在古代，沒有吊車和起重機，古人如何運輸重達數百噸的重物呢？

北京故宮始建于公元1406年，據說在最早的建設中明朝總共投入了二十三萬名工匠及上百萬名民夫，歷時十四年建成。可以說，故宮凝聚了當時中國最先進的建筑技術。

在故宮之中，總共有幾萬塊重達數噸的巨石，其中最重的一塊就是擺放在保和殿后方的九龍雕，約重三百噸。根據《兩宮鼎建記》的記載，這方石雕是民夫于冬天拖運來的，為了拖運這塊巨石，工人們采用了澆筑冰道的方式，大幅減小了石雕與地面的摩擦力，順利地將九龍雕送入皇宮。

盡管這方石雕的運輸過程并未見于史料，且缺乏現代科學的論證，北京科技大學機械工程學院的教授李疆卻通過查閱五百年前的文獻，發現了一個類似的工程：

“公元1557年，有一群民夫用澆筑冰道的辦法，將一塊重達一百噸的巨石，運入皇宮，整段運輸路程長達七十公里。”

由此可見，此前世界機械工程史上有人提出“由于在公元前一千五百年時中國已發明車輪，所以中國并沒有以人力在冰面上拖運石頭的案例”這一觀點并不嚴謹。

2013年夏天，李疆教授與清華大學研究院陳皓生陪同首次造訪中國的外國航空工程教授霍華德參觀北京城，在參觀故宮的過程中談起巨石的運輸問題。

在這次會晤后，眾人查閱相關歷史文獻，希望能從現代工程學角度分析當時的運輸過程，可惜的是當時科學界并未對此進行研究分析。

于是，李疆、陳皓生及霍華德決定對此進行研究。

根據李疆的介紹，明朝時期的工匠已經有了這樣的認識，那就是在低速重載的條件下，滾動摩擦的運輸方式遠不如滑動摩擦安全有效。故此，在運輸故宮中的巨石時，民夫采用了澆筑冰面的方式，并在冰面上潑水潤滑，大幅減輕拖動巨石的阻力。通過對比發現，這種運輸方式比傳統的木撬、輪載更加高效安全，且符合北方得天獨厚的氣候環境。

對此，專家對比了低速重載條件下滑動摩擦及滾動摩擦的系數，驗證了滑動運輸的可行性。從理論上來講，冰面比木質表面更加平滑，也更加堅固，承重性更好。李疆等研究人員結合史料進行合理推算，從現代科學的角度，估測運輸一塊重約一百噸的巨石至少需要三百名工人。由此可見，就算是運送重達三百噸的九龍壁，也不會需要太多人力。

眾所周知，遠古時期埃及人在修建金字塔時，也曾運輸過巨石。不過，相比于處于熱帶環境下的埃及，北京擁有運輸巨石的氣候優勢，那就是寒冷的冬季。根據史料的記載，使用冰道向皇宮中運輸巨石的工程發生于冬至前后，而十五世紀的北京一月的平均氣溫約為3.7攝氏度。雖然在運輸線附近并沒有天然的河流，但工人可在運輸線上每隔一段距離挖井取水，滿足澆筑冰道的需要。

根據巨石運達故宮的距離和時間來計算，專家們得出這樣的結論：

“運送一塊重達一百噸的巨石，所需要的最低速度為八厘米每秒。”

顯然，這樣的速度根本不會讓冰面與巨石摩擦生熱融化的水起到潤滑作用。因此，李疆推測當時的工人們在拉動或推動巨石的過程中，會在冰道的前面潑水，起到潤滑的作用。通過現代科學的分析可知，在冰面上低速運動的物體所受到的摩擦力遠比高速運動的物體大，不過在溫度靠近零度時，這一摩擦力會減小。

結合此前統計出的十五世紀北京冬至前后的平均氣溫，潑在冰面上的水在兩分鐘之內并不會凍結，因此水完全可以在運輸過程中充當潤滑劑。當然，古人或許會采取其他方式延緩凍結，例如用溫度較高的熱水等。

中國科技史研究者李約瑟聲稱，我國古代并沒有出現以數學為基礎的科技體系，因此我國古代的科學技術是一種經驗體系，并不在科學的范疇內。然而，當我們重新審量結合古人智慧的故宮建筑時，仍為先人的智慧所折服。

對此，李疆評價道：

“明朝的冰道運石說明了一個問題，那就是明朝時期的古人已能進行高水平的低速重載運輸。可以說，明朝時期的運輸技術領先世界，絲毫不比同時期的航海技術遜色。”

參考資料：

【《周禮·考工記》、《兩宮鼎建記》、《北京故宮的建造之謎》】