中国古建筑的生态属性

摘 要：本文从相关汉字发轫,探索中国古建筑以土木结构为主、人与生物和谐相处的生态属性.中国古建筑建立在中国这块生生不息的母体上,因地制宜、随类赋形、就地取材,通过对自然的意象仿生,创造了动静相生、无静不动的美学观念.生命体的活性结构,将“天人合一”充分体现于古建筑,使中国古建筑能抗灾应变千年屹立.同时本文论证了中国古建筑不是封闭系统,而是活性开放的“耗散结构”.

关 键 词：生态属性；土木结构；耗散结构

中国以迅捷的步伐跨入现代化社会的一大标志是截然改变了传统的居住环境与生活方式.现代建筑带给人们科学、合理、舒适的居住环境是显然的,但同时,我们也失去了很多.这犹如从一出生就喝牛奶成长的孩子,按现代科学养育法,的确可以养育出一个很健壮的儿童,但我们会反思母乳养育不可或缺的重要性,其不可替代的是：产生于母体的、活性的、具有一脉相承亲情的、原生态生命力的属性.当我们迁入现代化新居,回忆儿时随祖辈居住成长的过程时,则会感受到当下缺失的正是这些原生态的属性.

中国古代建筑构筑在华夏大地这块广袤的母体上,人生伊始,先民们就承受着母体滋养,学会就地取材,因地制宜,艰辛构筑,创造生活.从“有巢氏”时期南北方人民普遍的“巢居穴处”到“阴阳消长、五行生克”、“天人合一”的生态整体观念的形成,先民们在不断实践中,不断发现、不断思索、不断总结,他们既是工匠,又是哲人,他们的一切实践与思想都无不源于母体,他们的一切创造,无不具有母体所赐予的、原生态生命力的属性.

探索古建筑最具说明力的素材是实物,尽管越数千年而遗存的古建筑有限,但还是有充分的遗存显示出中国古建筑所具有的特质,本文试从以下几个层面来探索中国古建筑的生态属性.

一、从汉字看中国古建筑的生态属性

汉字作为世界文化史上唯一从古延续至今、形态一脉相承、从未中断、可以解读古籍的文化符号,其形、音、义都包含着极其丰富的文化信息.汉字通过象形、指事、形声、会意、转注、检测借这“六法”的独特造字方式,构成内圆外方的“方块”字,始终保持着一贯的完整体系、高度归纳的形象符号特质.因此,几千年来汉字的传承,创造了中华文化,奠基了东方文化,记载了中国文化思想与科学技术,使得中国历史传承有据可查,今人可以通过汉字研究古籍,通晓古人哲学思想、文化艺术、思维行为方式等.而汉字的书写,又是一种线性的造型符号艺术,从中我们可以对中国古代的社会形态有所发现.

汉字的创造是从“象形”的图画期开始的,“黄帝之史仓颉见鸟兽蹏迒之迹,知分理之可相别异也.初造书契,依类象形,故谓之文.”即使今天看来,从仰韶文化的刻划纹至殷商的甲骨文都具有十分生动的形象性与高度的归纳性,都是由图画浓缩归纳而成的符号集.因此,汉字的很多单字就具有很大的形象直感性以及使用过程中产生的多义性、转义性,我们从中可以有不少发现.

1.土木结构

汉字目前存用的以“木”字为部首的单字共有1012个,以“土”字部首的单字共有459个.这其中有相当多的单字是与建筑有关的.毫无疑义,这是中国古建筑以土木结构为主体的一个佐证.另外还有以“金”、“石”为部首的单字,其中也有相当多与建筑有关的单字.

首先,我们看“建筑”的“筑”,繁体为“築”,汉朝许慎《说文解字》曰：“擣也,从木筑声”,可见中国古建筑以木为本.“堂”字,“殿也,从土尚声.”古代的殿堂必须夯土为高层台阶.《流沙河认字》中说“构”字：“繁体的‘構’字最早没有木旁,只有右旁,象屋構形.等構架上钉椽条,椽条上布盖瓦,屋顶就完工了.设想完工前从空中俯瞰,構架之形正与篆文構的右旁相像.構造,结構,構成,诸词由此生成.構架两排互相交合成棚.”又如“基”,《说文解字》说：“牆,始也.从土其声.”“城”,《说文解字》说：“以盛民也.从土从成,成亦声.”“壁”,《说文解字》说：“垣也,从土辟声.”“壇”,《说文解字》说：“祭场也,从土宣声.”“柱”,《说文解字》说：“楹也,从木主声.”“枢”,《说文解字》说：“户框也,从木区声.”“楼”,《说文解字》说：“重屋也,从木娄声.”“栅”,“说文解字”以“编竖木”释之.又,从《流沙河认字》解读“极”字很有形象想象力!“极是屋梁最高那一根.瓦盖平房,坐大厅中,仰面可见.屋上横梁好几根,最高也最粗巨最中间那一根,才名极,或称栋,极字繁体作桎,从木亟声.因为极在最高处,所以皇帝即位谓之登极.”正是以土木结构为主的中国古建筑方始引申出众多的以“木”、“土”部首归类建筑的字与词.

2.从汉字看“以人为本”的古建筑

古代的“穴”字,《说文解字》曰：“敝也,从宀人在屋下等”再看“容”字,“盛也,从宀谷,古文容从公.”一个“安”字,解读得更有性格：“静也,从女在宀下.”从这些例举的文字参照半坡遗址仰韶文化房屋遗迹来看,先民最初的穴居或半穴居等方式,是以人为本的,以人的生活活动尺度为建筑的基本数据的.而从“容”字、繁体“傘”字来看,均能感悟到是南北方不同的大型建筑的构架,仅存的唐代建筑佛光殿的顶层还能看到人字型棵架这种典型的唐代构架.

3.从汉字看古建筑中的人与生物的和谐相处

人类最早驯服的动物,恰恰是人类最危险恐怖的动物——狼,驯服的狼被称作犬,《说文解字》日：“天大地大人亦大,故大象人形.”犬很早就成为人类家属中重要的一员,帮助人类狩猎、护家园,始终跟随着主人.因此“大”上加一点,是指事,犹如“王”的腰侧加一点为“玉”,因为古代王者才能佩玉.“王”,董仲舒曰：“三画而连其中谓之王,三者天地人也,而参通之者王也.”《说文解字》曰：“王,天下所归,往也.”由此也可以推溯,犬早就是人类的助手与宠物.而其它家畜则是养在家中与人共处的,典型的是“家”字,可见先民的猪是养在家中的.“牢”字,可见牛也是圈养的,“窠”,燕子每年春天来筑巢,就在家家屋檐下.直到现在,古建筑里总是聚居着燕子、蝙蝠、鼠类等动物,墙上蔓生藤类、苔藓,屋顶长出苍耳等杂草,生物会寻找最适宜其生存与生息繁衍的场所,古建筑的土木结构的生态属性让人与其他生物千年共居,和谐相处.二、中国古建筑的因地制宜、随类赋形、就地取材

窑洞是先民开创延续至今的因地制宜、随类赋形、就地取材的居所典型.因为窑洞是最简捷有效的因地制宜的产品,有很显著的实用价值,有与环境融为一体的生态活性,因此被延续至今.半坡遗存仰韶文化穴居、半穴居或地面居所的形象完全可归纳为一个“穴”字.而后来地面居室皆用土墙,是以木围,夯土为墙,因此《说文解字》解说“栽”字是：“筑墙长板也.”“斡”：“筑墙耑木也.”即以木板、木条围栏,中夯以土为墙,巧妙地因地取材,保持生态加以重构,后来扩大为城为国,最初均是以此法构筑城墙,框定疆域.先民又重厚葬,“事死如事生”,盛行于汉的“黄肠题凑”,也是依山取材以大量凿为方柱的柏木堆垒成的框形结构为墓室.建筑上也使用大量木材于宫殿,杜牧在《阿房宫赋》中说：“六王毕,四海一,蜀山兀,阿房出.”即是大量以木结构为主的古代宫殿的写照.“宫”字即宫殿的立面图,一个繁体的“华”——“華”,就是宫殿斗拱重叠繁复的结构图.

北方顺应气候干燥少雨等自然条件,选择“穴居”,南方潮湿多雨多涝则选择“巢居”.河姆渡及良渚文化遗存有大量烤焦的木栏条,可考证早期干栏式离地构架的房屋,以避虫兽及洪水.西南地区先民选择洞居,一“宕”字,《说文解字》说是“洞屋从宀”,应是以石质山洞为屋.而东北地区选择“干打垒”,云南多“竹楼”.迄今贵州山区以当地石板为瓦铺设屋顶.而陶都宜兴以烧制多余的瓮甏为墙,皆因地制宜,就地取材,巧用地脉生态,尽使得其所哉!

三、中国古建筑的仿生属性

我们的祖先,具有强烈的崇尚自然、敬畏天地、遵循四时、融和万物的意识,企求“天地与我并存,万物与我为一”（《庄子·齐物论》）以至于“天人合一”的境界.风水堪舆术数文化是中国先民对自然环境认识的总和,是对生存活动与居住建筑的行为指导.

由于崇尚自然,天地万物、日月星辰、山川风云使古人“仰则观象于天,俯则观法于地,观鸟兽之文与地之宜,近取诸身,远取诸物等”,这种长期的观察与思辨,遂使诸子百家争鸣,于是“法天象地”摹拟模仿各类生态成为中国最初最原始的科学实践的萌芽.因而古人“见飞蓬转而知为车”,鲁班被齿草啮而创锯,华陀仿五禽戏而强身,诸葛见炊烟起而创孔明灯.

1.中国古建筑中意象的仿生

《老子》的“有无相生,难易相成,长短相较,高下相倾,音声相和,前后相随”以至“大音希声,大象无形.大巧若拙,大辩若讷”,逾经二千余年文化实践与思辨,几乎成为中国人文化审美境界的圭臬.艺术行为中自觉不自觉地“知其白,守其黑”、“知其雄,守其雌”,于是石涛说：“黑无白不立,白无黑不显”,画山水“既要有天马腾空之劲,也要有老僧补纳之沉静”,用笔就求“无往不复,无垂不缩”,于是“静若处子,动若脱兔”,相反相成,一阴一阳,成为中国人审美之“道”.中国古建筑,尤其是殿宇建筑,房顶成为一大庄严法相,无论硬山、悬山、歇山、卷棚、庑殿、十字脊、勾连卷、四角攒尖、圆形攒顶虽然变化有别,但总体显示的是庄严、凝重、恢宏、压抑.而中国的美学观念,却偏在这沉重压抑中寻求超脱、飞动、奋发、飘逸,在沉重的古建筑中给人印象最新鲜的却是飞檐之美,房檐无论水戗发戗、老戗发戗、嫩戗发戗,无不脱颖而出,飘然而动,跃跃欲飞.所谓“飞檐”,正如《诗经》、《斯干》篇所描绘周宣王宫殿的“如跂斯翼,如矢斯棘,如鸟斯革,如晕斯飞”,完全是模仿飞鸟的各种动态,打破建筑的沉重冷寂,使静中见动,动因静生,动静相生,无静不动,展示出一派生命跃动之美,这是二千八百年前的仿生审美观念,古代建筑一脉传承,以至到唐朝李白歌咏道：“檐飞宛溪水,窗落敬亭山.”

以青龙、白虎、朱雀、玄龟配附建筑象征四方,也仅是意象的仿生,而故宫及一些宗庙建筑,配以飞龙缠柱,尤其以山西晋祠殿柱饰以木雕蟠龙,狞厉张扬,盘睨磅礴,“如翠斯飞”.华表则附以云纹、水火山石风雷纹,屋脊屋檐上雕塑以龙、凤、蛇、雀、麒麟以至仙人,无不振翅欲飞,飘飘欲仙,屋脊尤以山西大同上华严寺以硕大琉璃龙塑为鸱吻,展示出生态化的无静不动之美.

古建筑因为以木结构为主,“木生火”,为规避火灾等,则寻其反称,很多结构名称就趋水,如屋顶装置就叫“藻井”,以避免火.宁波全国最大藏书楼,就取名“天一阁”,源于“天一生水”,取自自然生态.立意体现《易》中所说的“一阴一阳之谓道”的哲理.意象成为中国美学一大特色.

2.中国古建筑中的结构仿生

2012年7月,北京遭遇61年未见大暴雨,地下排水系统受到检验并引起责询.相对建造600余年的北京故宫、北海团城等古建筑,自建筑以来未见暴雨积水记载,迄今保持着良好的排水系统与排水效果.

据相关研究,故宫、北海团城排水首先是因地制宜、因势利导.如故宫占地72公顷,宏构鳞建、连檐接栋,而排水充分利用自然坡降打造了干支分明、脉络纵横、明暗层次有纲有目的排水系统,布有干沟、支线、涵洞、沟眼等排水设施.

故宫内排水以东西方向为支线,排人南北方向干沟,再导入金水河,汇入护城河.整个系统有整体趋势,又有局部的处理.如各院落地面多留有“泛水”,即预先确定的庭院水流落差坡度.而正中南北走向的御道或甬道,其断面呈“熊背”式样,雨水落地即顺坡流入墙边古槽明沟,明沟遇有台阶或建筑,则从“沟眼”穿过,或直接通过“钱眼”汇入暗沟,而后依次流入支线,再人干沟排入金水河.除了排水干渠外,故宫各主街内还布置有纵横如蛛网的二级排水沟以及各小巷内的排水沟.

这样整体有序的排水系统犹如人体的经络系统,或确切地说与人体的血液血管系统如出一辙,人体血液输出由主动脉到各部位大动脉再到肢体小动脉,再进入毛细血管,而全身遍布毛细血管.故宫排水系统又如一棵树倒置的根脉结构.寻求“天人合一”智慧的古人,营造故宫已是“上映天象,下合风水”,因此凡有营造皆合乎生态.

北海团城凡遇大雨,则雨过地湿不生径流,奇妙的是,除供人行走部分路径外,大部分地区铺以倒梯形青砖,如毛孔遍布人体,青砖又分两种,一种上表面有致密层铺于城西北,另一种较小,砖内多气孔,吸水性强,铺于城南,减少了地面蒸发面积.砖底部有沟槽导水,进入涵洞,利长期蓄水.另一重要排水装置是渗排涵洞,涵洞深埋,其壁及底部均铺青砖,利于与地下水相互渗透,它的转折处设雨水口,便于清淤和地下通风,深埋的涵洞,有助于提高土壤表层地温,雨季涵洞内积留的雨水渗入土地,旱季地下水渗入涵洞,涵洞内水易于流动,使团城内水源易于交流补充.因此也造就了团城内松柏古树宜于生成,数百年青翠葱笼的环境.这种结构几乎就是人体的毛细血管汇合成微静脉,到小静脉,管壁已有完整平滑肌层,平滑肌的舒缩,改变了血管的口径和血流的阻力,被称为毛细血管后阻力血管,使60-70%循环血得以容纳,又命名为容量血管,最后构成完整的动脉到静脉的血管循环系统,使人体得到滋养,可见中国古建筑中“天人合一”几乎无处不在.

能抗震防灾应变驱害是中国古建筑的一大智慧相,尤其在抗震上,优秀的古建筑大都毁于兵火等人为灾难,因为中国五千年历史几乎是一部战乱史,又如三武一宗灭佛等,使土木结构的宗庙古建筑损毁殆净,而地震类自然灾害却并未对古建筑造成毁灭性打击.例迄今一千五百年建于北魏的悬空寺及应县木塔、大同上下华严寺、迄今一千三百余年的唐筑的大小雁塔、佛光寺及独乐寺观音阁等.有一说法称明万历年间关中大地震（八级）使小雁塔中裂一尺余,而后来的地震却使小雁塔复合,裂缝变小,而小雁塔仅是以青砖与黄泥浆砌筑的土塔,却能经受大小七十余次地震.综合看,中国古建筑能抗震应变大致有以下几个合乎生态的特性：

（1）整体如生命体的活性结构

中国古建筑结构规则对称、简洁,布局主次有序,层次变化节律分明.这就使外界冲击传力明确,而建筑地基（或称台基）被业内人士称之为“整体浮筏式基础”,犹如大筏负载浮于惊涛骇浪,典型的如福建建于沼泽淤泥上的方型土楼——漳州和贵楼.这种札于根基又独立主体的结构犹如巨舟,当然能“任凭风浪起,稳坐钓鱼台”.

（2）人体骨骼般的梁柱结构

梁柱的整体构架以抬梁式构造为主,垂直立柱构成及上小下大的稳定结构,而如悬空寺立柱的对大屋顶预应力的利用,更增加稳定性.这犹如人体的脊椎与四肢的骨骼结构.尤其是中国建筑最具特征的全体的榫卯结构,使建筑成为一个活性的具有刚性承载力又具有生命的柔韧性与弹性的框架结体,往往大地震使建筑物产生晃动变形,但然后又会反弹为原状,具有独特的活性应变能力,合乎老子“至柔克至刚”的哲理思想,是古人对生命力的认知而后衍生于建筑.

（3）肌腱连体的斗拱结构

“廊腰缦回,檐牙高啄；各抱地势,钩心斗角”正是杜牧在《阿房宫赋》中描述的斗拱,斗拱是中国古建筑特有的结构体.历史实践证明：凡带斗拱的建筑（如大同华严寺、蓟县独乐寺观音阁等）均有极好的抗震效果,这种水平构件牵制为整体的结构体,犹如人体的肌腱组织,不但起到承重作用而且能依次递减强震等外来的冲击波,起到“减震器”作用,犹如肌肉对人体的保护与缓冲一般.

（4）闭合的向心力结体

典型的如晋祠内明显向内倾斜的立柱,重心向中心倾斜,增加结构凝聚力与稳定性,加上柱石、侧脚等应用,降低了建筑重心,柱顶、柱脚则与阑额、地袱环环相扣,使建筑骨架加上厚实内倾的墙体,构成固若金汤般相互呼应的整体.

中国古建筑的抗震智慧是全方位多方面的,是建立在“天下之至柔,驰骋天下之至坚.骨弱筋柔而握固”的哲理思想上对生命体的认识与感悟,而后应用到建筑实践中来的.四、从耗散结构看中国古建筑

比利时布鲁塞尔学派著名的统计物理学家、被誉为现代热力学的奠基人普里高津创立了耗散结构理论,并因此荣获1977年诺贝尔化学奖,这是继牛顿的经典力学、爱因斯坦相对论、玻尔·海森堡的量子力学三块近代自然科学史上的丰碑后,树立起来的第四块丰碑.

简言之,耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出来的.普利高津指出：一个远离平衡的开放系统,在外界条件变化达到某一特定阈值时,量变可能引起质变,系统通过不断与外界交换能量与物质,就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态.这种远离平衡态的稳定的、有序的结构被普利高津称之为“耗散结构”.

耗散结构是在远离平衡区的非线性系统中所产生的一种稳定化的自组织结构.在一个非平衡系统内有许多变化着的因素,它们相互联系、相互制约,并决定着系统的可能状态和可能演变的方向.

一个典型的耗散结构的形成与维持至少需要具备三个基本条件：

一是系统必须是开放系统,孤立系统和封闭系统都不可能产生耗散结构.

二是系统必须处于远离平衡的非线性区,在平衡区或衡区都不可能从一种有序走向另一更为高级的有序.

三是系统中必须有某些非线性动力学过程,如正负反馈机制等,正是这种非线性相互作用使得系统内各要素之间产生协同动作和相干效应,从而使得系统从杂乱无章变为井然有序.

而中国古建筑无论群体或单个,例故宫这一大建筑群到仅存的单体的悬空寺,从概念到形式给人们的印象都是一个封闭系统或孤立系统,这是因为一个延续数千年的封建帝国及其闭关锁国的政治取向及由此而形成的封闭的国民性而给人下的一个定义,这个定义就是：封闭性、求同性、直观性、超稳定性、亚节奏性被认为是中国文化特质,似乎囊括了中国文化的一切,于是中国古建筑在普遍观念中是一个封闭系统与孤立系统.

其实恰恰相反!首先“天人合一”的总体观念决定了中国古建筑对天时、地利、人和这自然环境和人文环境的充分考量,故宫就是上映紫微、北斗、二十八宿天象,下合坐北、朝南、靠山、傍湖、活水流径一个充分优越自然环境的选择,六百余年来历经了各种自然灾害与战乱侵袭,虽然代有修葺,但所依凭的还是自身所打造的内外充分交流的活性的结体（上述故宫排水功能只是内外交流的一个案例）.如悬空寺全部木结构的建筑,取材就是恒山自产的铁木,加以桐油浸泡.全寺仅凭27根打入山体的横梁,这27根横梁使用了榫部楔入时的膨胀效应,使横梁与山体融为一体,而又充分地利用了预应力效果,承受整体重压.以至目前每天有成千上万游客攀爬,其整体的榫卯结构构成了活性的应变效应,经历一千五百年的各种地质灾害而能与环境不断交换能量与物质构成新的有序状态而屹立至今.从而印证了普利高津的重要的“自组织”理论.

普利高津指出：“自然界中的组织不应也不能通过管理得维持；秩序只有通过自组织才能维持.自组织系统能够适应普遍的环境,即系统以热力学响应对环境中的变化作出反应,此种响应使系统变得异常地柔韧且鲁棒,以抗衡外部的扰动.”虽然热力学第二定律的含义是所有能量转化都是不可逆的,即熵不断增长,达到最大值时就意味着能量耗尽、系统毁坏.“自组织”活动使物质产生“负熵”以不断抵御熵的增长.

由此简单论证,可以说中国古建筑本质上是一个开放系统,是一个活性系统,是中国特色的耗散结构,因为“道法自然”,可以说中国古建筑的生态属性是建立在母体原生态生命体上的文化意识与科技的结晶.