当今世界最尖端的科技产品是什么?东风41洲际导弹、天眼射电望远镜、天问一号探测器,还是AI智能机器人?选项太多,很难抉择。但是,如果我们把时间倒推2200年,再来回答这个问题就容易多了。
就目前已知的资料来看,在当时世界上最尖端的科技产品有且仅有两件,并且都同属于一个人。它们并非单一技术制造,而是集万千技艺于一身,是2000年前人类科学技术的集大成者。他们就是秦始皇铜车马,在出土的那一刻就轰动世界,令世人为之惊叹,并被冠以人类古代文明史上一大奇观、青铜之冠等赞誉。
上古时,夏禹收九牧之金,铸九鼎,象征九州。秦始皇一统天下后,也尽收六国之兵,铸十二金人。如果说夏还处于中国青铜技术的萌芽,秦就是青铜技术所能达到的巅峰。气势恢宏的12金人我们可能永远无缘得见了,但这两辆铜车马让我们得以管中窥豹,探知当时大秦帝国之昌盛。
铜车马出土于40年前,考古人员在距离秦始皇陵封土20米处发现了它们,并编号为一号车和二号车。两辆铜车马均以真实的车马为原型,用青铜打造而成,大到一匹马,小到一个零件,秦人没有放过任何细节的进行了高度还原,除了尺寸缩小了一半以外,其外观几乎可以以假乱真。车与马身上面进行了多处彩绘,并以大量金银装饰,其工艺之先进与精细,使当时除中国以外其他任何一个国家都无法做到。
它们也是目前我国所出土的形体最大、结构最复杂的青铜器。在其面前,后母戊大方鼎已变得黯然失色。一号车被称为立车或高车,二号车称作安车,两车均为单辕双轮,由四马牵引。这两辆通车马身上到底汇集了哪些高科技呢?请听我一一道来。
一、没有最薄,只有更薄。一号车车厢上竖立着一把圆盖伞,仔细观察,你会发现其伞盖薄得惊人,其直径长达1.22米,但厚度仅有一到四毫米。伞盖整体非常匀称规整,无一丝缝隙,没有焊接痕迹,也无榫卯。如此天衣无缝的伞盖到底是通过什么方法铸造的呢?研究人员推测,当时的工匠应该是先铸造出一整块具有一定厚度的青铜板。接着在其边缘进行局部热处理,再从内向外敲击,使其变薄、延展,最终一顶厚薄得当、做工逼真的拱形伞盖就打造出来了。
二、堪称完美的合金配比。众所周知,青铜是一种合金,主要成分为铜、锡、铅。由于这些金属元素的性能更有差异,因此合金配比不同,最终也会导致青铜成品的性能天差地别。科学家经过检测发现,在这两辆铜车马上,铜马的含铜量为90%,含锡量为6%,含铅量为0.1%至1%。而铜车却不同,其含铜量为82%-87%,含锡量为8.4%-13.5%,含铅量为0.1%-3.6%。从而导致两者的硬度大为不同,铜马的布氏硬度为60至100,铜车的为80至180,铜辔、链索等不着力的配件,含锡量为6%左右,含铅多为1%。而车撑等起主要支撑作用的部件,含锡量高达百分20,含铅也达到了2%,硬度显然远大于其他零件。
由此可见,铜车马制造者对青铜合金的配比及机械性能的掌握是多么的炉火纯青。并且,人们还发现,铜车舆、蓬盖和铜马使用的材料,其化学成分和金相组织竟非常接近于现代铸造业中使用的青铜合金。2000年前秦朝人的冶金和铸造技术所能达到的高度可想而知。
三、没有最精细,只有更精细。两辆铜车码由7000多个零部件组成,其制作于组装运用了多种工艺,如熔铸、焊接、镶嵌、粘接以及子母扣、钮环扣、锥度配合、销钉连接等等。小型部件一般由焊铸法连接起来,而大型部件则多为可拆卸的机械性连接。最小的钻孔直径仅为一毫米,配饰可做到纤细如发丝。铜车马上的焊接技艺也是登通造极,比如铜链环,它们是由直径0.5至1毫米的环形铜丝两两焊接而成,形成一个闭合的圈,而这些焊接痕迹,研究人员要在放大24倍的显微镜下才能看得清。
四、叹为观止的仿真。一号车上有一个绥,它是供人蹬车的攀援索带。在真实的马车上,绥通常是由皮革、丝绸等柔软的材料制作而成,但别忘了这是一辆青铜仿真车。秦朝的匠人们竟然通过青铜这种生硬的材料,把上面绾的结,甚至是风吹过时飘动的状态都一一展现出来,活灵活现。并且真实的马车上大大小小的绳结也有很多,一般还有死劫和活劫之分,绳结的式样也不尽相同。没想到秦朝工匠连这种小细节都没有放过,全部进行了一丝不苟的仿真。认真数,你会发现一号车上共有九种活结,13种死结,你以为这就是极限了吗?并没有。为了展现缰绳的皮革材质以及柔软度,工匠们把青铜材料玩出了花样,不惜把它们做成一节节的部件,然后再连接起来,使其具有了皮革的质感。
五、物理学的艺术。两辆铜车马,无处不散发着物理学的魅力。比如二号车的车厢,其上方有一顶像极了乌龟壳的蓬盖,它的结构形状既不同于四角挑起的普通攒尖式盖顶,也区别于卷棚式车盖。确切地说,它是一种椭圆扁球式的壳体结构。秦朝工匠为何要如此设计呢?因为这种结构有两大好处。
一、曲面受力最合理。棚盖的外凸曲面结构可以把荷载以及自身的重量以压应力的形式均匀地分散到壳体表面,从而使棚盖内部达到平衡。二、以最少量的铜材获得最坚固的壳体。由于这种曲面结构可以分担走大部分压力,使得金属壳体本身所受的水平拉力和弯矩减至最少。因此蓬盖不仅能变得更加坚固稳定,还能做得又大又薄,以达到节省材料的目的。
事实上,这是近代物理学家根据球壳的受力规律才精确地得出曲面各部分受力的大小。从而知道球壳结构所需要的厚度和用材多少。没想到远在2000年前的秦代工匠就已经认识到了这一规律,并把它们运用得如此娴熟。总而言之,言而总之,秦始皇铜车马是多种学科和技术的其大成者,其范围涵盖了当时最先进的冶金、机械、物理、化学、雕塑、彩绘等等。其范围之广,应用之深,可能需要专门出部书才说的完,道的人,短短几分钟实在是无法一一细说。在许多方面,他们就如同今天的探月工程、人工智能一样,汇集了当代最顶尖的技术和智慧,是先秦青铜技术的巅峰,也是先人留给我们的宝贵财富。