洛陽(yáng)博物館宮廷文物館展示的三層金絲楠木塔,整座佛塔全部采用榫卯工藝。圖片來(lái)源:視覺(jué)中國(guó)。
榫卯是中國(guó)傳統(tǒng)木作的一種接合方式。它廣泛應(yīng)用于各類木制建筑、家具中,是我國(guó)古代工匠偉大的發(fā)明創(chuàng)造。作為我國(guó)古代科技成果的重要代表,榫卯對(duì)東亞地區(qū)的傳統(tǒng)木制建筑產(chǎn)生深厚影響。榫卯結(jié)構(gòu)的建造思想,成為古人留給今人的一筆寶貴財(cái)富。
歷史綿延千年
榫卯結(jié)構(gòu)中,榫是指凸出部分,也稱榫頭。卯是指凹進(jìn)部分,又稱椎眼、椎槽。最基本的榫卯就是將榫插入卯中,實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的相連。這一接合方式在我國(guó)已有上千年的應(yīng)用和發(fā)展歷史。
中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員姚大志介紹:“考古發(fā)現(xiàn),在距今7000年前的河姆渡文明時(shí)期,就已經(jīng)出現(xiàn)了榫卯結(jié)構(gòu)的木構(gòu)件?!边@些榫卯結(jié)構(gòu)既出現(xiàn)在河姆渡遺址保存的干欄式木構(gòu)建筑上,也存在于器把、小棒等木制工具中。
在河姆渡出土的上百件榫卯木構(gòu)件中,榫的類型多種多樣,包括梁頭榫、燕尾榫、雙叉榫等,其中有兩件榫截面長(zhǎng)寬比例為4∶1,結(jié)構(gòu)符合受力要求,被后世稱為“經(jīng)驗(yàn)截面”。
在干欄式木構(gòu)建筑上應(yīng)用的榫卯有六類之多,包括柱頭和柱腳的榫卯、平身柱與梁枋交接榫卯、轉(zhuǎn)角柱榫卯、受拉桿件帶銷釘孔的榫卯、欄桿榫卯、企口板。其中,企口板一直沿用至今并不斷發(fā)展。
而后的幾千年,榫卯結(jié)構(gòu)不斷完善,形成了多個(gè)應(yīng)用、發(fā)展高峰。
在建筑領(lǐng)域,唐代的佛光寺大殿、遼代的應(yīng)縣木塔是榫卯結(jié)構(gòu)應(yīng)用的典型案例。姚大志介紹,應(yīng)縣木塔建于公元1056年,是世界上現(xiàn)存最高的古代木構(gòu)建筑。全塔主體由數(shù)萬(wàn)個(gè)木構(gòu)件搭建而成,900多年來(lái),歷經(jīng)多次地震卻始終屹立不倒,很大程度上歸功于榫卯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
在家具領(lǐng)域,明代榫卯家具把中國(guó)傳統(tǒng)家具推向發(fā)展頂峰,形成的明式家具風(fēng)格至今仍被人們所推崇、模仿。榫卯非遺傳承人王震華介紹,明代,受鄭和下西洋影響,性堅(jiān)質(zhì)細(xì)的硬木進(jìn)入中國(guó)。相比于軟木,硬木伸縮性小、耐受性差,榫大卯小則易開(kāi)裂,榫小卯大則易脫落。因此,榫卯必須制作得更為精細(xì)。在這一時(shí)期,匠人們不斷提高榫卯制作技藝和應(yīng)用水平,制作出的家具能夠不用一釘一膠,實(shí)現(xiàn)構(gòu)件合理連接。家具不僅外觀精巧,而且結(jié)構(gòu)科學(xué)。
結(jié)構(gòu)“牢而不固”
從屹立千年的木塔到美觀實(shí)用的家具,幾塊普通的木頭因榫卯變得如此牢靠,原因何在?王震華認(rèn)為:“榫卯利用錯(cuò)位、限位、避讓的設(shè)計(jì)理念,讓構(gòu)件柔性組合在一體,達(dá)到‘牢而不固’的效果?!?/p>
錯(cuò)位,簡(jiǎn)單理解就是留間隙,這也是榫卯結(jié)構(gòu)最顯著的優(yōu)點(diǎn)。很多人認(rèn)為榫卯是嚴(yán)絲合縫的連接,實(shí)則不然。王震華介紹:“榫與卯之間存在一定間隙,有一定的靈活性。這一伸縮余量不僅提高了建筑抵抗地震的能力,也延長(zhǎng)了家具的使用壽命。”
木材會(huì)因?yàn)闇囟?、濕度的變化而形變。榫卯的間隙,正是為了適應(yīng)木材熱脹冷縮的物理特性,讓家具適應(yīng)季節(jié)變化,避免因膨脹或收縮產(chǎn)生開(kāi)裂或松動(dòng)。而對(duì)于建筑,榫卯間隙讓建筑連接的節(jié)點(diǎn)如同彈簧一樣,能夠發(fā)生一定的形變。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),建筑通過(guò)變形吸收一部分地震波帶來(lái)的沖擊,盡管看似因搖晃產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)變形,但只要不折榫、不拔榫,就能“晃而不散,搖而不倒”。應(yīng)縣木塔經(jīng)歷了多次地震而不倒的原因就在于此。
限位,可以理解為限制榫卯構(gòu)件的位置移動(dòng)。王震華介紹,從三維象限角度分析,榫卯通過(guò)榫與卯形狀的恰當(dāng)組合、銷和銷孔的運(yùn)用,限制了構(gòu)件位置水平方向的移動(dòng)。而對(duì)于榫卯在垂直方向,即在構(gòu)件導(dǎo)入方向的移動(dòng),木制建筑大多使用重力進(jìn)行鎖定,北方的木制榫卯家具則使用魚(yú)鰾膠進(jìn)行固定。避讓是指榫卯構(gòu)件彼此避讓,不在一個(gè)交點(diǎn)相遇,影響家具的美觀和堅(jiān)實(shí)。
在數(shù)千年的演變過(guò)程中,榫卯結(jié)構(gòu)逐漸應(yīng)用于不同材質(zhì),如石橋上用于連接石塊的腰鐵、牌坊上的石斗拱結(jié)構(gòu)等;也形成了插肩榫、燕尾榫、楔釘榫等不同結(jié)構(gòu)形式。但在王震華看來(lái),無(wú)論是何種材質(zhì)與形式,本質(zhì)上都是“錯(cuò)位、限位、避讓”理念的體現(xiàn),人們應(yīng)抓住榫卯的基本構(gòu)造原理,按需應(yīng)用,因需而變。
“例如,在家具上,主要存在面板連接、面與面連接、點(diǎn)的連接、三個(gè)構(gòu)件組合等應(yīng)用場(chǎng)景。榫卯就是根據(jù)不同的連接需求,變化不同的樣式。最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的榫卯,就是最好的榫卯?!蓖跽鹑A說(shuō)。
工藝傳承至今
時(shí)至今日,木質(zhì)榫卯結(jié)構(gòu)的建筑逐漸被鋼筋水泥取代,榫卯家具也不再常見(jiàn),但榫卯的設(shè)計(jì)思路依舊被應(yīng)用在眾多場(chǎng)景中——小到人們常用的筆蓋、大到現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī),榫卯結(jié)構(gòu)其實(shí)一直在人們身邊。
例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片與軸的連接,并不是通過(guò)鉚釘或焊接的方式來(lái)完成。仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn),葉片按一定形狀插進(jìn)軸上的凹槽,兩者間留有一定空隙。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,空隙既讓葉片在一定范圍內(nèi)能夠自由滑動(dòng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡,也留給了葉片隨溫度變化發(fā)生膨大或縮小的空間,避免了因離心力或熱脹冷縮等導(dǎo)致的葉片損壞。這一設(shè)計(jì)與榫卯結(jié)構(gòu)有異曲同工之處。
相似的應(yīng)用例子還有很多。姚大志介紹,魯班鎖運(yùn)用了榫卯結(jié)構(gòu),中國(guó)科學(xué)技術(shù)館新館建筑外形采用了魯班鎖的形式,并榮獲中國(guó)建設(shè)工程魯班獎(jiǎng);2010年,上海世博會(huì)的中國(guó)國(guó)家館“東方之冠”,在設(shè)計(jì)上使用了傳統(tǒng)建筑斗拱榫卯結(jié)構(gòu)。在土木工程領(lǐng)域,鋼制榫卯式轂節(jié)點(diǎn)成為一種裝配形式靈活的金屬構(gòu)件連接方式?!伴久诂F(xiàn)代設(shè)計(jì)和工業(yè)領(lǐng)域仍具價(jià)值?!币Υ笾菊f(shuō)。
在王震華看來(lái),榫卯作為一種集文化特征與科學(xué)理性于一體的傳統(tǒng)工藝,其深厚文化內(nèi)涵值得人們不斷挖掘傳承。
從文化哲學(xué)角度看,榫卯結(jié)構(gòu)牢而不固,正是我國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)思想的體現(xiàn)。一凹一凸之間,達(dá)到巧妙的平衡,看似矛盾實(shí)則互補(bǔ)對(duì)方之缺,這就是中國(guó)“和”的思想體現(xiàn)。
從文化審美角度看,姚大志認(rèn)為,由于木制榫卯結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等原因,建筑和家具等物品擁有了統(tǒng)一的美學(xué)特征。雖然歐洲也有木構(gòu)建筑,但石結(jié)構(gòu)的古代神廟和中世紀(jì)教堂往往被視為該地區(qū)建筑典范。這使得西方將建筑和家具分為兩個(gè)不同的領(lǐng)域,也形成了與東方不同的審美情趣。
榫卯是中國(guó)傳統(tǒng)木作的技術(shù)“基因”,體現(xiàn)著東方審美和文化傳統(tǒng)。如今,榫卯看似與現(xiàn)代生活保持了一定距離,但這并不妨礙人們對(duì)榫卯的認(rèn)可和喜愛(ài)。隨著國(guó)潮持續(xù)升溫,人們對(duì)榫卯的關(guān)注程度也在不斷提升。“我相信,榫卯一定會(huì)以多種形式獲得運(yùn)用,不斷地被傳承下去,陪伴在一代又一代中國(guó)人的身邊?!币Υ笾菊f(shuō)。