一根撑起现代世界的梁|大象公会
「传谓铁路工人建筑桥基用邪术杀人祭桥 , 然后桥基始可稳固 , 铁桥始能筑成 。 无智人民误信杀人祭桥之语 , 故遇铁路工人视同公众仇敌 , 有『我不杀他他即杀我』之思想 。 」文|朱不换有能力承担重任的人 , 被世人称为大梁、顶梁柱、四梁八柱 。
民国东北的山野绿林 , 就曾按传统建筑的四梁八柱 , 给核心骨干分工:托天梁是军师 , 顶天梁是前敌指挥官 , 顺天梁管粮食物资的储备供应 , 应天梁负责分配站岗、放哨 。和张作霖一起绿林起家的张作相 , 汤玉麟等人 , 就被视为张作霖的四梁八柱 。
· 张作霖(中)与汤玉麟(右二)等干部合影把能担重任者称为大梁 , 是借物喻人 。 这是因为 , 建筑、车船结构中的梁构件由于设计合理、性质坚韧 , 能承担巨大负载 。无论是建造住宅、桥梁还是汽车、飞机 , 优质的梁都至关重要 。 不过 , 直到一百多年前 , 人们还是主要靠祖传经验来约摸着造梁 , 风险大、限制多 。 能不能造出现代梁 , 是人类社会跃入工业革命的一大标志 。上大梁 , 要烧香20世纪之前 , 人们靠古时经验和直觉造梁、上梁 , 不确定性较大 。 再加上中国人相信树木有灵 , 房屋上梁时一定要烧香祭拜 。 上梁祭祀是中国汉族、土家族等多个民族都有的习俗 。
· 张家界黄龙古寨的上梁仪式比房梁的跨度和规模更大的桥梁 , 危险性更大 。 修完桥合龙时 , 一般要举行敬桥祭桥仪式 。 过去一些人甚至愚昧的相信 , 造大桥、铁桥需要杀人祭桥 , 才能令桥稳固 。当此粤汉铁路株韶段修筑期间 , 湘南衡山、衡阳、耒阳、永兴、零陵各县 , 智识闭塞之愚民易为迷信所惑 , 传谓铁路工人建筑桥基用邪术杀人祭桥 , 然后桥基始可稳固 , 铁桥始能筑成 。 无智人民误信杀人祭桥之语 , 故遇铁路工人视同公众仇敌 , 有「我不杀他他即杀我」之思想 。 乃各县因此种迷信而起之人命惨案 , 层出不穷 。——1935年2月16日《大公报》
· 粤汉铁路株韶段长垑桥怎样能设计出负重抗弯的梁 , 在中西方一直是一个难题 。这个难题可以简化为一个直觉实验:假如你需要在一个五米宽的深沟上铺设长木板 , 充当临时桥 , 应该怎么摆放长木板 , 才能保证人经过时桥不易塌?
稍有阅历的人都能想到 , 应该把长木板横截面竖起来 , 让横截面的长边竖起 , 短边着地 。 用中国古话说 , 「立柱可以支千钧」 , 同样是杆状物 , 平行于载重方向的立柱 , 比垂直于载重方向的横梁能承载更多重量 。意识到这个横与竖的差别不难 , 但要为这种现象给出正确解释和现实解决 , 则相当困难 。古人面对横梁比立柱更脆弱、更易垮塌这个问题 , 主要办法是寻找更坚韧的木材作为梁材料 。 与土、石相比 , 木材的抗压、抗拉性能较好;而且找到五米长的整块木材 , 要比找到五米长的整块石材容易得多 。 因此 , 无论是汉字中的「梁」字 , 还是英文的BEAM、GIRDER等 , 起初都是「横木」的含义 。不过 , 木材易朽、易裂等天然限制 , 限制了前现代建筑的规模大小和用途范围 。
· 古建筑中的木梁会因为年久产生各个方向的裂缝特别是大型建筑 , 需要去遥远深山采伐稀有巨木用做梁、柱 , 用人命来交换 。 像故宫宫殿这样的大屋 , 往往需要去四川、贵州伐运巨大楠木、杉木才能完成 。 一株长七丈 , 周长一丈二尺的大木需运夫500人以上 , 运送八九个月的时间 。 由于采木之地山高水险 , 伐木、运木的工人「入山一千 , 出山五百」 , 死亡率极高 , 就连采木官员也「闻风私逃, 携妻掣子 , 抛弃室家」 。
· 明长陵祾恩殿的楠木大柱 , 就是从西南千里转运至北京梁如此危险 , 解决梁的问题 , 需要工程理论的突破 , 也需要新材料的革命 。捕捉肉眼看不清的运动不仅中国人 , 西方人也一直为梁的问题发愁 。伽利略在物理学奠基之作《关于两门新科学的对话》中 , 用大量篇幅推敲梁的强度问题 。 他在书中也意识到了横梁弱于立柱的问题 , 并进行了定量描述:「一根钢或玻璃杆能承受一千磅的纵向拉力 , 而如果将杆以直角固定在竖直墙壁上 , 则五十磅的重量足以将其折断 。 」不过 , 接下来伽利略走了一段弯路 , 没能解决梁的问题 。 这一方面是因为当时还缺乏微分等数学工具;另一方面则是因为 , 梁的受力形变和折断过程 , 隐藏在梁材料的内部 , 比绳球摆动、铁球自由下落这些现象更难以直接肉眼观察和记录 。
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