潤(rùn)滑劑背后的科學(xué)

 

　　根據(jù)巨石運(yùn)到故宮的距離和時(shí)間，專家們估算拖動(dòng)一個(gè)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(huì)使冰面自動(dòng)融化成水進(jìn)而在冰道與木板之間形成潤(rùn)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(dòng)時(shí)直接在前面潑水，這一點(diǎn)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(yùn)動(dòng)物體的摩擦力比高速運(yùn)動(dòng)時(shí)大得多，但是在接近零度時(shí)以水膜為潤(rùn)滑的摩擦力非常小，因而在潑水作為潤(rùn)滑劑的情況下，縱使每秒8厘米的低速滑動(dòng)只會(huì)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(yùn)輸?shù)摹．?dāng)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(yùn)時(shí)，不僅采用制造冰道的方式減緩摩擦，還在長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)向冰道潑水作為潤(rùn)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(jìn)技術(shù)是一種經(jīng)驗(yàn)體系，難以稱之為科學(xué)。然而，當(dāng)我們佇立凝望故宮，當(dāng)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(shí)，不禁為我們先人的智慧所折服。李疆也評(píng)價(jià)說：“明代的巨石運(yùn)輸方式說明，當(dāng)時(shí)人們對(duì)低速重載的潤(rùn)滑研究達(dá)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(jì)前期，巨石運(yùn)輸?shù)睦诱f明當(dāng)時(shí)的陸地運(yùn)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(yùn)重物技術(shù)

 

　　搬運(yùn)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(yùn)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(huì)，一些現(xiàn)代搬運(yùn)手段無法承受的重物也需要借助古人的搬運(yùn)智慧。

 

　　搬運(yùn)重物最為“出名”的古埃及在公元前2400年就曾運(yùn)用圓木來興建金字塔，即工匠們?cè)诼访嫔箱亪A木，讓巨石在圓木上滾動(dòng)前進(jìn)，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(yùn)用滾動(dòng)方式來運(yùn)輸重物。由此可知，在古文明時(shí)期，人類已經(jīng)意識(shí)到滾動(dòng)搬運(yùn)比滑動(dòng)搬運(yùn)更為省時(shí)省力。在這一點(diǎn)上，古代的中國人似乎走得更遠(yuǎn)，根據(jù)古文獻(xiàn)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(shí)期，結(jié)構(gòu)精巧、裝飾精美的車輪已廣泛應(yīng)用于負(fù)重、出行、戰(zhàn)爭(zhēng)之中。

 

　　然而，滑動(dòng)運(yùn)輸始終沒有退出歷史舞臺(tái)，尤其是在路面環(huán)境更為惡劣的情況下運(yùn)輸更為巨大的物體時(shí)，滑動(dòng)拖曳因其易于控制的優(yōu)勢(shì)依舊發(fā)揮著作用。在公元前1880年的古埃及，人們?cè)诘缆飞箱佋O(shè)木板，在木板上拖動(dòng)了一座60噸的巨石像；1934年加拿大北部的人們?cè)誀恳龣C(jī)為動(dòng)力，在冰面拖動(dòng)一臺(tái)28噸重的采礦機(jī)器。直至今日，傳統(tǒng)的滑動(dòng)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(dòng)4400噸的哈特拉斯海角燈塔。（中國文化報(bào)）