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五重塔为何不会倒塌
-古代日本的卓越智慧
日本的建筑物自古以来一直以木头为原料,包括不少较高的建筑,京都和奈良的寺庙里耸立着的五重塔即属古代的高层建筑。约在1300多年前,源于印度的放有释迦佛骨的佛塔「卒塔婆」经由中国和朝鲜半岛传到了日本。后来,这种佛塔渐渐地演变成为日本独特的五重塔。在地震多发的日本,经历过无数次地震的五重塔始终没有被震毁,其优美典雅的建筑风貌一直保持至今。其原因究竟何在?
 
撰文∶上田笃(建筑家) 摄影∶世界PHOTO
插图提供∶上田笃及五重塔研究会(摘自《日本的木塔结构》)
屹立于法隆寺院内的五重塔,是世界上最古老的木建筑群。它曾经遭遇过很多次地震和强风的袭击,但依然保持1300年前的风貌。
五重塔实为不可思议的建筑物,在地震不断的日本,历史上从来没有出现过五重塔倒塌的记录。在1995年的阪神淡路大地震中,无数高层建筑毁于一旦,但位于兵库县内的十三座三重塔却都幸免于难。三重塔和五重塔究竟为什么能够临危不倒呢? 探其原因,首先要关注的是其所使用的原材料。五重塔是完全的木结构建筑,在受到震力时,其木料会相应发生或弯或扭的变形,但是,整个塔身却不会倒塌。而当震力消失后,木料便会恢复原状。木料所具有的柔性把地震发生时所产生的巨大能量吸收掉了。
原因之二是,在五重塔的整个结构中也同样存在着这种柔性,也就是说,整个五重塔是一个柔性结构,其构件与构件的结合部位几乎不使用铁钉,而是利用嵌入方式进行连接,即把一构件上的榫头嵌入另一构件的凹凿处。这样,当地震发生时,构件之间的结合部会吱吱嘎嘎地作响,或会歪扭,但是,来自地面的震力却不易向上传导。在五重塔的建筑结构中,这种嵌入式构件结合部据说有约1000处,整个建筑的结构就好像柔韧的魔芋(一种食物,见注1)一样。
但是,如果仅说五重塔的结构犹如一块魔芋,那也不能用以解释五重塔为何不会倒塌,魔芋不能在地面上立起,而五重塔却能耸立在地面上,这里有五重塔不倒的第三个原因,即五重塔是由五块魔芋构筑起来的。五块魔芋构成一个组合,它就能站立起来。实际上,五重塔的五个层面,不是被称为“五层”,而是被称为“五重”,因为它不是一个建筑的五个层面,而是五个构筑体以嵌入式的方法像套盒(见注2)一般地重叠在一起。在地面发生震动时,正是这种嵌入式套盒结构,使重叠的各构筑体仅仅出现缓缓的摇晃。
有人也许会担心,重叠的各个建筑体如果仅是缓缓地摇晃则不要紧,但如果是急剧摇晃,整个建筑是否就有倾斜而倒塌的危险。曾经有一位专门修建神社、宫殿建筑的木匠在大地震发生时偶然望见五重塔的各层建筑体以相互交错的方向(即下层向左,上层向右,再上层又是向左)在倾斜、摇晃,整个五重塔就像是在扭蛇舞(见图1)。大小不同的各重构筑体以所谓的「弥次郎兵卫平衡原理」(即左右重心平衡,见图2)所产生的复原作用而相互错向摇动,这就是五重塔不倒的原因之四。
注 1:  一种以芋头科球茎植物为原料的食品,很有韧性。
注 2:  一种盒状的食物容器,可以层层套叠。
图(1)∶会跳蛇舞的五重塔
在受到地震袭击时,五重塔整座塔身不会朝同一方向倾斜。其各层塔的倾斜方向相互交错,下层向左,上层向右,再上层又是向左……,如此摇晃,整个塔身就像在跳蛇舞一样。
图(2)∶弥次郎兵卫平衡原理
即左右重心平衡。所谓「弥次郎兵卫」,是挑着担子的玩具偶人的