在古代，没有吊车和起重机，古人如何运输重达数百吨的重物呢？

北京故宫始建于公元1406年，据说在最早的建设中明朝总共投入了二十三万名工匠及上百万名民夫，历时十四年建成。可以说，故宫凝聚了当时中国最先进的建筑技术。

在故宫之中，总共有几万块重达数吨的巨石，其中最重的一块就是摆放在保和殿后方的九龙雕，约重三百吨。根据《两宫鼎建记》的记载，这方石雕是民夫于冬天拖运来的，为了拖运这块巨石，工人们采用了浇筑冰道的方式，大幅减小了石雕与地面的摩擦力，顺利地将九龙雕送入皇宫。

尽管这方石雕的运输过程并未见于史料，且缺乏现代科学的论证，北京科技大学机械工程学院的教授李疆却通过查阅五百年前的文献，发现了一个类似的工程：

“公元1557年，有一群民夫用浇筑冰道的办法，将一块重达一百吨的巨石，运入皇宫，整段运输路程长达七十公里。”

由此可见，此前世界机械工程史上有人提出“由于在公元前一千五百年时中国已发明车轮，所以中国并没有以人力在冰面上拖运石头的案例”这一观点并不严谨。

2013年夏天，李疆教授与清华大学研究院陈皓生陪同首次造访中国的外国航空工程教授霍华德参观北京城，在参观故宫的过程中谈起巨石的运输问题。

在这次会晤后，众人查阅相关历史文献，希望能从现代工程学角度分析当时的运输过程，可惜的是当时科学界并未对此进行研究分析。

于是，李疆、陈皓生及霍华德决定对此进行研究。

根据李疆的介绍，明朝时期的工匠已经有了这样的认识，那就是在低速重载的条件下，滚动摩擦的运输方式远不如滑动摩擦安全有效。故此，在运输故宫中的巨石时，民夫采用了浇筑冰面的方式，并在冰面上泼水润滑，大幅减轻拖动巨石的阻力。通过对比发现，这种运输方式比传统的木撬、轮载更加高效安全，且符合北方得天独厚的气候环境。

对此，专家对比了低速重载条件下滑动摩擦及滚动摩擦的系数，验证了滑动运输的可行性。从理论上来讲，冰面比木质表面更加平滑，也更加坚固，承重性更好。李疆等研究人员结合史料进行合理推算，从现代科学的角度，估测运输一块重约一百吨的巨石至少需要三百名工人。由此可见，就算是运送重达三百吨的九龙壁，也不会需要太多人力。

众所周知，远古时期埃及人在修建金字塔时，也曾运输过巨石。不过，相比于处于热带环境下的埃及，北京拥有运输巨石的气候优势，那就是寒冷的冬季。根据史料的记载，使用冰道向皇宫中运输巨石的工程发生于冬至前后，而十五世纪的北京一月的平均气温约为3.7摄氏度。虽然在运输线附近并没有天然的河流，但工人可在运输线上每隔一段距离挖井取水，满足浇筑冰道的需要。

根据巨石运达故宫的距离和时间来计算，专家们得出这样的结论：

“运送一块重达一百吨的巨石，所需要的最低速度为八厘米每秒。”

显然，这样的速度根本不会让冰面与巨石摩擦生热融化的水起到润滑作用。因此，李疆推测当时的工人们在拉动或推动巨石的过程中，会在冰道的前面泼水，起到润滑的作用。通过现代科学的分析可知，在冰面上低速运动的物体所受到的摩擦力远比高速运动的物体大，不过在温度靠近零度时，这一摩擦力会减小。

结合此前统计出的十五世纪北京冬至前后的平均气温，泼在冰面上的水在两分钟之内并不会冻结，因此水完全可以在运输过程中充当润滑剂。当然，古人或许会采取其他方式延缓冻结，例如用温度较高的热水等。

中国科技史研究者李约瑟声称，我国古代并没有出现以数学为基础的科技体系，因此我国古代的科学技术是一种经验体系，并不在科学的范畴内。然而，当我们重新审量结合古人智慧的故宫建筑时，仍为先人的智慧所折服。

对此，李疆评价道：

“明朝的冰道运石说明了一个问题，那就是明朝时期的古人已能进行高水平的低速重载运输。可以说，明朝时期的运输技术领先世界，丝毫不比同时期的航海技术逊色。”

参考资料：

【《周礼·考工记》、《两宫鼎建记》、《北京故宫的建造之谜》】