力学赏析——古代的轿子
在《明朝那些事》中讲到万历朝首辅张居正的一顶32抬超豪华大轿，轿分前后两室，一间办公，一间卧室，轿内还有两名侍童相伴，轿外有回廊可供远眺。毫无疑问，在明代能有这样一顶轿子其舒适度远超现代的高级房车。本文首先简要介绍古代轿子的演化，然后将目光聚集于张居正的官轿，并从明朝《出警入跸》中管窥明朝皇家的交通工具。轿子在我国有很长的发展历史，《尚书·益稷》中大禹自述其治水经过时说：“予乘四载，随山刊木。”司马迁在《史记·夏本纪》中对“四载”作了解释：“水行乘舟，陆行乘车，泥行乘橇，山行乘欙。”这里说的“欙” (léi) 就是原始的轿子。如果大禹治水时就坐了轿子，那已经是4000多年前的事情了。
从字形上来看，“轿”从“车”旁，轿子与车有着密切的关系。两人抬的轿被称为“肩舆”，而“舆”即车厢，“肩舆”就有用肩膀扛着车厢的意思。可以想象，古人乘车时，遇到不好走的路，或许众人会把车子抬起来通过。当车子把车轮去掉，用人抬着走时就成了轿。有时也直接把人视为“车轮”，如赫赫有名的唐阎立本所绘《步辇图》，描绘了唐太宗李世民乘步辇接待吐蕃使节的场景，这里“辇”即车，步辇即以步带轮的车。
图1 步辇图 （北京故宫博物院藏）阎立本（唐）（来源：网络）
1978年在河南信阳市固始县出土了3乘木制轿子，考古人员复原了其中一顶（见下图），它有轿顶、底座、门、围栏和抬杆等几个部分，由方木和编竹条制成。该轿宽94cm，长134cm，高123cm，这只有近代轿子的一般高。
图2 春秋时期的轿子 收藏于河南信阳博物馆（来源：网络）
此外，我们可以明显的看出，轿子的抬杠位置也有别于现代的轿子。春秋时期，轿子的抬杠位于轿子的底部，如果从稳定性角度来看，这种抬杠布置使重心位于抬杠之上，势能较高，实际上造成了一种潜在的不稳定，轿夫在维持轿子的重力平衡的同时，还需要控制轿子稳定性，这种布置容易造成轿夫的疲劳。
(a) 内穿杠形式的轿(b) 外穿杠形式的轿图3 抬杠（轿杆）的两种穿越方式（来源：网络）
显然，如果轿子重心位于抬杠下方时，轿夫就可以免除控制轿子的稳定性，只负责轿子的重力平衡起到省力的目的。宋以后至明清时期，抬杠就移到了轿子的中部，如上图3所示，抬杠也被称为轿杆。这样将重心调整到了抬杠的下方，减轻了轿夫的负担。这体现了力学在轿子形式变革中所起的内在诱因作用。
此外，抬杠与轿身相分离，大大方便了易损构件（抬杠，轿杆）的更换，而轿身则形成了以“四梁四柱”为基础的榫卯框架结构，如图4所示。
图4 四梁四柱框架结构
榫卯结构是我国特有的木结构连接方式，具体是将两个连接件加工为凹凸接头，凸出称榫（或榫头）；凹进称卯（或榫眼、榫槽），榫与卯咬合将多个部件连成一体，构成富有弹性的框架结构，广泛应用于建筑、家具、车辆等木工结构中。从结合作用角度来看，榫卯结构主要可以分为面面结合、连接点结合和三个构件结合三大类，图5所示为榫卯结构的分类与举例，展示了不同构件的连接方式。
图5 榫卯结构分类与举例
观察图5，可以猜想轿身的框架结构或许可以采用抱肩榫或综角榫的形式，将梁、柱、底座加工成为框架结构。在此基础上，在梁、柱上再做其它榫卯结构，逐步搭建出轿内的脚踏板、坐椅，以及墙、窗、门等部件。最后，轿顶一般为攒尖顶，取自古建筑中的各类亭式建筑的屋顶形式，如圆形攒尖式（无脊）、多边形攒尖式（有脊），以及盔顶等。轿顶与轿身相互映衬，将高雅与美观，浪漫与实用融于一体，形成了我国轿子特有的结构范式。
在明代历史上，万历年间的首辅张居正曾坐过一顶惊世骇俗的轿子，引起了后世的广泛关注。这是因为《明史·舆服志》记载明确记载：“在京三品以上得乘轿（景泰四年令）”。“文武官例应乘轿者，以四人舁 (yú) 之。违例乘轿及擅用八人者，奏闻（弘治七年令）”。这说明三品官以上才能坐轿，且最多不超过4人抬，而张居正张大人坐的却是32人抬的超豪华轿子。据王世贞《嘉靖以来首辅传》记载：
居正所坐步舆，则真定守钱普所创以供奉者。前为重轩，后为寝室，以便偃息。傍翼两庑，庑各一童子立，而左右侍为挥箑 (shà) 炷香，凡用卒三十二舁之。
从这段描述可知，张大人的轿子由真定知府钱普赠送。分前后两间，前面为客厅，后面为卧室，两侧各有一个小房子，分站两名童子侍奉，这顶大轿需要32名轿夫才能抬起。《明朝那些事》中估计其面积不低于五十平米，并提到轿子两旁还设有观景走廊。当年明月还强调说：“相信我，你没有看错，我也没有写错，关于这部分，我确定一定以及肯定。”
下面我们来理解一下五十平方有多大，普通面包车的长约4.4m，宽1.6m。由于明代官道约4m，我们猜想张大人的轿子宽就是面包车横着那么宽，约4.4m，然后以50平方除以4.4，再除以1.6，约为7，也就是说张大人的轿子大约是7辆面包车的面积，或者是两辆50座大巴车的面积，我实在觉得这太夸张了，或许张居正的轿子可以分前后室，但可能没有50平米。
也有人对张居正的32抬大轿持怀疑态度，如齐悦（见参考文献）就从资料来源、常理、明代官轿制度等几个方面推测张居正的32抬大轿是一个谣言。我心存疑惑的地方在于32抬大轿，轿夫应该怎样排列，才能相互之间不影响，又能疾步飞奔呢？这一问题在我看到描绘明朝皇帝拜陵的《出警入跸图》之后，我就觉得我的想象力还是太受限了，32抬大轿在明朝的存在基本可以确定无疑。
《出警入跸图》是一幅类似于《清明上河图》的长画卷，分《出警图》与《入跸图》，现藏于台北故宫博物院（期待祖国统一），画卷分别描绘的是明神宗万历皇帝朱翊钧（有争议）在宫廷侍卫的护送下，到京郊拜祭皇陵（出警），然后再坐船返回北京的情景（入跸），图中所展现的皇家交通工具令人大开眼界。其中就有一顶28抬大轿，如图6所示。
图6二十八人抬大步辇（来源：网络）
从外形上看，该轿为穹顶，四周环廊围绕。共有4根抬杠，每根抬杠前后各4人，可能是中间轿夫容易踩踏，因此中间两根抬杠前后各3人，因此共为28人。不过从对称角度看，32人为对称结构，如果历史上张居正真有一顶32抬的大轿，或许和这顶的形式相近。
有人说张居正如果有32人抬的大轿，在礼制上属于僭越，有欺君之罪。不过，明朝中期以后，自皇帝往下无不崇尚奢靡之风，依照朱元璋的规定，皇帝最多只能坐16人抬的大轿，已经是奢华至极了，但出警图中28人抬的大轿随处可见，这说明皇帝已经打破了礼制。有皇帝带头，臣下超标配轿，或许也就不足为怪了，况且明朝后期，轿夫多为力役（征用民力），这也在一定程度对超标官轿起到了推波助澜的作用。
除了大轿子，《出警入跸图》中还有更为豪华的交通工具“玉辂”（辂，大车也），张居正的轿子与这些庞然大物相比，就有些微不足道了。如图7所示的23匹马拉的华殿式大马辇，车顶竟然采用了勾连搭顶，建筑上这种屋顶可以极大的扩展空间，如图8所示。
图7 二十三匹马拉的华殿式大马辇（来源：网络）图8 勾连搭顶（来源：网络）
此外，还有轿子中的跑车“黄幔车舆”，这是由四匹马抬着的轿子，以马的奔跑代替人的行走，提高了轿子的机动性。
图9 黄幔车舆（来源：网络）
此外，还有大象拉着的“玉辂”，也称象辂，如图10所示。在我国古代，大象作为一种瑞兽，充当仪仗兵具有悠久的历史，至少可追溯至汉朝。明朝时期，仪象的使用更加广泛和频繁，《明史》卷六四《仪卫志》记载皇帝仪仗“虎豹各二，驯象六，分左右”。显然，由陆地上形体最大的动物——大象担当仪仗兵的皇家卫队为皇帝出行带来了最高规格的隆重与威严。
图10大象拉着的玉辂（来源：网络）
抛开不同规格的轿子所代表的乘坐者身份上的差距，仅从轿子的结构来看，形式各异的官轿均以榫卯结构为连接点，使零散的部件连接在一起，形成具有一定强度的承载结构，创造出结构在空间和形体上的连续转换，勾勒出一幅跌宕起伏、富丽堂皇的轿子画面。毫无疑问，在这一切的背后，力学原理始终伴随着轿子形式与结构演变的内在属性。
参考文献：
当年明月. 明朝那些事
轿子兴衰小史
https://www.sohu.com/a/332515425_120206266
八抬大轿算什么，三十二人抬的轿子见过吗？堪比今天的房车
https://www.wencang.com.cn/201906/28/142fe15471aa1d6b.html
齐悦. 关于张居正乘坐32人抬大轿的谣言. 文史杂志, 2018,198(06):118-121.
何孝荣. 明代公车禁令为何沦为一纸空文. 人民论坛, 2017, 000(002):142-144.
杨昏. "官轿"考据. 世界博览,2011(8):83.
张居正返乡：乘32人抬“巨无霸”轿子.
http://acad.cssn.cn/zgs/zgs_zw/201601/t20160127_2847414.shtml?COLLCC=2960001180&
来源：力学酒吧微信公众号（ID：Mechanics-Bar），作者：张伟伟 太原科技大学。
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