藏文科普 和县文昌塔斜而未倒之谜

/刘晨（合肥工业大学）

本文来自《知识就是力量》杂志

文昌塔的前世今生

和县文昌安徽文昌塔（摄影：刘晨）

文昌塔矗立在和县横江与德胜河之间。关于这座塔的来历，据和县《文昌塔记》的记载，当时的古人信仰风水，认为和县的风水不好，导致文风不振和施不上朝.他们希望这座塔建成后，能够振兴和县的文风。使其繁荣。据记载，建塔时不倾斜，但不知为何，也不知从何时开始。文昌塔开始由南向北倾斜，倾角很大，才形成了现在的样子。

塔为何倾斜

塔倾斜的主要原因是由于斜塔的地理和地质结构。斜塔下一般有数层不同材质的土层，各种软粉砂沉积物和极软粘土交替形成，造成地基不平整，土层松软。由于由粘土和沙子组成的地基难以平衡地承受重达数吨的塔身，地面下沉，造成地面沉降的累积效应，塔开始向软土方向倾斜。

斜塔不倒的奥秘

我们可以从斜塔的结构和建筑材料两方面来简单分析一下原因。

众所周知，物体结构的稳定性取决于三个方面：重心位置、支撑面的大小和结构的形状。根据物理学知识：“如果从重心引出的重垂线通过支点或在物体底部的支撑面内，物体就不会下落。”把斜塔想象成一个长方体，把塔底看成一个平衡点，把重心看成是力的作用点。当长方体（斜塔）倾斜角度较小时，重垂线仍在物体底部的支撑面上，长方体（斜塔）不会倒下；当长方体（斜塔）倾斜至重垂线与斜线重合时，“重垂线过支点”时，长方体（斜塔）不会倒下；而当长方体（斜塔）的倾角大到重垂线通过支点时，长方体（斜塔）就会轰然倒下。

其实这里涉及到两方面的知识：一是杠杆原理，二是平衡原理。由于倾斜角度小，作用点到平衡点的力矩很小，塔的平衡没有被破坏，所以斜塔不会倒塌。

从科学的角度来看，一个物体的结构强度是由三个因素决定的：结构的形状、使用的材料和连接方式。和县斜塔为砖木结构，每层外墙均用砖砌成。中国其他斜塔也有类似情况。由此可见，斜塔之所以没有倒塌，可能是因为石砖之间的结合极为巧妙，有效防止了塔身倾斜造成的断裂。

古代先民在建造塔楼时，采用了非常成熟优秀的建造和配套技术。从塔身砖墙外露部分看，砖的规格基本相同，砌体搭配合理，使塔身保持了较高的整体强度和优良的结构。这种成熟的砌筑方法将塔的上、下、内、外墙连接成一个整体，形成套筒结构，相当于内塔接外塔。这种施工连接方式有效地增强了塔体的结构强度，在一定程度上防止了塔体可能发生的倒塌。

另外，塔斜而不倒，应该也与塔所用的建筑材料有很大关系。古时修石塔时，用大米熬成很稠的粥，再与石灰、沙子按一定比例混合制成砖。这种古老的粘结材料非常坚固，使得粘结强度比现代水泥砂浆还要强，其韧性接近现代钢筋混凝土。有了这种极好的粘合剂，同时运用精湛的古代砌砖技艺，使整座塔浑然一体。此外，随着施工时间的推移，这种粘合剂会越来越牢固，因此成为斜塔的建筑。主要原因之一。