北京中轴线的科技美

北京中轴线是明清两朝北京城的东西对称轴线，元朝营建大都，奠定了北京中轴线的最初形态。明朝朱棣迁都北京之后，北京中轴线向南延伸，南起永定门，北至钟鼓楼，全长7.8千米，汇集了最重要的国家纪念性建筑、礼仪性建筑和标志性建筑，如故宫、天安门等。2024年7月27日，“北京中轴线——中国理想都城秩序的杰作”正式列入《世界遗产名录》。

北京中轴线如此引人瞩目，与它蕴含的诸多科学技术密切相关。

北京中轴线建筑符合几何学原理。它整体呈现严格的对称布局，从永定门到钟鼓楼，建筑以中轴线为对称轴左右对称分布，不仅有平稳庄重的视觉效果，还在规划和建设时更加便捷高效。中轴线的单体建筑设计注重建筑比例和几何形状的和谐，如故宫太和殿，其建筑平面呈长方形，长宽比例恰当，屋顶的坡度、斗拱的尺寸与建筑整体高度之间也存在一定的比例关系。这由长期的实践和审美积累而成，符合视觉美学原理，使建筑看上去更加雄伟壮观。

故宫的排水系统符合水利学原理。故宫的地面呈一定的坡度，整体北高南低，形成自然排水的坡度。故宫有总长度超过15千米的明沟暗渠排水系统，明沟用于收集地面雨水，暗渠将雨水输送到宫内总干渠——内金水河中。内金水河连接故宫城墙外的外金水河、护城河等水系，能够有效将雨水排出故宫，确保故宫在暴雨天气也不会被水淹。

明朝永乐年间拆除元朝宫殿、挖掘紫禁城护城河时，渣土和泥土被堆积在紫禁城的北门外，形成一座土山，初称万岁山，后改称景山。景山位于北京中轴线的中心位置，也是中轴线的制高点，是明清两朝皇家御苑。景山上建筑物的主体结构是木质，易受虫害和雨水的侵蚀。为了保证建筑质量，延长建筑寿命，明朝匠人在涂油漆之前，先给木料做了“地仗”。地仗由灰浆和麻组成，灰浆的主要材料是砖灰，其表面呈多颗粒聚集状，有许多不均匀的孔隙，结壳后便于渗油。除了砖灰，灰浆中还含有猪血、桐油等。这是因为在灰浆中加入猪血，可以提高黏合度；加入桐油，可以防潮、防水，且桐油有毒，渗入木材内部之后，可以阻止细菌滋生，防止虫害。地仗中的“麻”包括苎麻、黄麻、线麻等，用麻丝包裹木构件的表面，可以产生约束力，相当于给灰层加入“筋骨”，防止灰层开裂、脱落。正是由于使用了地仗等传统工艺，历经600多年的岁月，景山上的建筑屹立如初。

中轴线的建筑材料也颇为讲究。故宫三大殿、太庙等建筑的地面铺设了金砖。这是一种二尺见方的大砖，产于苏州，土质黏而不散、粉而不沙，可塑性强，经特殊工艺历时2年方能制成的金砖坚硬密实，“敲之有声，断之无孔”。建筑的顶部大量使用琉璃瓦，其主要原料坩子土、石英、氧化铅等在1 000℃左右高温烧制的过程中会发生物理和化学变化，使琉璃瓦颜色鲜艳、坚硬光滑、光泽度高，还能防水、耐腐蚀，可以有效保护建筑的内部结构。

在明清两朝，北京城的整体规划建设一直围绕着中轴线展开，使北京中轴线成为世界上现存最长、保存最完整的古代城市中轴线。而今，随着现代化建设的需要，北京中轴线有所延伸，许多重要的现代建筑坐落在中轴线的延长线上，如向北有北京奥林匹克公园，向南有北京大兴国际机场等，为北京这座国际化大都市增添了新的活力。