Раскрыт секрет создания Запретного города и Великой китайской стены

Китайская цивилизация насчитывает почти 3,5 тысячи лет. И все это время в Китае развивались многие виды наук и ремесел, но особенно — архитектура и строительство. До наших дней неизменными и нетронутыми дошли многие древнейшие памятники, такие как Великая китайская стена или Запретный город.

Современные ученые изучают секреты древних китайских мастеров, чтобы понять — каким образом, не имея не только компьютеров, но даже цемента и бетона, они могли создавать вечные шедевры.

Один из методов изучения называется «обратный инжиниринг»: он позволяет на компьютере разъять на части древнее строение и понять, какие методы использовали при строительстве.

Ученые выявили удивительный список ингредиентов, из которых тысячелетия назад делали стройматериалы: это кора деревьев, вулканический пепел, рис, пиво и даже моча. Это позволяет понять, каким образом строения Древнего Китая могли со временем укрепляться и «залечивать» трещины при их образовании.

Выяснение того, как скопировать эти элементы, очень полезно сегодня. Наш современный бетон обладает прочностью, достаточной для возведения массивных небоскребов и огромных эстакад… Но не может конкурировать с долговечностью древних китайских материалов.

Да и, в конце концов, строительная индустрия просто очень неэкологичная. Согласно недавнему докладу ООН, только производство цемента дает 7% парниковых выбросов.

— Если вы улучшите свойства стройматериалов, используя традиционные рецепты древних китайцев, вы сможете сделать строительство гораздо более экологичным, — говорит в интервью изданию Business Insider Карлос Родригес-Наварро, исследователь культурного наследия из Испанского университета Гранады.

В состав раствора, использовавшегося для строительства Великой китайской стены и Запретного города, входил клейкий рис, который помогал скреплять строительные материалы вместе. И этого хватило на тысячи лет.

Однако современные строители не могут просто копировать древние рецепты при их кажущейся легкости. Приходится комбинировать рецепты. Инженер Адмир Масич из Массачусетского технологического университета даже создал бизнес-стартап: адаптировать современный бетон с использованием древних рецептов.

— Нам не нужно, чтобы все простояло тысячелетия. Если мы добавим 50 или 100 лет к сроку службы бетона, в долгосрочной перспективе нам потребуется меньше сноса, меньше технического обслуживания и меньше стройматериалов, — говорит Масич.

Наверное, каждый, кто хотя бы раз побывал в Запретном городе, удивлялся: а как сюда перенесли эти гигантские камни?!

И на этот вопрос ученые ответ нашли. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, говорится: китайские архитекторы вывозили камни из карьеров в Фаншане, расположенном в 70 километрах к югу от центра Пекина, на деревянных санях по ледяным дорогам.

Ли Цзян, эксперт в области машиностроения из Пекинского университета науки и технологий и член команды, проводившей исследование, обнаружил древние китайские документы. В них подробно и описывается, как люди перевозили 120-метровые камни для ремонта трех основных залов в Запретном городе.

Подробно описано, как рабочие создавали искусственные ледяные дорожки для транспортировки камня.

Процесс был методичным: через каждые полкилометра выкапывались колодцы для получения воды, которую затем выливали на дорогу и давали замерзнуть, чтобы уменьшить трение между санями и дорогой.

— Один камень объемом 49 кубометров был доставлен в Пекин за четыре недели. Это средняя скорость около восьми сантиметров в секунду, — сказал Ли.

Ученые были поражены тем, что древние китайские строители продолжали использовать медленный и трудоемкий метод волочения вплоть до XVI века. Хотя колеса со спицами появились в Китае примерно в 1500 году до нашей эры.

Однако именно древнекитайское сочетание ледяных дорожек и саней было самым безопасным и эффективным способом транспортировки массивных предметов. Да и никакая телега не выдержала бы вес каменных глыб.

Причем компьютерное моделирование показывает: эффективнее тащить сани, а не использовать деревянные ролики, как это делали, скажем, древние ассирийцы.

Перетаскивание 120-тонного камня на деревянных роликах по незамерзшей земле потребовало бы 1500 рабочих. А вот для древней китайской практики перетаскивания камней по ледяной дороге потребовалось менее 50 человек.

На протяжении тысячелетий в Китае развивалось не только каменное, но и деревянное зодчество.

Появилась технология «доугун», при которой элементы деревянного каркаса соединяются только за счет силы трения и силы тяжести. Никакого клея или крепежа.

На протяжении тысячелетий технология деревянного каркаса развивалась независимо как в Северной Европе, так и в Китае. Но одно большое различие между регионами заключается в том, что Китай, в силу своих размеров и геологических особенностей, подвержен разрушительным землетрясениям. Древним китайским строителям, таким образом, требовался способ создания деревянных конструкций, которые нельзя было бы расколоть самому мощному землетрясению.

Так 2,5 тысячи лет и возник доугун. При этом используются кронштейны, которые при соединении вместе могли переносить невероятно тяжелый вес крыши на несущие колонны. А в колоннах было так много дополнительных элементов, что их невозможно было расшатать.

Кроме того, благодаря грамотному распределению нагрузки на несколько соединений они обладали определенной гибкостью, что предотвращало их растрескивание.

— Самая потрясающая деталь всей этой системы заключается в том, что колонны не утоплены в фундамент и не закреплены. Они отдельно стоящие, и все же они оставались на месте во время любого испытания на сотрясение, — пишет в архитектурном обзоре журналист Райан Ной.

Если попытаться воссоздать все это в миниатюре, то конструкция кажется необычайно шаткой. Однако именно шаткость, конечно, обеспечивает гибкость, необходимую для того, чтобы конструкция выдержала землетрясение без разрушения.