近日,有意大利研究團隊欲破解比薩斜塔不倒之謎,他們提出,斜塔之所以經歷至少4次強烈地震但仍屹立不倒,是因為斜塔結構和塔下松軟土壤配合,改變了地震時的共振頻率。其實像比薩斜塔這樣的“塔堅強”并不是意大利獨有,我們國家也有一座。
1000多年前,我國工匠耗時140年,用10萬塊木構件,像搭積木一樣,建了一座相當于20層樓高的木塔。這就是位于山西省朔州市應縣的佛宮寺釋迦塔,俗稱應縣木塔。
山西省社科院旅游中心原主任楊曉國研究員說:“應縣木塔不用一顆鐵釘,3000噸木構件,互相咬合構成塔身,千年間歷經地震雷劈、槍擊炮轟,卻至今屹立不倒,這其中確實有諸多未解之謎。”
神奇木塔歷經磨難屹立不倒
元大德九年四月,距離木塔80公里的大同發生6.5級強烈地震;元順帝時,應州大地震,塔旁舍宇皆倒塌,唯木塔屹然不動;350年前明朝時,山西靈丘一帶曾發生9級強震,房屋倒坍,而120公里之外的木塔絲毫無損;近代,邢臺、唐山、大同一帶的幾次大地震,均波及應縣,木塔曾大幅度擺動,風鈴全部震響,但強震過后仍巍然屹立。
除天災外,應縣木塔還屢受戰禍侵擾。據《應縣木塔史話》記載,1926年,馮玉祥的軍隊與閻錫山的軍隊在此大戰。此次戰爭中,木塔共中彈200余發,大受創傷。1948年解放應縣時,守城的國民黨軍隊以木塔為制高點設立了機槍陣地,木塔被12發炮彈擊中。奇怪的是,顆顆炮彈都穿塔而過,未在塔中爆炸。
據說,應縣還曾在塔內召開“萬人大會”,每層都安裝了喇叭,坐滿了人。可以想象,這座木塔要承受多大的重量。
雖然遭遇地震、戰火、大承重,木塔卻至今安然無恙。
扛住地震全靠結構巧妙?
據楊曉國介紹,木塔的塔基由石料砌成,僅深入地下部分就達2米,總厚度更是超過6.4米,相當于3—4個人的身高。塔基的地上部分分為上下兩層,上層為八邊形、下層為正方形,四面再各伸出月臺,形成一個穩定的大十字結構,塔基表面預留若干柱礎,用于承接木柱。
32根木柱分為3圈,被放置在柱礎之上,形成了一張八角形的柱網,柱子最高可達9米。柱與柱之間再通過“枋”“梁”橫向互連,從建筑正上方俯視,它們共同構成了一個“筒體”,大大提高了建筑的穩定性。除此之外,柱網外圍還砌以2米厚的土墻,土墻將木柱緊緊包裹,使之更加堅固。
應縣木塔共使用斗栱54種、480朵,為中國現存古建筑之最。斗栱由多個小型木塊鋪疊而成,可以承上啟下,連接各層柱、梁、枋,也可以懸挑屋檐。當大風、地震來臨時,斗栱就像一個可松可緊的彈簧,可以吸收動能,保護主體結構不受侵害。
此外,應縣木塔的每一層都有由支撐木構成的環狀結構,該結構被屋檐遮擋,從外部無法看出,形成暗層。4個暗層有如4道金箍,可以有效約束塔身,防止位移變形。或許正是因為這樣的結構才使得應縣木塔扛住了地震的巨大沖擊。
不遭蟲蛀全憑麻燕守護?
木建結構都怕蟲蛀,為什么應縣木塔佇立千年之久卻沒有蟲蛀呢?
有許多游客去應縣木塔可以看到一個景觀:每年清明前后以及立秋之后的幾天,木塔周圍都會有成群的麻燕環繞飛翔。
當地人都親切地稱這些麻燕為木塔的守護神。原來應縣木塔的木材中會生一種蟲,剛好這種蟲是麻燕的最愛。麻燕是一種比燕子稍微大一些的候鳥,清明前后來北方,立秋之后再飛回南方。
但是有人指出,這一解釋并不完美,在木塔底部和內部這些麻燕不能企及的地方,為啥也沒有蟲蛀發生呢?山西省古建筑保護研究所所長任毅敏說,木塔所用木材主要是油松,本身不易被蟲蛀,另外這可能也與當地干燥的氣候不利于生蟲子有關。
躲過雷擊因有避雷裝置?
中國古代所建木塔數以千計,然而卻鮮有保存至今,多數木塔毀于火災,而雷擊是引起火災的一個重要原因。
那么應縣木塔因何能躲過這千年里大大小小的雷擊呢?難道是老天特別眷顧,讓它一次雷擊都沒有遭遇過嗎?事實并非如此,木塔四周在雷雨天常有雷擊現象。僅上世紀50年代,在離塔100米左右的地方就有兩次雷擊,但木塔卻安然無恙。
原來,一般的避雷裝置由接閃器、引下線和接地體三部分組成。而木塔上有高達10米的金屬塔剎,塔剎全為鐵件制成,中心有鐵軸一根,插入梁架之內,就像是避雷針(接閃器),四周設8根鐵索正是引雷的引下線。有專家稱,這高達10余米的塔剎為“法拉第籠”的上蓋,是典型的現代避雷器,起到了避雷的作用。
上世紀80年代,由國家自然科學基金委員會批準資助的“應縣木塔避雷機制研究”課題組反復研究和試驗得出結論:應縣木塔存在“絕緣避雷”機制。
但任毅敏認為,塔頂雖有鐵制塔剎,但并沒有金屬由此連接至地面,不能成為避雷設施。因此,木塔真正的避雷原因,還沒有令人信服的解釋,看來關于應縣木塔的不倒之謎依然待解。