大音希声 大象无形——老子“有无相生”思想对桥梁的启迪

桥梁工程是人类活动的产物，在桥梁建设之前，那里本没有桥梁，通过人们的构想、设计、建造，那里才有了桥梁。因此，桥梁工程是一个从“无”到“有”的过程。此外，对于桥梁结构，其由材料组成的部分视为“有”，没有材料的虚空部分视为“无”，也存在着“有”与“无”的关系问题。这些问题如果上升到哲学层面思考，就成为“有”与“无”的哲学问题。

对“有”与“无”问题的探讨，是老子哲学系统中的重要部分。

图1 老子像

（明·文征明）

老子哲学中的“有”与“无”，可以分为两个层面。第一个层面是在宇宙万物的本源“道”上，或者说在形而上的层面。

“无”名天地之始；“有”名万物之母。故常“无”，欲以观其妙；常“有”，欲以观其徼。此两者，同出而异名，同谓之玄。玄之又玄，众妙之门。（《老子·一章》）

老子所说的“无”，并不等于零。只因为道作为一种潜藏力，它在未经成为现实时，处于“隐”的状态。这个幽隐而未形的“道”，不能为我们的感官所认识，这个不见其形而被称为“无”的“道”，却又能产生天地万物，因而老子又用“有”字来形容形而上的“道”向下落实时介乎无形质与有形质之间的一种状态。可见老子所说的“无”是含藏着无限未显现的生机，“无”乃蕴涵着无限之“有”的。“无”和“有”的连续，乃在显示形而上的道向下落实而产生天地万物时的一个活动过程。由于这一个过程，一个超越性的“道”和具体的世界密切地联系起来，使得形而上的“道”并不是一个空洞的概念。

“有”和“无”是辩证统一的整体，是“道”所蕴含的密不可分的两面。“无”中蕴含着“有”的可能性，“有”中也包含着“无”这个曾经的过往与未来的归宿。

“无”何以生成“有”？老子这样描述：

道之为物，惟恍惟惚。惚兮恍兮，其中有象；恍兮惚兮，其中有物。窈兮冥兮，其中有精；其精甚真，其中有信。（《老子·二十一章》）

作为万物本源的“道”，在恍恍惚惚之中，包含着“象”与“物”。“象”可以理解为“形象”“形式”，“物”可以理解为“物质”“物体”。“道”正是用形式与物质创生了天地万物，而天地万物自身，也都是形式与物质的统一体。这一思想体现了老子对万物本质的深刻洞见。

“道”在恍惚之中蕴含着形式与潜在的而实际并未存在的“物质”。潜在的“物质”与形式融合为一体，才能以某种形式成为自然世界的物质。当然，这个融为一体的过程只是逻辑上的过程，并非物理过程。这也就是老子哲学中“有生于无”的过程。 

如果分析一项桥梁工程形成的初始，也是在恍惚中蕴含的某种形式与潜在的物质。将形式与潜在物质在思维上融合于一体的，是“概念”。概念是反映事物的本质特征的思维形式。针对一项具体的桥梁工程而言，概念是对于这座桥梁的总构思，包含了这座桥梁的本质特征。概念一经形成，则意味着这座桥梁的形式与物质，在思维中完成了逻辑上的融合，在思维的层面上具备了桥梁的本质特征。概念继续向现实世界落实和细化，则形成工程的设计方案。设计方案通过施工，落实到对物质材料的构建，则最终形成现实世界的桥梁。

从上述过程可见，概念的形成是桥梁工程的起点，是使桥梁工程从“无”到“有”的关键环节。因此，桥梁工程应该充分重视概念的形成。

概念形成的过程，在工程建设中属于概念设计阶段。概念设计是桥梁工程设计的核心所在，是整个工程设计阶段最重要也是最困难的部分，它体现了设计者对总体目标的洞察、对设计任务的驾驭、对制约条件及各种技术手段和方案的全面把握，以及综合性、创造性的工程思维的水平和风格。一个项目设计的成败很大程度上取决于其概念设计的品质，好的概念设计具备了在后续设计阶段进一步深化和落实为优秀设计的条件，相反，糟糕的概念设计从一开始就注定了工程项目很难获得成功。

“有”与“无”的第二个层面，是在具体的现象界层面，或者说是在形而下的层面，是指具体事物的存在或不存在。

有与无是对立统一的辩证关系，两者互相依存，相反相成，互为消长，而不能互相取代。

三十辐,共一毂，当其无，有车之用。埏埴以为器，当其无，有器之用。凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用。（《老子·十一章》）

车能载人载货，器皿能容纳物品，房屋能住人，这是车、器、屋带给人的便利。但是如果车轮没有中间的空洞则不能转动，器皿没有空处则不能容纳物品，房屋没有内部空间则不能容人。所以，那些便利正是因为有了这些虚空，有了这些“无”，才具有了便利，才具有了用处。这也就是“有无相生”的道理。

认识并处理好“有”与“无”的辩证关系，是桥梁工程的重要思想之一。

桥梁作为跨越障碍、实现彼此相通的构筑物，直接实现其功能的是“梁”和“跨”两部分。“梁”用实体结构来联系两地，并直接承载过桥的车辆或行人。“跨”则提供了梁下的虚空，避免阻断桥梁下的水流或交通。因此，梁之用在其有，跨之用在其无。桥梁技术的发展史，也是桥梁跨度不断被突破的历史。

对桥梁结构中的构件而言，截面面积相等时，空心截面比实体截面具有更好的抗弯和抗扭能力，因而采用空心截面一般更为经济，这也是“无”发挥的作用之一。

英国的不列颠尼亚铁路桥（Britainia Bridge）原设计为2孔107m的铸铁拱桥，但因妨碍航道而必须更改方案。设计者史蒂芬森（Robert Stephenson，1803-1859）认为应该采用悬索桥以实现这样大的跨度。初步分析认为，采用传统加劲梁形式的悬索桥存在刚度不足的问题，于是打算把锻铁制造的加劲梁高度加大，并且采用箱形截面，让列车从箱内穿行。最终该桥的实施方案为箱形锻铁梁，跨径为（71.9+140+140+71.9）m，每线铁路为一个单独的封闭箱形。起初设计时担心梁承受不了载重而设置了悬链系统，后来在地面上进行加载试验发现，主梁自身的刚度和强度已经足够，不需要再加设悬链。该桥建成后运营性能良好，承载力储备很大。

图2 不列颠尼亚铁路桥

如果将箱形截面的各面进一步运用“无”的思想而镂空，就成为桁架结构。文艺复兴时期意大利建筑师安德烈亚·帕拉第奥（Andrea Palladio，1508-1580），在其所著的《建筑四书》中，广泛研究并运用了古希腊和古罗马的建筑原理，对西方古典主义建筑的复兴产生了深远影响。其中在第三书中研究了四种木桁架形式的桥梁，可以用较短的构件组合在一起，实现较大的跨度。

图3 《建筑四书》中的桁架

此后，一些工程师建造和发明了一些桁架结构形式，但那时还不会分析桁架杆件的受力，建造基本凭借经验。直到1847年，美国工程师惠普尔（Squire Whipple，1804 -1888）出版了一本关于桁架内力分析的著作《Work on Bridge Building》。几乎在同一时期，俄国的茹拉夫斯基也进行了桁架的分析研究，并用试验的方法校核计算结果。从此，桁架才建立在科学理论的基础之上。

早期的锻铁桁梁上下弦杆是工字形、槽形、U形、Π形的截面，腹杆是十字交叉的锻铁板，为使梁的重量减轻。在欧洲发展了平弦密格式桁梁，美国则多采用自木结构发展出来的唐氏桁架。最初的桁架都是平弦，以后便有各种不同的曲弦桁架。十九世纪末，欧洲较多采用鱼形桁架。此外还有伸臂桁梁桥、桁架拱桥等。桁架的类型到今天为止已不胜枚举，有些已不再使用，有些仍在使用。从结构传力的效率而言，以及现代审美趋向原因，现代桁架桥多采用简洁的桁架形式。

图4 济南泺口黄河桥

（建成于1912年）

位于河北省赵县的安济桥，又名赵州桥，建于隋代，迄今已有一千四百多年的历史，在结构技术和建筑艺术上都有很高的成就，在世界桥梁史上占有崇高的地位。赵州桥巧妙地在撞券中利用了“无”，从而达到了很好的效果。拱石也称券石，拱上的石墙称为撞券石。以往拱桥采用填实的撞券，赵州桥却开了四个小拱，在结构上属空撞券式拱桥，现代称其桥式为空腹拱或敞肩拱。空撞券拱减少了桥身重量，节省了材料，并且增加了过水面积，可以减少水流对桥身的冲击，对排泄洪水非常有利，也减少了冲刷桥基的危险。此外四个小拱在视觉上显得轻巧和玲珑，提升了该桥的景观水平。明代张居敬《重修大石桥记》云：“桥跨截河流抵北长二十丈，石磨砻，备极固护。翼以扶栏，如其长之数而两之其制，穴窦嵌空不楹而架，中一空如斫环，可十五丈，两胁二大穴，摩顶二小穴，用以杀怒水荡突。昔人谓：如初月出云，长虹饮涧，此得桥之概者也。”赞叹了该桥设计构思与施工的精妙。

图5 赵州桥

老子的“有无论”，不仅是一种哲学思辨，而且成为中国古典美学“虚实论”的思想源头。“虚”即无，“实”即有，天地万物的“有无相生”，反映到艺术与美学上，即为“虚实结合”，从而产生无限的艺术生命力。在艺术创作与欣赏中，不仅要重视实有的部分，也要充分重视虚空、留白的部分，虚空之处虽然没有具体的形象，却包含了无限形象的可能，能够给予欣赏者以丰富的联想空间，从而达到更高境界的美感。虚和实在形式上也体现出一种“疏密”“聚散”的节奏与韵律，从而生出流转的气韵，达到“气韵生动”的艺术效果。

虚和实对于桥梁的造型艺术也具有重要意义。桥梁固然由实体构建而成，这一部分是“实”的部分；空出的，没有材料的部分，则是“虚”的部分。实和虚都是桥梁的组成部分，共同实现了桥梁的使用功能属性与造型艺术属性。如果把桥梁结构视为一种造型艺术的话，所谓虚，就是无、空、空灵；所谓实，就是有、实在、结实。实者，具象而有形，容易被直接感知；虚者，则往往飘忽而空泛，不易被直接感知。两者在艺术意象的产生中相生相连，相互衬托，缺一不可，而妙趣无穷。

图6 松溪泛舟图

（南宋·夏圭）

“虚”是间接提供给观赏者的要经过想象才能把握的审美内容，是中国古典美学中所说的象外之象、味外之味、言外之意，即作品直观的实境所暗示、象征的非直观内容。“虚”给观赏者留下了更多的发挥想象的空间，所以达到的境界才更加广阔与深远。

大音希声，大象无形。艺术作品中的实境，给欣赏者提供了直接而明确的内容。虚境则使人在感官知觉的基础上依靠自己的主观想象，体验到作品可感内容之外的更为深远的意蕴，使欣赏者不仅仅受实境的触发和规范而进行合乎逻辑的联想，而且还能超越审美对象的实境而根据欣赏者各自的审美经验和理想，在想象与联想中补充、丰富、发展甚至改变实境的内容，从而成为一种诗意的空间。

桥梁造型设计应该遵循虚实结合的美学原则，从而达到高远的艺术境界。例如中国古代石拱桥，就通过实体部分，与桥孔优美的留空，形成一种形式上的虚实对比，由“实”的具体形象，引发出“虚”的艺术境界。

我国江南石桥受环境特点影响，大部分属于薄墩薄拱式石拱桥，这种结构不仅节约用料，减轻重量，降低基础负担，而且还能适应少量的不均匀沉陷。由于江南水网贯通，航运发达，桥下净空要求较高，驼峰高耸的拱桥有利于通航。这些石拱桥结构轻巧，造型美观，技术先进，点缀水乡景色，秀丽可观，在世界桥梁史上独放异彩。

图7 绍兴西跨湖桥

图8 绍兴太平桥

江南石拱桥接近半圆形的桥孔形成虚空的轮廓，如月升水面，宁静和谐。实的桥体在空灵的水面上形成虚的倒影，实像与虚像合为完整的满月意象，亦真亦幻。透过桥孔的构图轮廓，流水、浮舟以及远方景观共同构成了流动的画面。石拱桥畔，波光月影，清风徐来，一叶浮舟从桥孔中缓缓而过，虚实掩映，动静交叠之间，带给人们无穷的艺术美感。

图9 杭州拱宸桥

图10 余姚季卫桥

北京颐和园十七孔桥则是中国皇家园林与清代官样石拱桥的典范之一，也是我国古典园林中体量最大的联拱石桥，修建于清乾隆年间。十七孔桥横卧在昆明湖的南湖岛和东堤之间，全桥长150米，桥下有17个拱券，中间一个最为高大，由此向两侧逐渐缩小。这一连串虚空的券洞，形式统一又有大小的变化，形成一种由弱渐强、又由强渐弱的舒缓而美妙的韵律。桥北端的一副楹联写到：“虹卧石梁岸引长风吹不断，波回兰浆影翻明月照还望。”描画了十七孔桥的意境之美。

图11 颐和园十七孔桥