柔韧木材中的传统智慧

一九五三年，新中国年轻的桥梁设计师、武汉长江大桥的设计者之一唐寰澄在《清明上河图》里发现了汴河上结构特殊的木拱桥，正应《东京梦华录》所载“虹桥”之称。这一发现曾轰动一时，引发了世界桥梁史学界对木拱桥的研究兴趣。唐先生也从此将毕生精力投入中国古代桥梁技术史的研究，完成了《中国科学技术史·桥梁卷》《中国石拱桥》《中国木拱桥》等重要科技史著作。

《清明上河图》中的编木拱桥——汴水虹桥

唐寰澄和当时的很多技术史学者都曾经认为，《清明上河图》中的木构拱桥在历史上早已被更为坚固耐用的石拱桥所取代，在世界各地都绝迹了。但之后随着新中国文物普查工作的展开，在闽、浙、赣、湘、鄂、川等省的深山地区相继发现了各种形式的木结构桥梁，不但有古代建造的木拱桥在持续使用，还有世代相传的工匠在继续建造这种桥梁。

唐寰澄先按照文献所记“大木相贯”的说法，将之命名为“贯木拱”桥，后又根据其构造原理，名之曰“编木拱”桥。二〇〇九年，“中国木拱桥传统营造技艺”列入联合国教科文组织“亟需保存的非物质文化遗产名录”。

闽浙木拱桥群像（图片来自刘妍“有方”讲座）

二〇二一年，新一代建筑史学者刘妍的《编木拱桥——技术与社会史》（以下简称《编木拱》，文中引文凡未注出处者，皆引于此）一书出版。这位留学德国的年轻学者没有像常规的技术史写作那样，直接从传世文物和图像资料出发进行类型学分析，而是通过复原古罗马现实场景下的实际需求和技术条件，对恺撒在《高卢战记》中以文字形式记载的莱茵桥进行推测和复原，弥合文字与图像实物的分离、炫耀性的征服记录与实用中的技术知识的分离，厘清了中世纪以来研究恺撒建造学的误解，指出恺撒的莱茵桥正是一种编木拱桥。

更进一步，刘妍回到中国的闽浙山区，考察在真正的生产生活中持续使用至今的中国木拱桥。除了完成对大量文字和图像资料的爬梳工作，她还在山涧之间、急流之上，实地测绘了一座又一座古代和现代用相同技术建造的编木拱桥；在工作室内完成了建筑专业学生拿手的模型制作；更带着人类学者的眼界和历史学者的深思，深入当地社会生活的历史与现实，不止一次地全程参与造桥匠人的实际营造工作。她得以完成这样一部从外部和内部，从历史和当下的各个立足点出发，深入探究“编木拱桥这个不断闪现在人类历史的各个时间、不同角落的奇特、罕见现象”的“特殊的技术史与社会史”。

达芬奇对恺撒莱茵桥编木机制的推敲（图片来自刘妍“有方”讲座）

解释编木拱桥这一现象何以奇特而罕见，需要兼顾技术史和社会史的分析。刘妍所考察的闽浙山区村落，自明代以来，对山区自然资源的开发利用，养活了较大密度和数量的人口，在人烟稀少的深山地区常见的溜索、链索桥无法满足这里相对频繁和大负重的物流需要，而山地条件又不适于建造平原或缓坡丘陵地区惯用的石拱桥，于是，编木拱这种可以满足深涧幽谷之间大跨度、强负重、易架设这些苛刻条件的奇特技术成为必然选择，而东南山地丰富的林木资源正可为之提供充足的建造原料。

浙江省景宁县坑村接龙桥——险境巨构（图片来自刘妍“有方”讲座）

如此高超、有效的技艺何以罕见？刘妍通过对比东西方木作传统在应对跨度问题时所使用的“编木拱”和“桁架”这两种选择之间的差异，回答了这个问题：“桁架与编木拱，均是将较短的杆件组合起来以形成较大跨度”；“针对桁架结构力学特征的科学研究，是现代结构科学的基础。‘理想’桁架拉、压分明的受力特征，可以方便地简化为抽象模型进行分析计算，因此桁架理论是结构科学的理论基石之一”；与之相对，“编木拱虽然为拱形结构，却兼具拱与梁的结构特征，并会随边界条件的变化而在两者之间转化”，其“力学特征复杂而不明朗”。

刘妍多次深度参与到桥匠家族的建造工作，从备料开始，全程观察、记录，学习工匠们不画图纸，不算公式，在造桥过程中现量现做，甚至现下料的“手手相传”的隐秘知识，试图以结构科学读解工匠的语言和操作，揭开这种“暧昧不明”的力的秘密。

她发现，编木拱桥的“梁木正是通过编织关系相互别压、制约，每一根‘编织’姿态的纵向梁木都是受弯构件。结构的内力以弯矩的形式分担在编木拱的各个构件成员上”；“抽度/牛头撞的作用类似于一种预应力。在建造完成后，由于木材的收缩和结构的逐渐松弛变形，预应力会随着时间的推移而逐渐释放”；并认识到，“这些产生于施工过程、不断变化的内力，是采用现代结构理论对木拱桥进行结构计算与分析的难点。准确的计算需要建立在对结构现状的细致考察与密切监测上”。

简而言之，有一点可以明确：编木拱构造的受力方式与木质纤维依靠其天然的柔韧性所发挥出的力学性能密不可分，这是一种只有木头才能编织出的结构。反之，桁架结构中的木杆仅仅是一个几何结构中的部件，替换成其他材料，依然有效。

编木拱编织紧密的关键——抽度技术（图片来自刘妍“有方”讲座）

人类的技术和知识的传承，似乎遵循着与物种演化相同的规律。解决人类社会生活中面临的问题时，会有不同的解决方案出现，如同随机出现的基因变异，而这些竞争方案中的胜出者，也是自然选择的结果。正如达尔文所说：“生存下来的物种可能不是最强壮的，也不是最聪明的，而是对变化反应最快的。”

同样，技术和知识得以保存并流传演化，也不在于其精妙和高超，而是取决于其普遍的实用性，可操作、可传授的程度，以及可与其他技术知识相配合的灵活度。现代科学正是以传统的经验技术知识为基础，通过简化参数、归纳定律、建立模型，从而减少其传授的难度，增加其适用的灵活度，得以逐步积累发展起来的。

那么在这“物竞人择，适者流传”的知识演化进程中，西方木作传统中这种可抽象表述、可替换刚性材质的桁架结构，成为工业革命时代以降，以钢铁为主体的建造结构的直系祖先；而编木拱这种紧紧依附于木材自身柔韧特性的“暧昧不明”的力，竞争不过桁架结构那种简洁明了的力，未能进入技术演化的主流，只能作为地方性知识，成为一种特化的演变结果，偏安于高山深涧之隅，似乎也是个必然结果。

作为结构科学代表的桁架（图片来自刘妍“有方”讲座）

然而，人之为人，正在于人类不但身处于达尔文主义的生物演化规律之中，同时也有足够的智慧总结出这个不可逆的规律，从而使我们能够将自身抽离于规律之外，进行逆向的观察和思考。

现代科学诞生于近代西方，所以当我们回顾这场知识竞争中的参与者时，会很容易陷入东西方对立的固有思维。但正如刘妍在书中所举，编木拱技术在西方历史中一直不断“闪现”，除了《编木拱》一书“上篇”部分探讨的各例，作者在结束这场“寻宝之旅”的研究之后，才获知北欧挪威山区存在着相似的编木拱桥。那里的自然和社会条件与闽浙山区有相似之处，原本是人迹罕至的深山密林，由于十八世纪采矿业的发展，人口增加，物流频繁，催生了一种形式简单的编木拱桥。刘妍将这一部分内容补写在书的后记之中。

树木在自然条件下生长几十甚至上百年乃得成材，成就的正是木质纤维特有的柔韧性，再经工匠之手编织成拱，在超过百年时间的使用过程中缓慢释放这种“暧昧不明”的力。认识并利用这种柔韧之力，是工匠凭经验和直觉获得的智慧。这原本是人类各个文明共享的技术与知识。全球化进程中东西文明之间的知识竞争，只不过是曾经发生在西方文明内部竞争中的扩大表现。在竞争中落败的古老的技术与知识并未灭绝，还一直在人类的集体记忆中不断闪现。

二十世纪二十年代，随着第一次世界大战烽烟渐熄，曾于十九世纪末在西方世界影响广泛的“艺术与工艺运动”（Arts and Crafts Movement）余音再响，英国出版了一系列重新思考乡村生活和传统工艺的书籍。

但是这些书的作者群以作家、艺术家、记者、职业建筑师或热爱乡村生活的乡绅为主，多从审美和怀旧的角度抒发惆怅情怀，鲜有真正来自乡土社会的农人和工匠描述乡土生活的实践，毕竟在当年，这些人大多没有接受过正式教育，不具备写作能力。所以其中一本由英格兰最后一代制作木车轮的工匠、作坊主乔治·斯特（George Sturt）所写的《车轮作坊》（The Wheel wright’s Shop， 1923）一书，就显得尤为珍贵。

《车轮作坊》书名页

这本书的前三分之二是技术部分，讲述木车轮的制作，后三分之一是人与社会的部分，即作坊的经营和学徒的培养。技术部分中有一半的内容在谈论木料的选择和准备：经验丰富的传统匠人了解他们所使用的原料——木材——的种类、生长环境、成长过程及其与制成品质量之间的关系。不同的树种当然质地不同，而同一树种也因生长地点和砍伐季节不同而脾性不同，哪片土地上长着最好的山毛榉，可以成为木车轮的主材，哪一片林地的榆木能做出最结实的轮毂，斯特的祖父告诉斯特的父亲，斯特的父亲又把同样的知识传递给他。这些都涉及原材料的历史。

技术部分的另一半内容讲述木车轮各部件的制作，关乎一只车轮的现在和未来：在处理一段原木时，车轮匠通过体会分解木材时的速度和难度所带来的手感，观察原木的颜色和纹理，判断其各个部位分别适合制作车轮的哪一部分，一根可以顺利地一破到底的白蜡木用来做车轴最好，而榆木的某个难以劈剖的结点正好能成为某个零件上的支点。

这些判断和选择都与未来车轮的使用息息相关：“从一开始，车轮匠就必须记住手中木材的最终用途，是用在粪车上，还是用在货车上。车轮在田地、农场院子、道路和山丘间滚动，货物的压力，天气的变化，马的力量和状态，人的拖拽力，所有这些因素在古老的村庄里决定了农场用具必须用什么木材，如何制造，造成什么形状和什么尺寸，通常精确到十六分之一英寸。”

这样精确的判断依据，仍然是那“暧昧不明”的力，“这项工作与其说是一门科学，不如说是一门艺术。一个好的车轮匠通过艺术而不是推理，知道辐条和轮缘之间的比例；……这是他从骨子里感觉到的，没有道理可讲”。

匠人在惊险环境中，使用极简的脚手架进行施工（图片来自刘妍“有方”讲座）

斯特的父亲在一八八四年去世，令他过早结束学业，接手作坊的经营。幸者，斯特所接受的学校教育令他深深受到拉斯金（John Ruskin）的影响，才会有他后来的写作；不幸者，学校教育占用了他在家庭作坊中学习手艺的时间，所以在父亲去世后，他只能靠书本知识以及向其他匠人求教，来补足未能充分获得父亲“手手相传”的遗憾。

他最后总结说：“在多年的实践中，许多事情在理论上变得足够清晰，对于车轮是否已经完整地组装起来，我能够根据种种迹象做出判断，比如要看轮缘的接合、辐条的配合，等等；但是关于这些接合与配合究竟是如何实现与完成的，其中所隐藏的一些秘密，我从来也没能彻底了解。书本上的知识太缺乏说服力，根本无法进入这些最终的秘密领域；显然，还有更多的东西，只有经过多年的实验，熟练的手和眼睛才能发现。

我的眼睛看不到这些精微之处。直到最后一刻，我都无法确定，例如，榫舌插入轮缘的准确角度，或者榫钉的角度。理论只能提供一个大概范围，但远远达不到我的祖父和父亲所能教我的那种微妙程度。理论可以很容易地检测到哪里出了故障；但最终还是无法找到确切的问题所在。”

一个成熟的手工匠人，凭经验和直觉，可以在手中掌握木材“过去”与“未来”的动态知识：过去，树木在这片土地上经历的风风雨雨都体现在其质地与纹理中；未来，木制成品将在这片土地上继续成长，承载种种考验，压力、拖拽、扭动、磨损，都将渗透进其各部件形状与连接的微妙变化中。而工匠“当下”的工作，就是衔接材料的过去与未来。

现代科技的逻辑则是把工匠手中的“当下”固化，即，可以画在图纸上的固定形状和连接，可以用公式进行计算的抽象表述。当人们通过减少参数，建立模型，消除动态过程中的若干繁琐细节和具体问题，开发出越来越高级的抽象水平时，那流动的“过去”与“未来”就消逝在了静态的模型之外。

不可抽象表述的力，不是因为不科学，只是因为文艺复兴以来的实验科学手段无力分析这些多维复杂的现实经验；或者说，是人类迄今为止，仅仅以语言符号为介质进行理性分析的功能，与凭借身体全部器官的感受功能相比，两者对信息的获取和处理的能力并不匹配。

于是，为了便于知识更为广泛地传播和适应，实际上，是为了满足人的扩张欲望，从而舍弃了传统知识的复杂和精微之处。然而，靠淘汰掉人类自己无力进行简化、无法进行抽象表述的复杂知识，来实现知识积累，真的是人类理性进阶之路的正途吗？

拉普拉斯（P. S. Laplace）在《关于概率的哲学随笔》（Essai Philosophi que surles Probabilités 1814）中憧憬：“我们可以将世界的现状看作是过去影响的结果和未来的起因。某种智慧的力量会在某个时刻了解那些将整个自然界置于运动中的作用力，以及使自然界的全部物质各在其位的力。如果这种智慧的力量足够强大，可以对全部数据进行分析，那么它会给出一个包含一切物质运动规律的公式。对于这种力量而言，一切事物都是已知，‘未来’会像‘过去’一样呈现在眼前。”

两百多年过去了，这种智慧并未出现于现代科技的模型与公式，却出现在了现代科幻小说之中，特德·姜（Ted Chiang）的小说《降临》（Arrival）中，外星高智慧生物“七肢桶”进行交流和思考所使用的就是这样一种能够同时感知过去、现在与未来的语言。这样的憧憬与幻想之所以能够在这些人脑的创造物中时时“闪现”，或许，正是因为，这原本就是我们天然具有的智慧，只是在现代科技快马加鞭的催促之下，将其作为无法简化无法抽象的“落后”知识，淘汰掉了。

带着这样的认识，重读梁思成《中国建筑史》中的一段话：“古者中原为产木之区，中国结构既以木材为主，宫室之寿命固乃限于木质结构之未能耐久，但更深究其故，实缘于不着意于原物长存之观念，盖中国自始即未有如古埃及刻意求永久不灭之工程，欲以人工与自然物体竞久存之实，且即安于新陈代谢之理，以自然生灭为定律，视建筑且如被服舆马，时得而更换之，未尝患原物之久暂，无使其永不残破之野心。”是否会有全新的感受？

我们曾经为中国木构建筑的易朽难存，以及大量消耗森林资源而感到遗憾。但我们未曾深究，古代中国的木材消耗，只是在唐代及以前一直在“吃老本儿”，而自宋代开始，已经从官私两途开展大规模、制度化的造林行动。宋元明三代对林木资源的合理维护和生产，使得木材的再生速度一直不低于日常使用的木质工具、木质建构的更新速度，这种人与自然的相处关系是合理有效并可持续的。由于管理体系的崩溃而造成的人地关系失衡，是从清代中晚期才开始的*。

到今天，当我们发现成为现代化发展基石的煤矿、金属、石油等储藏见底之日已可预见之时，是不是能够明白，以人类个体有限之生命，优化使用地球上的可再生资源，不“刻意求永久不灭之工程”，“安于新陈代谢之理，以自然生灭为定律”，在节约、回收、再造中达到平衡，正是我们应该时时遵守的规律和模型。

*对于中国环境史以及中国古代王朝环境保护、生态管理方面的研究成果，近年几成井喷之势，在很大程度上得益于半个世纪以来对徽州文书，以及近二十年来对浙江、福建等东南地区民间契约文书的大量收集、整理和研究。这些地方档案，民间文献所属的时代自宋迄清，覆盖的地区以东南为主，并涉及岭南乃至云贵，提供了大量经济史、生态史方面的佐证，展示出十一世纪以降，官、私两途对耕地、林地、林业资源等成熟、细致的维护和管理体系。这方面的研究著作，具有代表性的，如国内学者单洪根的《锦屏文书与清水江林业史话》，张应强的《木材的流动》；国外学者孟一衡（Ian M. Miller）的《杉木与帝国》等

本文首发于《读书》2023年10期新刊，授权虎嗅转载，更多文章，可订阅购买《读书》杂志或关注微信公众号：读书杂志 （ID：dushu_magazine），作者：王艺