润滑剂背后的科学

根据巨石运到故宫的距离和时间，专家们估算拖动一个123吨的巨石所需的平均速度是每秒8厘米。如此低的速度，加上极小的摩擦力是不会使冰面自动融化成水进而在冰道与木板之间形成润滑剂的。因此李疆等人研究了除摩擦生热外的能使水膜产生和保持的其他方法，即在拉动时直接在前面泼水，这一点在古埃及也有类似的记载。通过现代物理研究可知，冰上低速运动物体的摩擦力比高速运动时大得多，但是在接近零度时以水膜为润滑的摩擦力非常小，因而在泼水作为润滑剂的情况下，纵使每秒8厘米的低速滑动只会有极小的摩擦力。由于在明代北京日间零下3.7摄氏度的情况下，水在2分钟内不可能完全冻结，因此水膜是可以维持并保证运输的。当然，古人也可能使用热水来延缓结冻。所以，研究者可以得出在故宫九龙壁拖运时，不仅采用制造冰道的方式减缓摩擦，还在长途运输时向冰道泼水作为润滑剂。

著名的中国科技史研究者李约瑟曾指出，古代的中国并没有建立起西方以数学为基础的科学体系，中国古代的先进技术是一种经验体系，难以称之为科学。然而，当我们伫立凝望故宫，当学者们用现代科技手段重新审视故宫的兴建技术时，不禁为我们先人的智慧所折服。李疆也评价说：“明代的巨石运输方式说明，当时人们对低速重载的润滑研究达到了很高水平。紫禁城的兴建与郑和七下西洋都发生在15世纪前期，巨石运输的例子说明当时的陆地运输技术并不比航海技术逊色。”