歌曲李谷一难忘今宵:【世博中的科学传奇】之凝固的乐章（上）

by 赵致真
建筑是最基本的人类活动和最直观的文明符号。诚然“罗马不是一天建成的”，千百代祖先用日积月累的添砖加瓦，改变着大地的面貌和天际的形状。
歌德的名言说“建筑是凝固的音乐”，那些年湮代远的遗址和遗迹仍在吟唱着古老的神曲，与日俱新的华屋和广厦则谱写着当代的浩歌。回首一百五十多年世博会，我们可能错乱了每届五光十色的展品，但却不会混淆那些独树一帜的世博会建筑，它们是时代最生动的音符和最真实的旋律。
1851年伦敦世博会水晶宫
1851年伦敦世博会留给后人的第一印象，无疑是横空出世的水晶宫。这座“玻璃房子”原本为了容纳五大洲14000家厂商送展的10万多件“珍宝”，没料到自身却成了头号的“展品”和最大的“珍宝”，让人不由重新解读中国成语“买椟还珠”。尽管水晶宫早已经不复存在，但全世界的教科书都将它尊为现代建筑的开山之作，“一切始于世博会”的放言由此再度得到了验证。
1849年11月17日“伦敦新闻画报”刊登帕克斯顿的女儿站在王莲叶上
帕克斯顿在吸墨纸上画下的水晶宫草图
其实水晶宫的诞生是一个很玄的“小概率事件”。当英国1850年2月宣布从海德公园辟出18英亩土地修建世博会展馆，整个欧洲的建筑师都摩拳擦掌，争试一纸。参赛的设计方案达245个，可惜全都流于“纸上谈兵”。建筑委员会最后不得不自己动手，设计了一个直径200英尺铁皮穹顶的砖石结构建筑。但无论造价、工期和形象都同样受到公众的强烈质疑。帕克斯顿是在距世博会开幕不到一年的“紧急关头”才最后“出手”的。这位温德郡公爵花园的首席园艺师善于向大自然学习，他曾让女儿安妮站在硕大的王莲叶子上，纵横交错的茎脉能够承受超常的负荷，使帕克斯顿深受启发。他在查兹沃斯庄园建造的大型玻璃温室“肋拱结构”就成功应用了“仿生学”。得知世博会建筑的困境后，帕克斯顿灵光突现，何不“照猫画虎”建造一座放大的“玻璃暖房”？他把草图顺手勾画在一张吸墨纸上，这便是水晶宫最早的孕育。按照建筑委员会要求，帕克斯顿9天内完成了正式设计方案，前往伦敦的火车上巧遇“铁路之父”史蒂芬逊之子罗伯特·史蒂芬逊，这位建筑委员会成员对帕克斯顿的方案“见善若惊”并鼎力推荐。7月6日的“伦敦新闻画报”又刊载了帕克斯顿的图纸，赢得公众一片喝彩。“大穹顶”方案主要设计者布鲁奈尔坦荡地说：“提倡公开透明，防止暗箱操作，世上的好东西会比现在多100倍。”这位工程界巨匠不仅在评审会上收回委员会的作品，还亲自为帕克斯顿测量了海德公园大榆树的高度并作出其他辅助设计。
1851年伦敦世博会水晶宫起吊拱顶
1851年伦敦世博会水晶宫屋顶施工
水晶宫长1851英尺，与世博会开幕年代相合。宽456英尺，拱顶高108英尺，将枝叶参天的3棵老榆树呵护其中。这是第一个标准预制件装配起来的大型建筑，共用掉铸铁和锻铁4000多吨；玻璃400吨，90万平方英尺；木材60万立方英尺。3300根铸铁管用螺栓连接成1060根柱子，植根于水泥地基，托举起整个殿堂。锻铁铆合而成的353个桁梁最大跨度72英尺。木框镶嵌的屋顶玻璃每块长49英寸，宽10英寸，厚0.125英寸。一列列排成平行的山脊状，望去像洗衣板上的齿棱。水晶宫地界从西到东有8英尺高差，工程师们用天文学会最精密的仪器测量并确保每根柱子和重力方向一致。大小蒸汽机开足马力，把海德公园变成了喧腾的工地。帕克斯顿十分注意对公众进行“科普”，通过“一滴水的旅程”，阐述下雨和馆内结露是如何流进屋顶玻璃框的水槽，再汇入兼做“下水道”的空心铁柱；通过2根鹅毛笔管能支撑28磅重量的演示，说明为什么“空心”具有更好的机械性能。通过不同长宽比例的对照，讲解为什么玻璃框越窄越能抗击冰雹。从1850年6月破土到1851年1月竣工，水晶宫创造了世界建筑史上的速度奇迹。有人曾预言这个“轻薄之物”会在大风中像纸牌一样被吹得四散而去。6月16日伦敦恰遇风暴袭击而水晶宫却安然无恙。世博会闭幕式上，93224人挤满了大厅和二楼长廊的每寸空间，水晶宫经受了最大的负荷考验。为表彰建造者的功勋，帕克斯顿和委员会主席库比特及工程师福克斯1851年10月被封为骑士。伦敦世博会闭幕后，水晶宫迁移扩建到南郊辛登汉，成为英国重要的文体和展览中心，直到1936年遭大火焚毁。1853年都柏林世博会展馆和纽约世博会展馆都是水晶宫的依样葫芦，“玻璃暖房”也成了许多教堂、车站、百货公司争相效尤的样板。如今重建水晶宫的呼声日益高涨，英国人不愿失去一个民族的集体记忆。
1851年伦敦世博会水晶宫展区分布图
原图请点击这里(赵老师自己翻译的水晶宫详细布局，推荐）
1851年伦敦世博会闭幕式
许多古罗马建筑得以留存至今，其中的重要秘密是使用了水泥。从4世纪到17世纪的一千多年间水泥似乎失传，后来才被“重新发明”。1851年伦敦世博会上，波特兰水泥已经誉满五洲。这种硅酸盐粉末经过水化反应就从一滩稀泥变成了“人造石头”，使建筑具有了空前的可塑性。然而水泥“抗压”却不“抗拉”。1855年巴黎世博会上，法国工程师拉姆波特展出了一条小巧的水泥船，2英寸厚的壳体中布满网状铁丝。这是“钢筋水泥”最早的亮相，可惜只有英国海军用他的技术在土伦港修建一座浮标。到了1867年巴黎世博会，法国园艺师莫尼尔展出了一只铁丝骨架的水泥花盆，此后“手笔”越来越大，直到承建“铁水泥”房屋和桥梁。钢铁具有极强的“抗拉”性能，正好消除了水泥的“软肋”，实现了完美的优势互补。没有钢筋水泥的发明就没有现代高层楼房和大跨度场馆。
1855年巴黎世博会拉姆波特展出的水泥船
一个关于“安全电梯”的传奇故事几乎全世界都耳熟能详。1853年纽约世博会上，美国工程师奥迪斯当着围观的人群在半空中砍断“电梯”的缆绳，他立足的平台并没有变成“自由落体”，而是几乎在瞬间便嘎然停住。因为当悬索失去张力后，弹簧便自动释放插栓，卡住了两边导轨的齿条。这次惊险表演让奥迪斯一举成名并从此迅速发迹。而鲜为人知的是，早在1851年伦敦世博会上，英国工程师福德瑞尼尔已经发明了“矿井安全升降机”。那时的矿难事故居高不下，采煤工人乘坐的“罐笼”经常坠毁，福德瑞尼尔成功解决了缆绳断裂时轿厢的自动悬停问题，原理和奥迪斯两年后的当众表演并无二致，区别不过是一个在地平线下，一个在地平线上。《泰利斯水晶宫史话》十分慨叹地说：“千万参观者竟然对这个安全升降机视若无睹……其实它最配得上救世桂冠。”福德瑞尼尔捷足先登却寂寂无闻，奥迪斯晚来一步却红遍全球，除了利用世博会“大秀台”进行自我推销的本领，更重要的也许是奥迪斯“志在登天”而福德瑞尼尔“思在入地”，社会需求的潮流带来了二者命运的“天地之别”。人类的建筑因电梯的发明而陡然长高了，没有快捷的“垂直交通”就没有摩天大楼。不过奥迪斯当年展出的“电梯”只能叫升降机，因为使用的动力是蒸汽机，压根与电沾不上边。
1853年纽约世博会奥迪斯当众表演砍断升降机缆绳
1851年伦敦世博会福德瑞尼尔的安全升降机模型
伫立在纽约港口的“自由女神”是法国人民为祝贺美国独立100周年而赠送的大礼，由于经费等原因未如期完成，1876年费城世博会上只能展出一只高42英尺的手臂。人们可以花25美分登上火炬顶盘眺望，“自由女神”总算“部分”地赶上了参加美国百年独立纪念。1878年巴黎世博会上，刚刚完成的“自由女神”头部在特洛卡蒂诺宫展出，游人纷纷爬进她高大的华冠，从25个窗户中纵览展区。“自由女神”在两次世博会上分段现身，引起世界更多关注和期待。1883年，自由女神在巴黎进行了“试安装”。1886年10月28日，克利夫兰总统亲自主持揭幕仪式，迎接“自由女神”在纽约港安家落户。外壳用6万磅铜制成，内有25万磅钢材做支撑。设计者巴托尔迪一夜间成了驰名全球的建筑师。许多同行且羡且嫉，说巴托尔迪的专业水准和获得的荣誉并不相称，但又都承认他对机遇的把握。早在苏伊士运河竣工前巴托尔迪便产生过宏伟构想，在入口处树立一座高耸的灯塔，造型为古罗马“自由女神”。他曾于1867年和1869年两度游说埃及国王却未能成功，但巴托尔迪终于没有错过美国独立100周年的历史契机。著名工程师埃菲尔为自由女神进行了内部结构设计。自由女神是第一个使用电弧光的灯塔。经过漫长海上漂泊的移民们来到“新大陆”总会第一眼看到这尊仪态万方的铜像，“自由女神”成了美国的标记和象征。
1876年费城世博会展出的自由女神手臂
1878年巴黎世博会展出的自由女神头部
自由女神结构图
1889年巴黎世博会留给人类的不朽遗产，莫过于刺破青天的埃菲尔铁塔了。为纪念法国大革命100周年并激扬“第三共和”的民气，组委会计划在战神广场修建一座高300米，正方形底边长度125米的铁塔，因此设计大赛是在既定框框里的“命题作文”。应征方案有照亮巴黎的摩天灯塔，有普降甘霖的高空喷头，还有展示法国革命威力的巨大断头台。1886年埃菲尔和下属工程师科其林、诺古伊尔的设计从107个候选者中胜出。
儒勒·伯尔戴斯为1889巴黎世博会设计的灯塔 埃菲尔铁塔设计草图
埃菲尔铁塔1887年1月26日动工，1889年3月31日告竣，用7200吨锻铁建造，总重量10100吨。250万个铆钉凭着冷却后的收缩力量将18000多个部件紧固在一起，精确度达到毫米级。由于北面和东面的脚墩处于古塞纳河汊，15米深的基础低于地下水位，富有建桥经验的埃菲尔采用了压缩空气排除淤泥的“沉箱法”。当57米的第一层平台建成后，地面十多台蒸汽机和吊车也随之“升迁”到“楼上”。有位资深数学家言之凿凿告诉媒体，铁塔建到221米时将被自身压垮，还有人断言铁塔将被大风吹倒。埃菲尔告诉公众，铁的“强度重量比”远远大于石头和木材，铁塔“露骨”的结构经过严格的非线函数和微分方程计算，留有足够的“安全储备”。铁塔底部拱门并不承重只起装饰作用。大风中塔尖会轻微摆动，幅度约6至7厘米。酷暑季节铁塔阴阳面温差带来不同的膨胀度，会使塔尖如同一个相反的“向日葵”，从早到晚画出一个长径18厘米的椭圆。埃菲尔铁塔重达万吨，但看上却亭亭玉立甚至轻巧玲珑，巴黎人亲切的称她为“铁女郎”，这并非一种错觉。计算表明，如果将塔身的铁全部融化铺在4只脚墩之间的地面上，高度只有6厘米。如果设想以铁塔四脚的外接圆为底做一个等高圆柱形容器，其中的空气重量将超过铁塔。这座顶天立地的A字形“镂空雕塑”是当年世界最高的建筑，成为工业发展的凯歌和科技进步的“铁证”。
关于埃菲尔的漫画1
关于埃菲尔的漫画2
很少有人提及埃菲尔铁塔早先曾想“投靠”1888年巴塞罗那世博会但遭到拒绝。不能怨西班牙人“有眼无珠”，埃菲尔铁塔在法国也曾被同胞视为“眼钉肉刺”。小仲马、莫泊桑、贾尼耶、科珀……一个个如雷贯耳的名字联合签署了抗议声明，用最刻薄的语言将埃菲尔铁塔比作亵渎法国文化的“大烟筒”，污损巴黎形象的“大墨点”。埃菲尔仅以工程师的朴素语言进行回应，并专心致志于埋头苦干。1889年3月31日的落成典礼上，埃菲尔徒步登上铁塔的1710个台阶，把法国国旗凌空高挂在“巴黎之桅”上。世博会期间共有200万人登上埃菲尔铁塔。美国发明家爱迪生9月11日在留言薄上写道“埃菲尔先生作为勇敢的工程师，建造了现代工程伟大的、独创的典范。”
建造中的埃菲尔铁塔
埃菲尔在铁塔顶部科学实验室
按照巴黎市政府和埃菲尔签订的20年合同，铁塔将于1909年拆除。但此时的巴黎已经不能没有埃菲尔铁塔。除了纪念性意义，塔上的无线电报中心使法国海军拥有世界最先进的通讯手段，在“马恩河会战”中耳聪目明。此后埃菲尔铁塔大量截获了德军机密情报，包括破获著名的玛塔·哈里间谍案。当埃菲尔受巴拿马运河官司牵累后退出公司经营而致力科研，在铁塔上建起了空气动力和气象观测的高空实验室。1910年5月23日埃菲尔铁塔开始正点报时，夜间信号覆盖5200多公里，使全世界时间同步得以实现。沃尔夫通过测试塔顶和塔底不同的辐射强度发现了宇宙线。此后埃菲尔铁塔成为最早的广播和电视发射台。正是凭着“天生丽质”和忠诚服务，让埃菲尔铁塔在“寿限已到”时能“将功赎身”，最终变成法国人民的掌上明珠。1944年德国战败后，希特勒曾下令巴黎城防司令肖尔梯兹炸毁埃菲尔铁塔，所幸这位纳粹将领良心发现抗命不从，倘若换了他的前辈——火烧圆明园的八国联军元帅瓦德西，埃菲尔铁塔和卢浮宫等文化瑰宝便统统在劫难逃了。
二战期间纳粹占领巴黎
1893年芝加哥世博会并没有留下特别的标志性建筑，但却对一个时代的建筑风格和潮流产生了深远影响。组委会从美国东部西部各挑选5名最杰出的建筑师，由伯纳姆领衔挂帅组成精英团队，把世博会展区规划成杰克逊公园里的一座缩微城市。中心广场、主体雕塑、喷泉泻湖、林荫大道，最引人注目的是所有展馆统一按“新古典主义”标准修建，外观涂饰成白色。不仅为了营造庄严典雅的气氛，还因为第一次完全使用电灯照明，白色更能显示反光的效果。世博会结束后，“白城”未来得及拆除便毁于大火，但“新古典主义”的梦想却由此燎原。1897年田纳西世博会的主建筑是原模原样复制的希腊帕提农神庙，纳什维尔从此以“南方雅典”自诩。1898年奥马哈世博会场馆完全按“文艺复兴风格”建造，色调统一为“象牙白”和灰绿屋顶，也被称为“白城”。直到1915年旧金山世博会上“新古典主义”仍风头不减，展馆清一色古希腊罗马风格并以“圆顶城”闻名。这一时期“城市美化运动”席卷美国，主要推手正是伯纳姆。从芝加哥到美国各大城市的公共建筑和总体规划无不打上“白城”的烙印。1901年改造华盛顿的麦克米兰计划中，伯纳姆也是灵魂人物。但1893年芝加哥世博会“白城大合唱”中有一个“唱反调”的人，那便是“芝加哥学派”健将——被建筑界称为“现代主义”和“摩天大楼”之父的苏利文。他作为“10人团”成员却另辟蹊径，建造了被称为“金色大门”的交通馆。苏利文尖锐批评“石膏城”的复古思潮“让美国的建筑倒退了50年”。但还是罗曼罗兰说得中肯，“艺术中没有进步的概念”。19世纪末期美国国力迅速崛起但缺乏历史积淀，建筑界的“新古典主义”也许映射了“新大陆征服者”们的精神怀旧和文化寻根。
1893年苏利文设计的机械馆
伯纳姆（左前一）和他的建筑师团队在1893年芝加哥世博会上
1897年田纳西世博会的帕提农神庙
1898年奥马哈世博会场馆
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