李逸尘在格物学院一直想事情。
今天把水泥的事情说透了,李世民也点了头,这意味着水泥这件事进入了实际推进的阶段。
但有一个问题,他在跟李世民说话的时候其实已经意识到了,只是当时没有来得及展开讲。
水泥烧出来之后,怎么用?
不是每个工匠拿到了水泥就知道怎么掺沙子、怎么配石子、怎么浇水养护。
也不是每个包工头拿到了水泥就敢往墙上抹、往地基里浇。
这东西在本朝是全新的,没有一本营造典籍提到过它,没有任何一个老匠人的口授里包含了它。
而且还有一个更深的问题。
水泥说到底是一种材料。
材料要发挥效用,需要结构来承载。
什么样的结构能承受什么样的力,什么样的墙需要多厚的地基,什么样的拱券能跨多大的跨度——这些东西,本朝的工匠不是不懂,但他们的知识全部都在手里、在经验里、在师徒之间口口相传的口诀里。
没有一个人把它写下来,更没有一个人把它变成可以传授给几十个学生同时听的内容。
李逸尘想到这里,脑子里冒出来一个念头。
格物学院需要开一门新课。
力学的课。
他需要的是一种把原理讲透、但不用数学公式的力学。
用眼睛看得见的演示、用手摸得着的模型、用生活里随处可见的例子,让学生弄明白一个道理:房子为什么不塌。
这个道理说起来简单,但它是所有营造技术的根基。
而本朝最懂这个道理的人,不在格物学院里。
他们在将作监。
李逸尘靠着城墙,把将作监的情况在心里过了一遍。
将作监这个衙门,在六部之外,直接归朝廷管,品级不算高,将作大匠是从三品,将作少匠是从四品下。
但它的分量极重——天底下所有皇家工程、陵寝、坛庙、官署、京城的道路桥梁,全是将作监在管。
换句话说,大唐最顶尖的建筑匠人,全在这个衙门里。
现任将作大匠是阎立德。
阎立德这个人,雍州万年人,父祖都是北周和隋朝的官员。
他和他弟弟阎立本——就是那个画了《步辇图》和《历代帝王图》的阎立本都继承了家学。
阎立德最拿手的是建筑和工艺设计,贞观初年他就主持修建了高祖的献陵,后来又负责翠微宫和玉华宫的工程。
李世民对他的手艺是信得过的。
除了阎立德,将作监里还有一批人。
他们不叫匠人,叫“将作监丞“、“将作监主簿“,品级从六品到九品都有。
这些人的官职虽然不高,但他们手里的技艺是家族几代人传下来的。
而他们都在将作监。
将作监下属左校署、右校署、中校署、甄官署四个署,分别管木工、土工、石工和陶工。
除此之外还有一个“百工监“,里面养着大批轮班服役的工匠,一年分四番,每番三个月,有活儿就上,没活儿就回家种地。
这套制度的根子,是从《周礼·考工记》开始的。
《考工记》里说:“国有六职,百工居一。“又说:“审曲面势,以饬五材,以辨民器,谓之百工。“意思是百工是国家的六种职能之一,他们根据材料的曲直纹理来加工金木皮玉土五种材料,制作各种器物。
这套观念沿着战国、秦汉一路传下来,到了北朝和隋唐时期,官营手工业体系已经非常成熟。
营造技术最核心的传承方式有两种。
一种是官方的——通过将作监体系,一批一批地培养和选拔匠人。
这些匠人虽然出身不高,但有了官职之后,他们的子弟可以继续学手艺、继续进将作监,慢慢就形成了技术官僚家族。
阎立德家就是最典型的例子。
另一种是民间的——师徒制。
一个老匠人带两三个徒弟,徒弟先干三年杂活,然后才能摸工具,再干五年才能独立上手。
师傅教徒弟不教原理,只教做法。
比如搭斗拱,师傅只会告诉你这层枋要压这层拱,这个榫要斜着削三分,至于为什么要斜三分而不是四分。
师傅自己也说不清楚,只知道祖上传下来就是这样做的,改了就要出事。
这两种传承方式各有各的好处。
官方的体系能保证大型工程有人能干,民间的体系能让技艺在底层持续流传。
但它们有一个共同的弱点。
太慢了。
一个合格的营造匠人,从学徒到能独立干活,至少需要十年。
而整个将作监加上民间所有工匠,真正掌握了大规模营造核心技术的人,加起来不会超过三百人。
这三百人,支撑起了整个大唐帝国所有的大型建筑。
李逸尘想到这里,脑子里忽然浮现出一个画面。
太极殿。
那是太极宫的正殿,也是本朝最重要的政治空间。
贞观元年,李世民在太极殿登基。
从那以后,每天的朝会、每月的朔望朝参、每年的元日大朝会,全是在这座大殿里进行的。
太极殿有多大?
东西长三十三丈,南北宽十六丈,高六丈。
换算成后世的尺寸,大概就是东西面阔一百米出头,南北进深将近五十米,高度接近二十米。
殿内用了十二根大柱,每根柱子粗到两个人合抱不住,是从秦岭南麓砍下来的千年巨木,顺着渭河漂到长安,再靠几百人用滚木一寸一寸拉到工地上的。
殿顶用的是重檐庑殿顶。
这是中国古代建筑等级最高的一种屋顶形式。
正脊一条,垂脊四条,再加上四条戗脊,一共九条脊。
檐角翘起,下面密密麻麻地架着斗拱,一朵一朵像是叠起来的木花。
每一朵斗拱都由几十个构件拼合而成,不用一颗钉子,全靠榫卯互相咬合。
这些构件之间的受力关系复杂到什么程度?
李逸尘前世在大学里选修课里听建筑史的时候,有一堂课专门讲中国木构建筑的力学特征。
教授在黑板上面画了一朵宋式四铺作斗拱的受力分析图,箭头画得密密麻麻,拉力、压力、剪力、弯矩交错纵横。
教授说,中国古代工匠没有力学公式,但他们通过一千多年的试错和积累,硬是用经验和直觉把每一个构件的受力方向摸透了。
每一块木头在结构里承受的是压力还是拉力,是横向力还是纵向力,他们不需要算,但他们知道。
这是李逸尘每一次想到中国古代建筑时都会感到震撼的地方。
没有力学公式,没有材料力学,没有结构分析,但大唐的工匠们就是能把一座二十米高、一百米宽的大殿盖起来,让它在关中平原的风雨里站了一百多年。
太极殿从隋朝开皇二年开始建,到现在贞观十六年,已经六十多年了,没有出过任何结构问题。
这不是奇迹。
这是一代一代匠人用命换来的经验。
古人盖房子,梁柱的尺寸不是随便定的,而是有一套严格的比例关系。
比如柱子多粗取决于梁多长,梁多长取决于房间多宽,房间多宽取决于用了多少根檩条。
这套比例关系,匠人们叫“材分制“,是把斗拱里的一个构件——“材“——作为基本模数,所有其他构件的尺寸都是这个模数的倍数或者分数。
这套模型体系非常厉害。
它让不同工匠在不同地方盖出来的房子,只要用的是同一等的材,结构尺寸就是统一的,不需要每次都重新算。
而且这套模型本身就是结构力学的经验总结。
它不是随便定的比例,而是经过了几百年、上千年的营造实践,总结出来的最安全的比例关系。
但问题是,大唐的工匠们知道怎么用这套比例,却不知道为什么是这个比例。
李逸尘需要做一件事情。
他需要把“为什么“讲清楚。
不是用公式讲,而是用道理讲。
房子的重量往下传,墙和柱子把它传到地基上,地基把它传给大地。
如果中间任何一个环节承受不住这个重量,房子就会塌。
所以你需要知道不同材料能承受多大的重量,需要知道力是怎么在构件之间传递的,需要知道为什么斗拱比直接用柱子顶着梁更抗震。
这些都是力学的范畴。
李逸尘想到这里,从站起身来。
他决定明天就去将作监。
当然,在这之前,他还有一件事必须先做——李世民要他三天之内把奏疏交上去。
水泥的章程要写透,“自由雇工“那一条要写透。
这是正事,一刻也不能耽搁。
李逸尘回到东宫的时候,已经快亥时了。
李承乾的案上摊着一堆卷宗,旁边还放着几本各地州县志的抄本。
他正在帮李逸尘查各道石灰石矿的分布。
看见李逸尘进来,李承乾抬起头揉了揉眼睛。
“先生,你要的东西学生查到了一些。关内道、河东道、河南道都有石灰石矿的记载,其中关内道的富平和蒲城一带矿藏最厚,旧县志里说那地方'山石可烧石灰,白如雪'。至于骡马脚力的市价,学生让人查询了。关中这边一头壮年骡子大概八到十贯,一匹能拉车的马大概二十到三十贯,脚力费一头骡子跑一天大概二百文。“
李逸尘走过去,拿起李承乾抄录的条目仔细看了一遍。