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这是一座有着不解之谜的古桥,它被《世界之最》一书列为世界最大的石梁桥,是我国古代十大名桥之一。
它,就是位于九龙江北溪下游的江东古桥,建于南宋,桥面石梁最长约25米,宽、厚各约1.9米,重达200多吨。古时建桥全凭人工,古人是如何开采运送重达200多吨的石板条,又是如何搬上去的呢,这些都是至今仍无法解开的谜。
通过数月的实地调查、研究分析,年过六旬的漳州文史爱好者郑德鸿在确认江东古桥石梁材质为白花岗岩后,结合史学、力学及潮汐规律,于近期提出了两套模拟方案,集中在石梁的出处、采运和安装三个关键点,他认为,自己弄清了这三点,就能够破解江东古桥的建造之谜。
古桥巨石取材何处?
偶遇老者 发现多处疑似采石场遗址
通过查阅大量的史料,郑德鸿认为,在古代建设石桥必须具备以下条件:有坚硬的花岗岩,储量必须充足,可供多点同时开采,而且因运输问题困扰只能就近取材,从采石场开采出来的石材运到建桥处,只能通过水路运输。
为此,他多次实地走访江东古桥周边方圆30公里的产石区域,发现江东古桥下游为出海口,地势较平坦,没有大型石源可供开采,古桥东西两侧虽然有石可采,却找不到白花岗岩,现有的石质也非常差,不可能作为石梁用。而九龙江北溪过东溪溪口上游数十公里沿岸基本为小丘陵,虽零星分布花岗岩,但与江东古桥所用的石材明显不同,更不具备大型开采的条件。
一次走访中,他偶遇郭坑镇口社区霞贯社一位有着多年采石经验的老者,老人告诉他,在江东古桥上游约4公里的北溪支流东溪畔,有多处疑似古代采石场遗址,而且发现还留有两条建桥用的石料。在老人的带领下,郑德鸿通过多方考察,发现江东古桥上游北溪支流东溪两岸均为质地坚硬的花岗岩,延绵6公里之远,当地村民称之为“鸡屎石”。他从这里采集的白花岗岩石样本,与江东古桥所用的石料比对,通过肉眼看不出石质有什么差别。
郑德鸿在霞贯社走访时,曾有一名九旬老者告诉他,在村子靠北溪江畔有一个鱼塘,也是用白花岗岩砌成的,据称这是清代乾隆年间供女子游泳的游泳池,又称“小姐池”。池子呈长方形结构,长约60米,宽约20米,四周均为白花岗岩条石砌成,池里建有进出水暗洞直通距离30米左右的北溪,池水可随九龙江水涨落换上北溪的新鲜水。除了“小姐池”,村中有个石楼群,也是用白花岗岩条石砌成,其中有一座叫“日升楼”,也是建于清乾隆年间。据村中老人回忆,“日升楼”的主人建了一个很大的后花园,“小姐池”就在后花园里,“我小的时候,‘小姐池’还很干净,我常在这个池里游泳”。
随后,他在东溪溪口处上溯6公里河岸,又发现了疑似古代采石场约20处遗址,其中较大型的采石场都靠近溪口的位置。
百吨石梁如何运送?
古老传说 独特“石载船”可能行得通
在没有大型机械设备的700多年前,古人又是如何开采和运输重达200多吨的石梁呢?
带着疑问,郑德鸿查阅大量史料,发现在江东古桥下游未建北溪引水入厦工程的拦水坝闸之前,潮汐影响至东溪,潮汐落差有2米多,丰水期落差超过3米,潮汐甚至影响到长泰县境内的后港。“霞贯社‘小姐池’可随九龙江水的涨落换上北溪的新鲜水,也印证了江东古桥所在水域昔日曾有潮汐的规律。”他认为,潮汐巨大的水位落差为装卸大型石材及把石梁架上桥墩提供了可能。
在江东古桥上游东溪一带流传着这样一个古老的传说:古桥建造时,运送石梁的方法不是传统的“船载石”,而是独特的“石载船”。结合力学的知识和潮汐规律,郑德鸿认为,这有可能是行得通的,而这正是古人高超智慧的体现。为此,他结合力学的原理做了一番分析,由于花岗岩比重为2.6~2.75,水的浮力为1,当石梁沉进水里时,受水的浮力影响石梁变轻,运送的船仅需承受比重为1.6~1.75的质量,约等于60%重量,不用大船,便可在较为狭窄的东溪上行驶。大型石梁从山上开采出来运到溪边后,在潮水上涨前,把船绑在石梁上方,待水涨船高后,实现石梁运送。
郑德鸿又发现,东溪宽约60米,受水流影响,船只稳定性差,不利于装载。如果在采石场临溪处拓宽,挖出码头,水流就会变缓,便于船只调头及运输操作。他查阅了所在地的卫星地图,从地图上发现采石场临溪处均有一段比相连山体低很多的平地,极有可能就是当时为开采运载石梁而开辟的码头。他说,因上游带来的泥沙不断堆积,这些码头变成一块块平地,从这一带平地的土壤分析就可证明,周围的山体地质为土夹石,但平地的地质却明显不同,靠上游的以卵石为主,数十米后为粗砂粒,最下端为沙泥;而且,周边山体地质及坡度也不具备开垦成农田的条件,但在东溪河岸上,却有相当数量的缓坡农田与鱼塘,并且与相连的山体形成截面齐整的落差,低的三五米,高的达10多米。
当地村民说,这些鱼塘原先也是农田,最近几年才改挖为鱼塘。“这里的山体土壤为土夹石,如果挖鱼塘必然会挖出石头,但村民却告诉我,他们在挖鱼塘时挖出的都是泥土。”结合村民的说法,郑德鸿认为,古桥建成后,这些采石场被遗弃,上游河水、雨水冲刷带来的泥土淤积,经过700多年时间堆积而形成缓坡、平地,再被当地村民先后开垦为农田、挖成鱼塘。
巨石如何架上桥墩?
两套方案 运用潮汐浮力知识做模型
那么,重达200多吨的石梁,又是如何运载并架上桥墩的呢?
郑德鸿发现,之前他拍摄的江东桥下游北溪水闸照片里,有让船只过往水坝的船闸,原理与他设想的石梁运载、架上桥墩的方法相似,于是他运用水的浮力及潮汐知识,给出了解开这个关键谜点的两个方案,并做出两套模型,以此来模拟演示石梁装载并架上桥墩的全过程。
郑德鸿说,石梁最长的约25米,桥墩顶宽为5.3米,扣除石梁搁在桥墩顶部的长度,可算出实际桥墩之间距约为20米。如果做出长25米,宽5米,高1.5米的长方形平底船,以3条船并列捆绑在石梁上面,呈十字状,船吃水深度每0.1米就可承载约37.5吨的重量。“三条船并列在石梁上面,可以增加绳索捆绑的力点,增加稳定性。”
他认为,自己提出的两套模型,均有可能独立完成石梁的运载、架设,但从建桥的角度及历史环境看,两套方案各有利弊,如果两套方案在建桥过程中均使用到,则显得更为合理省事。“在潮差只有1米以上却不足3米的较小型的采石场,只建一个平台,先以第一套方案‘石载船’的方法,把石梁运送到转移平台,或者在潮差3米的较大型的采石场码头,再按第二套方案里的方法,就可把石梁架上桥墩。”
“虽然两套模拟方案用浮力学原理和潮汐规律,可以从理论上得出江东古桥采石场的具体位置及运载、架设石梁的方法,但离完全破解这几百年来未解开的世界之谜,还需要相当的时间,需要做更加深入细致的工作,从科学的角度去一个个解开。”他举例说,比如石质的最终分析比对、采石场遗址的勘探挖掘、江东桥所处的北溪在历史上的变化、800年来水文地质的变化等,“涉及天文、地理、水文、地质、物理、历史、人文等多学科,缺一不可”。
他希望自己提出的两套方案,能吸引更多专家的注意,促成江东古桥的建造之谜最终破解。