前幾天，有個朋友問我：“你說，古代人修房子的時候，有沒有力學邏輯，會做力學分析嗎。”我思來想去，和他說：“我認為古代工匠有自己的力學邏輯與設計方法，不同流派可能都不相同。”
作為一個土木工程畢業的人，我看到這個問題的第一想法是質疑工匠是否有足夠的力學邏輯與力學認識。如果力學設計不能做到定量，很難說有力學分析。為了證明我這個想法我就去查閱了一下力學史的資料，比如《中國力學史》、《中國材料力學史》。書裡面大部分內容都是引用古籍來說明當時人有力學認識。書中引用了大量《墨經》，比如下面。
大意就是說木頭受到荷載而不產生明顯形變，證明木頭這個材料強度高。這個認識就像書中很多例子一樣，大部分是生活常識，而常識後的深思與探討有多少就不得而知，都是非常碎片化的知識。
直到兩週前聽了劉暢老師的一堂關於匠作流派的課，我的思路發生了轉變。對於這個問題，我一直站在一個嚴格的現代人角度去思考，卻忽略的問題本身對象其實不是建築也不是設計，而是工匠。於是我站在工匠角度重新去思考這個問題。接下來我將引用下劉老師的研究成果，來闡述我的個人想法。
上圖中三個建築分別是高平開化寺大殿，晉城青蓮寺大殿，平順龍門寺大殿。三個建築兩兩相隔不到一百公里，建造時間也都是11世紀，也就是北宋年間。三個建築外觀體量基本相同，我們看下斗拱。
左邊是三個建築的柱頭鋪作照片，右邊是三維點雲模型。先從宏觀來看三個斗拱基本相同，點雲模型揭示了他們的區別。首先我們可以明顯看到在第二個斗拱螞蚱頭與昂之間有個類似楔子的支撐構件，第一個與第三個則沒有，學過力學的都可以看出第二個結構類型應該好於其他兩種，那為什麼不都採用第二種呢？除此之外，我們可以看出第一個斗拱的頭跳距離大於第二跳，第三個則相反，第二個基本相同。三個斗拱的下昂斜度也不相同。劉暢老師在文章中提出了三種猜想，但他認為最可能的是這三種結構意味著三波不同的匠人，三種不同的流派。
我也大膽的猜想了一下，如果是三種不同的流派，三種不同的設計思路，三種不同的構造方法都保證了建築本身的穩定性，那是否意味著當時匠人們已經有了各自的力學分析方法與力學認識。他們可能在當時就已經知道什麼結構可以改變，什麼結構可以省去，上圖的差別構造可能只是他們對各自建築思想與美學的闡釋呢？
隨後我想到了另一個不科學設計，就是明清時期的溜金斗拱。
拿欽安殿來說吧，下層簷的斗拱就是溜金斗拱，其昂的設置很有可能是由之前真昂演變而來，但區別是外側昂為平出，到了正心部分起折，直至下金坊。單獨就昂這個構件來分析，後尾收到向下壓力，外側是平出，在起折部分很容易因剪力與彎矩而發生斷裂。但從目前的修繕狀況來看，這種病害並不是很多。這是否說明當時的匠人已經能夠分析到昂尾的受力不會損壞其自身。這是個很有意思的事情，如果真是這樣，當時工匠的力學分析能力與力學邏輯可能已經很成體系。
上週聽夏榮祥老師講課，提到故宮體仁閣九架樑支撐的問題。體仁閣修繕時發現整體木料都不是很好，還有拼接材料，而九架樑下的柱子也就是支撐部分用的是整根楠木。後來跟樸老師聊天得知乾隆花園禊賞亭，他們測量時發現支撐二層四角亭的四個抹角梁高度尺寸不一樣，其中一個低於另外三個。經過樹種檢測，發現高度尺寸低的那根抹角梁所用材料強度高於其他三個。這兩個案例說明當時工匠不光對木材材料性質有很多認識，也反應了他們知道這些材料該怎麼用，用完之後那些結構可以發生什麼變化。
綜上所述，我想說明古代建築設計工匠，至少在11世紀以前很可能已經有了力學邏輯與分析設計方法。但是這個方法不是絕對的，不同流派工匠有不同的認識。《營造法式》與《營造則例》只是代表當時時期某一派的設計思路與分析方法。現存實例中我們可以看到很多不同的做法與結構，可能他們的體量都相差無幾。這是個很有意思的事情與問題，可能不同流派工匠在大的原則與結構設計分析上沒有很大差別，但是涉及到細小的部分，他們需要表達自己流派對結構的理解，對美學的認識，就會引用不同的分析方法。這個問題要想得到答案，我們需要站到匠人角度上，去了解不同的流派規矩，瞭解他們現存實例，其各自的力學邏輯與力學分析方法，實質上是他們自身流派的“規矩”，而不是定量的數字。
