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天壇圜丘壇的數字“密碼”
發布時間:2020-09-09     作者:   來源:科技日報   分享到:

我國古代帝王為求風調雨順、國泰民安,往往通過祭天的方式,試圖與天“對話”,并表達對“天神”的崇敬和祈盼之情。位于北京市天壇公園內的圜丘壇,始建于明嘉靖九年(1530),清乾隆十四年(1749)重建。壇分三層,最大直徑約54.9米,壇總高約5.2米,為明清帝王在冬至日祭天的場所。圜丘壇的設計,從建筑數字、建筑功能、建筑造型等方面巧妙地融入古代科學知識和哲學思想,是我國古代建筑設計智慧的典范。

首先,圜丘壇的設計中大量融入了數字“9”。古人認為,“9”為最大的天數,寓意至高至大。從地磚數量來看,圜丘壇每層地磚由9圈石塊鋪墁而成,每圈石塊的數量是9的倍數。其中,頂層天心石周邊有9塊石塊,構成第1圈;由此向外擴展,每圈石塊數量比前一圈數量多9塊,至底層最外圈即第27圈時,其含石塊243塊。之所以每層地磚為9圈,是因為古人認為天有九層,俗稱“九重天”。從欄板數量來看,圜丘壇頂層欄板有36塊,中層欄板有72塊,底層欄板有108塊,每層欄板均為9的倍數。上述欄板總數為216塊,與《周易》所載“乾之策二百一十有六”相符合,可反映古代帝王的崇天思想。此外,從臺階步數來看,圜丘壇在4個方向均設有上下各層壇的臺階,每層臺階的數量是9級,符合“天數”的最高值。

從建筑構件尺寸來看,數字“9”得以大量運用,且與數字“5”巧妙組合,以表達“九五至尊”“至高無上”的思想。如天心石寬度為0.95米,圜丘壇每層欄板的高度也為0.95米。另圜丘壇頂層直徑是9丈,中間層直徑為15丈,底層直徑為21丈,合計45丈。由于數字“45”由“9”“5”相乘而成,因而圜丘壇的總平面尺寸亦與“九五之尊”含義相符。需要說明的是,此處“丈”的尺寸確定依據為黃鐘律尺,1丈等于10律尺,約等于2.6米。古人以黃鐘律尺作為度量衡的標準,1律尺長度等于0.81倍營造尺長度。數字“81”為九九相乘,因而又強化了數字“9”的運用。圜丘壇在營建上創造了“9”的數字神話,體現了我國古代工匠高超的建筑設計技術。

其次,圜丘壇可產生回聲效果。圜丘壇的最上層正中心有一塊扁圓柱體狀石塊,被稱為天心石。古代帝王祭天時,站在天心石上說話,會產生嗡嗡回響,猶如在與天神“交流”,營造出“天人合一”的意境,極具神秘感,這也成了封建帝王自認為君權神授的表現形式。科學研究表明:天心石的傳音原理在于圜丘壇地面及周邊欄板對聲波的反射。天心石位于圜丘壇的正中位置,且由于周邊的欄板為圓形排列,因而天心石其到四周地面、欄板的距離是相等的,且除了欄板和地面,沒有任何阻礙物。在這種條件下,當人站在天心石上說話時,聲波經過光滑的臺面和四周欄板的反射,其中的大部分仍能夠回聚到原始發聲位置。由于圜丘壇的半徑相對較小,聲波反射過程所需時間不需要1秒鐘,因而與原音很快產生疊加,使人感到發聲更加宏亮和渾厚。另外,由于聲波的反射從四面八方匯集,因而各個方向的回聲在天心石匯聚時,又能產生“一呼百應”的聲響效果,而說話者很難分辨出原始聲音和回聲。可以認為,天心石實質是古代工匠營建智慧的反映。

其三,圜丘壇的建筑造型充分表達了“天人合一”的意境。從平面形狀來看,圜丘壇各層平面為圓形,這與古人“天圓地方”的樸素宇宙觀相符合。在這里,之所以用“方”來表示大地,是因為方形可以表達東、西、南、北四方的思想。從立面造型看,圜丘壇的三層圓壇由下往上逐層收縮,體現了“天人合一”的意境。一方面,“三”是古人“天人合一”思想的一種重要表現形式,如東漢文字學家許慎所著《說文解字》卷一載有“三,天地人之道也”;另一方面,層層收縮的圓形還表達了生命的流轉、宇宙萬物生生不息的意境。圜丘整體造型簡樸,上覆天宇而下承黃土,是人工建筑融于宏大宇宙的豐富想象力體現。

此外,從建筑規劃來看,圜丘壇周邊的柏樹郁郁蔥蔥,給人以林中空地上土丘壇祭祀之感,烘托出圜丘壇莊重和森嚴的氛圍。從建筑色彩來看,白色的圜丘壇寓意圣潔和端莊,而其周邊壝墻采用藍色的瓦頂,正是與藍色的天空呼應。

綜上所述,圜丘壇的設計體現了古代數學、物理學等知識在建筑上的科學運用,其中亦包含了豐富的古代哲學思想,反映了我國古代工匠卓越的建筑智慧。

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