家,在炼丹的实践中,发现一些药用材料毒性大,性质活泼。因此,在使用硫磺、砒霜等毒性大的金石药之前,先用烧灼的方法进行"驯伏"、"伏火",使其减少或失去原有的毒性。在"驯伏"、"伏火"的过程中,炼丹家们发现硫的性质活泼,着火后容易飞升,难以控制。炼丹方士们还发现硝的化学性质很活泼,将硝撒在赤炭上,一下子就产生焰火,并能和许多物质发生作用。南北朝齐梁时的医药家、道士陶弘景在《名医别录》中还总结出了识别硝石的方法,即"以火烧之,紫青烟起,云是硝石也"。人们对炭、硫、硝的性质有了一定的认识。这就为火药的发明创造了条件,奠定了基础。
到了唐代,在硫磺伏火的多次实验中,人们认识到点燃硝石、硫磺、木炭的混合物,会出现非常剧烈的燃烧。在《诸家神品丹法》卷五中,载有唐代医药家兼炼丹家孙思邈的"丹经伏硫磺法",这种方法是将硫磺、硝石各2 两研成粉末,装入销银锅或砂锅内,将锅放入坑内,锅与地面相平,四面用土填实,再将没有被虫蛀过的3 个皂角逐一引燃,夹入锅内,使硫和硝燃烧,待火熄灭后,再取3 斤生熟木炭煅炒,待木炭炒至消去三分之一时,即退火,趁还未冷却时,取出混合物,这个操作过程就是"伏火"的过程,也是世界上关于火药的最早记载。
唐宪宗(公元806-820 年)时的《铅汞甲庚至宝集成》卷二也载有清虚子的"伏火矾法",所用的药物是硝石、硫磺各2 两,2.5 钱马儿铃(一种含有碳素的果实,加热能碳化)。这种方法与孙思邈的"伏硫磺法"用药基本相同。公元10 世纪,在郑思远编辑的《真元妙道要略》中,有一则关于火药燃烧造成事故的记载。其中描述说:"有以硫黄(磺)、雄黄合硝石,并密烧之,焰起,烧手及尽屋舍者"。从中可看出,正是这些药物极易起火燃烧,而酿成丹房失火的事故。唐代的炼丹家们正是从"伏火"及起火燃烧的事故中,获得了一个十分重要的认识,即硫、硝、炭三种物质的混合物具有燃烧、爆炸的性能,可以组成一种"火药",从此,火药被人类所发明。火药的发明为火药的应用提供了物质基础。在火药发明之前,军事家经常采用火攻战术,在火攻战中就使用了带火的箭,这种箭的头部绑上油脂、松香、硫磺等易燃物。使用时先将箭头点燃,然后射出去。但这种火箭的燃烧速度较慢,火力也不大,杀伤力小,又容易被扑灭。采用火药来代替这些一般的易燃物,其燃烧速度和火力大增,所以在唐朝末年,宋朝初年就已被军事家们所采用。此后,也就是宋初,在石炮的基础上,创造了火炮,即把火药装在容易发射的容器内形成火药包,由原来的抛射石头的机器抛出,提高了武器的威力,更加引起了人们时火药与火药武器的重视。
火药武器的出现,又推动了火药的研究和生产。特别是宋代对火药及火药武器的研究成果明显,成就巨大。北宋曾公亮等编写的军书著作《武经总要》(公元1044 年)里,描述了多种火药武器,记载了当时3 种火药的配方。配方中按其使用要求,调整了不同成份的比例,并按其作用制成了分别具有燃烧、爆炸、放毒和制造烟雾作用的火药炮。如,蒺藜火球,里面装有火药,同时还装入带刺的铁蒺藜。火药包爆炸时,铁蒺藜就飞散出来,阻塞道路,防止骑兵前进。里面装有砒霜、巴豆之类毒物的毒药烟球火炮,燃烧后毒烟四处扩散,使人员中毒而削弱敌方战斗力。此后又出现了一大批新式火药武器,如北宋末年创造的"霹雳炮"、"震天雷",1132 年出现了火枪,到了元代又诞生了铜制火炮;在明代创造了自动爆炸地雷、水雷和定时炸弹,还制成了"火龙出水"火箭,它是利用4 个装有火药的大火箭筒,火药燃烧后,产生反作用力,把龙形筒射出,当4 支火箭筒里的火药烧完后,又点燃火龙腹里的神机火箭,推动箭头射向敌阵。
中国火药的发明也给世界各国的科技发展提供了宝贵的经验,带动了整个人类社会的科技进步。
1225-1248 年间,火药由商人经印度传入阿拉伯。欧洲人,首先是西班牙人,在13 世纪后期翻译阿拉伯人的书籍时,才开始知道火药,英法各国直到14 世纪中期,才见到应用火药和武器的记录。火药、火器在欧洲的传播,不仅对作战方法的改进有现实的作用,而且对资产阶级战胜封建贵族,推动社会进步,乃至资本主义生产力的发展,都产生了巨大的影响。火药这一伟大的发明及其所产生的深远影响,将永远载入世界科技史册。