日本的建筑物自古以來一直以木頭為原料，包括不少較高的建筑，京都和奈良的寺廟里聳立著的五重塔即屬古代的高層建筑。約在１３００多年前，源于印度的放有釋迦佛骨的佛塔「卒塔婆」經(jīng)由中國和朝鮮半島傳到了日本。后來，這種佛塔漸漸地演變成為日本獨(dú)特的五重塔。在地震多發(fā)的日本，經(jīng)歷過無數(shù)次地震的五重塔始終沒有被震毀，其優(yōu)美典雅的建筑風(fēng)貌一直保持至今。其原因究竟何在?  
 
    屹立于法隆寺院內(nèi)的五重塔，是世界上最古老的木建筑群。它曾經(jīng)遭遇過很多次地震和強(qiáng)風(fēng)的襲擊，但依然保持1300年前的風(fēng)貌。 
    五重塔實(shí)為不可思議的建筑物，在地震不斷的日本，歷史上從來沒有出現(xiàn)過五重塔倒塌的記錄。在1995年的阪神淡路大地震中，無數(shù)高層建筑毀于一旦，但位于兵庫縣內(nèi)的十三座三重塔卻都幸免于難。三重塔和五重塔究竟為什么能夠臨危不倒呢？ 探其原因，首先要關(guān)注的是其所使用的原材料。五重塔是完全的木結(jié)構(gòu)建筑，在受到震力時，其木料會相應(yīng)發(fā)生或彎或扭的變形，但是，整個塔身卻不會倒塌。而當(dāng)震力消失后，木料便會恢復(fù)原狀。木料所具有的柔性把地震發(fā)生時所產(chǎn)生的巨大能量吸收掉了。  
    原因之二是，在五重塔的整個結(jié)構(gòu)中也同樣存在著這種柔性，也就是說，整個五重塔是一個柔性結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件與構(gòu)件的結(jié)合部位幾乎不使用鐵釘，而是利用嵌入方式進(jìn)行連接，即把一構(gòu)件上的榫頭嵌入另一構(gòu)件的凹鑿處。這樣，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，構(gòu)件之間的結(jié)合部會吱吱嘎嘎地作響，或會歪扭，但是，來自地面的震力卻不易向上傳導(dǎo)。在五重塔的建筑結(jié)構(gòu)中，這種嵌入式構(gòu)件結(jié)合部據(jù)說有約1000處，整個建筑的結(jié)構(gòu)就好像柔韌的魔芋（一種食物，見注1）一樣。 
    但是，如果僅說五重塔的結(jié)構(gòu)猶如一塊魔芋，那也不能用以解釋五重塔為何不會倒塌，魔芋不能在地面上立起，而五重塔卻能聳立在地面上，這里有五重塔不倒的第三個原因，即五重塔是由五塊魔芋構(gòu)筑起來的。五塊魔芋構(gòu)成一個組合，它就能站立起來。實(shí)際上，五重塔的五個層面，不是被稱為“五層”，而是被稱為“五重”，因?yàn)樗皇且粋€建筑的五個層面，而是五個構(gòu)筑體以嵌入式的方法像套盒（見注2）一般地重疊在一起。在地面發(fā)生震動時，正是這種嵌入式套盒結(jié)構(gòu)，使重疊的各構(gòu)筑體僅僅出現(xiàn)緩緩的搖晃。 
    有人也許會擔(dān)心，重疊的各個建筑體如果僅是緩緩地?fù)u晃則不要緊，但如果是急劇搖晃，整個建筑是否就有傾斜而倒塌的危險。曾經(jīng)有一位專門修建神社、宮殿建筑的木匠在大地震發(fā)生時偶然望見五重塔的各層建筑體以相互交錯的方向（即下層向左，上層向右，再上層又是向左）在傾斜、搖晃，整個五重塔就像是在扭蛇舞（見圖1）。大小不同的各重構(gòu)筑體以所謂的「彌次郎兵衛(wèi)平衡原理」（即左右重心平衡，見圖2）所產(chǎn)生的復(fù)原作用而相互錯向搖動，這就是五重塔不倒的原因之四。 
    注 1:  一種以芋頭科球莖植物為原料的食品，很有韌性。
    注 2:  一種盒狀的食物容器，可以層層套疊。
 
    圖（1）∶會跳蛇舞的五重塔 
    在受到地震襲擊時，五重塔整座塔身不會朝同一方向傾斜。其各層塔的傾斜方向相互交錯，下層向左，上層向右，再上層又是向左……，如此搖晃，整個塔身就像在跳蛇舞一樣。
 
    圖（2）∶彌次郎兵衛(wèi)平衡原理 
    即左右重心平衡。所謂「彌次郎兵衛(wèi)」，是挑著擔(dān)子的玩具偶人的名字。玩具偶人之所以能保持平衡，是因?yàn)槠渥笥冶凵系闹貕嫷陀谥c(diǎn)。如果左則重墜下降的話，那么，左右兩側(cè)的重墜與支點(diǎn)之間的水平距離就會不同，如①與②那樣。也就是說，因?yàn)棰诘木嚯x變長了，右臂上的重墜就會下降。如此不斷反復(fù)，從而保持整體平衡。
 
  
    位于奈良縣群山之中的室生寺五重塔（國寶），高16米，據(jù)傳建于八世紀(jì)末九世紀(jì)初。 
    但是，也可能有人會提出疑問，即便如此，在大地震等強(qiáng)災(zāi)發(fā)生時，塔身的某一層構(gòu)筑體是否會被震飛？其實(shí)，五重塔在設(shè)計(jì)上也有著防止構(gòu)筑體被震飛的妙訣，這也是五重塔不倒的第五個原因。這里，讓我們先來做一個小試驗(yàn)。準(zhǔn)備五只木碗，并將它們重疊倒扣在一個盤子上，輕輕地拉動盤子，木碗便紛紛倒下。而試將每只木碗的底部開一個洞，并用一根長筷子串起來，重疊的木碗便穩(wěn)穩(wěn)地疊立，試著搖晃盤子，木碗也不會倒下來。即使有某一只木碗要飛出去，其他的木碗會通過筷子的作用將它拽住，筆者將其稱為「哥倫布的木碗」（見下方照片），縱向作用與橫向作用的方向正好相反，它起著一個猶如門閂的作用。在五重塔的建筑內(nèi)部也有這種門閂，那就是縱貫整個建筑的粗粗的通心柱（見圖3）。由于這一通心柱的存在，即使某一層的構(gòu)筑體要飛出去，通心柱會把它拽住，五重塔也就不會倒塌。同時，通心柱也會像鐘擺一樣地?fù)u動，起著抵消震力的作用……。 
    此外，在五重塔的建筑構(gòu)造上，還有很多謎項(xiàng)有待人們?nèi)ソ視浴?br/>柔軟性、嵌入式、套盒結(jié)構(gòu)、左右重心平衡、門閂等等，這些作用功能的組合，使五重塔成為一個「柳枝般的建筑」，正因?yàn)檎麄€建筑會搖晃，從而使它能夠抵御震動、不會倒塌。 
    日本早在一千多年前就出現(xiàn)了這種奇妙且具有合理性的建筑，確實(shí)令人驚異。而這又究竟出自何人之手呢？筆者曾對亞洲大陸各地的佛塔進(jìn)行過調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日本的五重塔是世界上獨(dú)一無二的，雖然它與世界其他地方的佛塔有相似之處。我們或許可以推斷，五重塔是日本在地震多發(fā)這一獨(dú)特風(fēng)土條件下的智慧和技術(shù)的產(chǎn)物，是繩文時代以來傳統(tǒng)的「巨柱」建筑（例如青森縣的三內(nèi)圓山遺跡的「六本柱」）與來自大陸的各種建筑技術(shù)的融合。 
    五重塔的建造手法也被應(yīng)用于今天的現(xiàn)代建筑。實(shí)際上，高聳入云的現(xiàn)代化大樓，使用的均是像五重塔那樣的以搖抗震的「柔性結(jié)構(gòu)」，而非石建筑之類的以堅(jiān)抗震的「剛性結(jié)構(gòu)」。如果把后者比作是堅(jiān)實(shí)的橡樹的話，那么，前者就好比是柔韌的柳樹。建筑設(shè)計(jì)中的柔性要素，例如被埋在建筑底座下的巨大積層膠，柱、梁、壁等部位的嵌入裝置（D[**]NP[**]），還有樓頂上的水槽（以水的晃動來抵消地震引起的搖動），等等，均發(fā)揮著柔性結(jié)構(gòu)的功能作用。 
    五重塔的建筑手法，可以說是日本現(xiàn)代建筑科學(xué)的基石。今天，日本人常去古廟參拜，看看那古老的五重塔。見證了漫長的歷史歲月，如今的五重塔，優(yōu)雅依舊，令人神馳。
   
    將數(shù)個木碗重疊并倒扣在一個盤子上，如果晃動盤子，木碗就會倒塌（左）。而如果按所謂「哥倫布的雞蛋」（即哥倫布磕碎雞蛋底部讓雞蛋立起的故事）那樣的思路，在每只木碗的底部開一小洞，并用一根筷子串起來，這樣，即使晃動盤子，上面的木碗也不會倒塌（右）。
 
    圖（3）∶法隆寺五重塔的剖面圖和通心柱 
    所謂通心柱，是縱貫塔身的粗大木柱，日本的五重塔或是三重塔都有通心柱，但在中國和韓國現(xiàn)存的木塔中卻很少見。有人認(rèn)為通心柱是日本木結(jié)構(gòu)佛塔的特點(diǎn)。。