穿透岁月的科技之光

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“问我故乡在何处，山西洪洞大槐树”。山西，是中国古代文明的发祥地之一，悠久的历史，给山西留下了丰富的文化遗产。披山带河、四塞如天然屏障的地理环境和历史上相对稳定繁荣的局面，又使这些遗产得以完好地保存下来。众多的古代文明遗存在透露出浓郁的文化气息的同时，也折射出璀璨夺目的科技光芒。

鸣贯长空400年的“普救蟾声”

山西永济普救寺因张生与崔莺莺的浪漫爱情、风雅韵事而名扬天下，寺中最著名的建筑物舍利塔也因《西厢记》故事的广为流传而被称为“莺莺塔”，又因“莺莺塔”神秘的回声效应而倍受海内外专家的瞩目与重视。

回声现象本不罕见，然而，回声之声似蛙类蟾就非比寻常了。这一声学效应能令人想到的是两个字：奇异。于是就引起了许多猜测，流传着种种传说：有的说塔上镶嵌着“禽砖”，故能鸣叫；有的则说塔里藏着巨大的蛤蟆精。显然，这些说法带有明显的荒诞色彩，或者也可以说带有神话色彩。另有说法是，回声是由于塔前的深沟使敲击声回荡而形成的。这种说法似有几分科学道理，却又难以服人，因为它也许能够解释为什么有回声，却不能解释这种回声为什么就变成了蛙声，而不是发声体原有的声音或其它的如马声、牛声、浪声、松涛声。除此之外，还有一个“师徒比艺”的传说，说师傅为了教训心高气傲的徒弟，比赛时在新建的宝塔下压了一对金蛤蟆，以塔外击石，塔内回声验证自己的专业技术水准之高超。这个传说充其量也只是具有规劝人们谦虚好学的喻指意义，对于解释普救蟾声的奇异现象仍是于事无补。

那奇异而又神秘的蟾声回响了多久呢？如果按照明代嘉靖四十年（公元1564年）蒲州太守张佳胤捐俸重修舍利塔（后改称莺莺塔）算起，至今该有四百余年的历史。但是，当时是否已有蛙声这样的回声效应并无确切的记载。最早的该项记载是出现于清乾隆乙亥年间重新镌刻的《蒲州府志》中。从那时到今天有二百多年的时间，也许，我们的标题应该写作“鸣贯长空200年的‘普救蟾声’”？

其实，莺莺塔回声之奇异远非仅蛙鸣一种，当2.5公里之外的蒲州镇露天剧场唱戏时，在塔底台阶上可听到塔内有锣鼓声；若有人在塔旁低语，距塔40米处可清晰听见；在塔中第九层说话，塔下听到的声音尤如从一层传来；在第五层说话则像一至九层皆有人语；漫步在塔下，人们可听到距塔几百米之外的对话，仿佛从塔里传出一般……

种种回音，奥秘何在？

上世纪80年代后期，伴随着对普救寺的全面修复，专家们对这座奇塔进行了科学考察，对其声学效应进行了录音测试和频谱分析，终于揭开了蟾声之迷。其一，莺莺塔所处地势较高，四周又无山丘、建筑之遮挡，这样的地形条件首先形成了接受大范围内传来的声波的可能；其二，莺莺塔通高50米，砖砌叠涩出檐共十三层，每层塔檐挑出都呈内凹弧形，可反射汇聚声波；塔内下层有收缩的口子，能把塔内所发声波来回反射，形成共振源。也就是说，建筑构造的特殊使声波反射成为可能。最后，建筑材料的特殊成为声波反射的又一条件：莺莺塔身和塔檐全部用青砖叠砌而成，塔砖表面平整光滑，对声波具有反射和谐振作用。就这样，莺莺塔与北京天坛回音壁、河南宝轮寺塔、四川潼南大佛寺的“石琴”共为中国现存四大回音建筑。

其实，不论蛙声的形成是否出自事先的精确设计，有一点是无疑的，那就是，没有精湛的建筑技术和特定的条件，这样的奇迹是不可能实现的。

背负铁索500年的蒲津渡铁牛

1989年的酷暑盛夏，黄河古道东岸的唐制铁牛被发掘出土。这在当时立即引起国内外轰动。因为古蒲津桥是横跨在黄河上的第一座浮桥，铁牛就是此桥的地锚，细细算来，从唐开元铸成到金末桥被元兵烧毁，铁牛背负铁索坚固舟桥达500年之久。而今日，铁牛存之如故，已有1200多年的历史了。

据记载，今山西省永济市蒲州，在唐时系秦晋要冲，兵家重地。《唐代长安・太原驿程考》一文中说：“蒲坂之地，为河东、河北陆道进入关中之第一锁钥，故建长桥，置上关，皆以蒲津名”。蒲州之地，是由黄河之东、黄河之北陆路进入关中地区的第一交通要道，所以，在这里建桥，设关。关，命名为蒲津关；桥，命名为蒲津桥。先是为军事的需要后来也为民用的需要，若干个朝代的君王都曾在此架桥。

当时流经此地的黄河，岸高、河窄、谷深、流急，泥沙容易冲走，若想在此架桥，其难度可想而知。因此，从公元前541年秦公子造桥到唐开元十二年的一千二百多年间均为舟桥，谁用谁造，并不稳固，也不耐用。直到唐开元十二年，国力强大、气势如虹的唐王朝大规模地改建蒲津桥，铸铁牛，制铁山，加固蒲津桥。

铁牛形体庞大，身长3米，高1.8米，重达50吨～70吨不等。四铁牛均坐东向西，皆伏卧，各铸于长3.5米、宽2.3米、厚0.97米的铁板上。每只牛尾后都横铸一根圆柱，这便是用于拴大桥铁索的铁轴。四牛外侧还各有一件牵牛铁人。此外还有两座铁山，分布在四尊铁牛中间，加重了地锚的重量。

就这样，在文治武功、励精图治的唐玄宗李隆基统治的年代里，中国古桥史上增添了一座规模宏大、技术精巧、建筑坚固、实用经久的桥梁。

在赞叹之余，我们不禁要问：远在1290多年前的唐代，生产力水平无法于今日相比的条件下，如此巨大的铁艺是如何完成的呢？从中国著名的桥梁专家茅以升先生的《中国古桥技术史》中我们找到了答案。茅先生指出：铸千万斤的铁件，多半在现场，铸铁和铸铜的方法相同。那么，铸铜又是如何铸法呢？茅先生引用明代宋应星的《天工开物》中关于铸铜方法的记录解释了铸造铁牛的方法：凡是铸造重达“万钧”、靠人力不能移动的铸件时，需在模型的四周搭建熔炉，四面都有泥制的槽道。槽道的上端口连接在熔炉中，下端口斜向地接在模型的入铜孔。当铜熔化成水后冲开槽道的挡口，如洪流般倾泻，顺着槽道灌注而下，于是铸件就成了。从出土的黄河铁牛脊梁上留下的缺口，我们完全可以想象当年惊心动魄、气势恢宏的铸造过程：巨大的铁牛模型卧在黄河岸边，牛腹中叠放着一摞一摞的铁块，熔炉中铁水熔化了、沸腾了，顺着槽道一直流入了牛腹，与铁块溶为了一体。特大的实体铸件就这样诞生了。

黄河蒲津渡铁牛透露给今人的信息是：唐代山西的冶金技术已达到了当时国内的最高水平。

光彩夺目

600年的永乐宫壁画

山西芮城永乐宫壁画是解放后新发现的元代最重要的绘画艺术遗产。在永乐宫三清殿西、北、东三壁上，绘满了4米多高的神仙群像。画师以超凡脱俗的想象描绘了天上、地下各路神仙浩浩荡荡朝谒元始天尊的神圣、庄严、盛大的场面。

这幅《朝元图》中的大约300个人物均以墨线勾勒轮廓，再填以各种颜色。在富丽华贵的青绿色基调下有计划地分布着少量的浅紫、深赭等色，加强了画面的主次关系，构成了画面的节奏变化。从元泰定二年（公元1325年）开始绘制到今天，虽然历经近700年的漫长岁月侵蚀，壁画却仍然面貌清晰，色泽艳丽。我们不禁要问：永乐宫壁画为何能艳不脱色？

关系最为密切的当属颜料。永乐宫壁画的颜料主要有石青、石绿、朱砂、石黄、白粉等等，它们都是矿物颜料。这些矿物颜料附着力强，覆盖力强，经久耐光，不易褪色。何以见得呢？就在三清殿内，有一块壁画为清代补绘，所用颜料为植物颜料，今早已色褪发灰，暗淡无光。

其实，中国早在1600余年前就具备了很高的矿物颜料制作技能和化学工艺技术，已知道利用天然矿石来加工颜料，懂得把矿物质粉碎、研磨，用以涂色，是最早将青金石、铜绿、密陀僧、绛矾、云母粉等作为颜料应用于绘画中的国家之一。我国古代主要的矿物颜料有：红色的赤铁矿和朱砂、黑色的炭黑、黄色的石黄、绿色的石绿、蓝色的石青、白色的胡粉和蜃灰等等。事实表明，中国古代的化学工艺技术和颜料制备技能在当时居世界领先水平。

可以想象，我们的先人具备了相当丰富的矿物学知识。例如，他们知道，矿物颜料大多有毒，石绿、铜绿、银朱、铅粉、石黄等毒性尤剧，所以，研磨制作时，须防粉尘飞扬入口；存放时须单独放置、专人看管；使用时要掩口操作，不得赤身裸背，作业结束后还须尽快洗手。

壁画保存年代久远的另一原因是壁画的壁面制作。据宋代李明仲《营造法式》中记载：“先用粗泥铺地（底），再以麻筋、竹篾、棉花、驼毛加入细泥搅匀，涂在中层，再用砂、泥铺盖，晾半干时压平，待干透再刷以掺有胶水或豆浆的白垩土，干后最后刷一遍胶矾水，干透即可作画。”永乐宫的元代壁画遗迹能保留完好如此，也应归功于这种壁画壁面的工艺制作。

当我们站在灿烂辉煌了近700年的永乐宫壁画前的时候，当我们感受到道教神仙朝元的空前盛况和庄严气氛时，我们也看到了古代山西人在颜料化学领域所达到的高度。

风雨不蚀900年的晋祠铁人

在山西太原西南方向的晋水源头、悬瓮山下，坐落着水光山色、清新秀美的园林式祠庙――晋祠。晋祠三绝（难老泉、宋代侍女像和周柏）早已名满天下，其余亭、台、楼、阁、榭等也各呈其姿，尽显风采。其中金人台上四铁人还透露出超越雕塑艺术之外的其他信息，穿越时光隧道我们仿佛看到了近千年以前的山西人民的科技智慧。

所谓金人，即铁铸的武士，高2米有余，共四尊，分四方雄立，气势盖人。四武士并非同时铸就，第一尊铁人于1089年，即北宋元四年浇铸而成。次年完成了第二尊。八年之后的1097年即宋绍圣四年铸成了第三尊，过了一年，又铸造了第四尊。四铁汉威风凛凛，雄健英武。

之所以频繁地造铁人，一说是为祈求风调雨顺；另一说是为镇水而铸。无论是祈水还是镇水，总归都是金人的使命，都是铸铁人的初衷，但问题是，为什么所铸不是铜人而是铁人？又为什么当时的人们想铸铁人，便果然能够铸成如此高大的金人？

著名建筑学家梁思成在他的《中国雕塑史》一书中说：“自唐以后，铸铁之风渐盛。铁像率多大于铜像……”，原来，自五代起至宋代，铜资源的开发远逊于前代，寺庙等地塑像多以铁来代替，因此此时铁铸件较为发达。

既铸铁像，首先便需要冶铁。宋代的炼铁技术较前朝有了显著提高。宋代的炼铁炉叫做蒸矿炉，高度一般不超过6米，内径从1米到2.5米不等。用来铸炉的耐火材料较前代更加多样。炉型为圆锥状，上口小，下部炉膛大，较前代是一重大改进。还有一种小型炼炉，叫“行炉”，因为它放置在可移动的架子上，可以到铸件摆放的现场去作业，这样便可免去大型铸件搬运的困难。我们做一个大胆推测，2米有余的晋祠铁人可能就是由行炉浇铸的。

宋代的冶炼鼓风技术也有了显著发展。我国的鼓风器由皮囊改进为木扇，宋时又由木扇改进为风箱，从而保证了风流的连续性，使冶炼功效大为提高，同时，冶炼燃料也由煤代替了木炭。正是由于上述多种炉型的使用、炉口的缩小和炉型的改进、多种耐火材料的使用、木风箱的推广、煤被普遍用作炼铁燃料，促使宋代的炼铁生产率得以提高，才使精美的晋祠大铁人的铸造成为可能。

由于铸铁像工艺复杂，所以晋祠铁人的铸造采用分节叠铸法，由数十块或上百块泥范合铸而成，这就是用小型炼铁炉铸造大型铸件的技术。

如今，戎装在身的铁武士依然眉梢倒竖，威武挺立，虽经900年风霜雨雪侵蚀，仍然黑亮如昨！