羅永超+楊孝斌

摘 要：侗族干欄式傳統(tǒng)民居建筑為“三八式”模型，這種“模式化”的結(jié)構(gòu)蘊(yùn)涵著豐富的數(shù)學(xué)文化，本質(zhì)上就是一個(gè)數(shù)學(xué)模型；從主體結(jié)構(gòu)中的黃金分割比例，到屋面三角結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)計(jì)算，以及外部裝飾中所表現(xiàn)出來(lái)的幾何圖案等，都是侗族人民數(shù)學(xué)思維特征的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：侗族民居；數(shù)學(xué)文化；思維特征

中圖分類(lèi)號(hào)：TU-09 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-621X（2016）02-0120-07

據(jù)2010年第六次全國(guó)人口普查統(tǒng)計(jì)，全國(guó)侗族人口為2 879 974人[1]，約有一半聚居在貴州省黔東南苗族侗族自治州，其余的部分主要分布在與貴州毗鄰的湖南、廣西等地.由于侗族沒(méi)有文字，在漫長(zhǎng)的歷史歲月中創(chuàng)造出來(lái)的豐富多彩的民族文化，全憑口傳心授方式完整地傳承和延續(xù)。勤勞智慧的侗族，生活在得天獨(dú)厚的自然環(huán)境中，這里的氣候土壤適宜杉木生長(zhǎng)，侗族就地取材成就了獨(dú)具特色的“干欄式”建筑，當(dāng)人們走進(jìn)古樸、和諧的侗族村寨時(shí)（如圖1），① ①圖1為網(wǎng)絡(luò)照片，貴州省黎平縣高寅侗寨，網(wǎng)址：http：//bbs.gywang.com/thread-5890-1-1.html. 除了看到那些被稱(chēng)為木質(zhì)藝術(shù)極品建筑的鼓樓、風(fēng)雨橋等公共建筑外，更多的還會(huì)看到與之交相輝映的古樸無(wú)華、素雅溫馨的“吊腳樓”民居，讓人有一種美侖美奐之感。

圖2 高寅侗寨前清時(shí)期吊腳樓傳統(tǒng)的侗族民居均為“干欄式”建筑，大多為二三層木樓，底層為豬牛等養(yǎng)牲圈廄和堆放柴草的雜屋，二層以上為人居，樓上挑出裝飾著花格欄桿的走廊，欄桿旁邊備有寬大的木質(zhì)長(zhǎng)凳，供人休息。貴州省黎平縣高寅侗寨現(xiàn)存清朝年間建造的3棟“吊腳樓”（圖2），是目前保留最完好的古代侗族傳統(tǒng)民居之一。從傳統(tǒng)的侗族民居建筑中，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用極為廣泛和普遍，特別是三角形的穩(wěn)定原理無(wú)處不在，反映了侗族人民對(duì)數(shù)學(xué)文化的認(rèn)識(shí)與掌握程度，是侗族人民數(shù)學(xué)思維特征的體現(xiàn)，更是侗族先民的聰明與智慧體現(xiàn)。

一、侗族民居的屋面三角結(jié)構(gòu)與計(jì)算公式

侗族民居的屋面是指民居建筑屋頂?shù)谋砻?，是指屋脊與屋檐之間的部分，這一部是屋頂中面積最大的一部分。侗族民居建筑的屋面很好地利用了三角形的穩(wěn)定原理來(lái)構(gòu)架，主要以直角三角結(jié)構(gòu)為木屋架，即以“榀”為基本單位，每一“榀”也即是每一個(gè)平面結(jié)構(gòu)體都涉及到如圖3的三角架中關(guān)于AiBi與OBi（i=1，2，3，…）的長(zhǎng)度計(jì)算，對(duì)此，傳統(tǒng)的侗族建筑師一般都按如下公式計(jì)算[2]：

AiBi（單位：市寸）=5×OBi（單位：市尺）

（1）

AiBi（單位：市寸）=6×OBi（單位：市尺）

（2）

AiBi（單位：市寸）=7×OBi（單位：市尺）

（3）

例如，設(shè)OBi=4市尺（注：侗族至今仍以市尺、市寸為基本長(zhǎng)度單位），將其代入（1）式，得到AiBi=20市寸，即AiBi=2市尺。

按上述3個(gè)公式的意義，只須將系數(shù)5、6、7對(duì)應(yīng)改為05、06、07，公式兩邊的單位即可統(tǒng)一，之所以出現(xiàn)不同的長(zhǎng)度單位，是因?yàn)槎弊迥刚Z(yǔ)中沒(méi)有“小數(shù)”概念，不能表示其意，智慧的侗族建筑師通過(guò)上一級(jí)長(zhǎng)度單位在公式中的應(yīng)用，巧妙地解決了沒(méi)有“小數(shù)”概念的困難。并且將按公式（1）（2）（3）做成的房屋，分別稱(chēng)為“五分水”“六分水”和“七分水”屋面。

圖3侗族母語(yǔ)有比較清晰的分?jǐn)?shù)概念，公式（1）可以表示為AiBi=12OBi，不需要轉(zhuǎn)換單位，所以公式（1）倍受建筑師的青睞，這也是侗族民居多為“五分水”屋面的一種緣由。

現(xiàn)在的侗族建筑師絕大多數(shù)都能按照公式AiBi=05OBi進(jìn)行運(yùn)算，很少有人承襲上述古老的方法，說(shuō)明侗族文化正在逐漸被現(xiàn)代文明所同化。

公式（1）（2）（3）是完成屋面三角架的依據(jù)，但實(shí)際制作時(shí)，他們往往將屋面做成流線形（A2B2高度不變，OA2略為向下彎曲）三角架，這既使屋面美觀，似乎又應(yīng)證了擺線形弧面加快雨點(diǎn)排泄速度的原理[2]。

顯然，“七分水”屋面的坡度最大，排水的速度就會(huì)更快，但屋面陡峭也增加了瓦片下滑的可能性，所以，現(xiàn)在的侗族民居通常取“五分水”或“六分水”，屋面蓋杉木皮用繩索捆綁固定樹(shù)皮的“七分水”木樓結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少見(jiàn)到。

二、侗族民居主體結(jié)構(gòu)中的數(shù)學(xué)文化

以干欄式“吊腳樓”為主的傳統(tǒng)侗寨，到處都能看到樓檐翹角，加上鼓樓、風(fēng)雨橋等建筑，構(gòu)成了獨(dú)具一格的侗族建筑文化，有人說(shuō)這是人類(lèi)文明發(fā)展的縮影。其實(shí)侗族民居的變遷也與其他民族類(lèi)似，也是從“樹(shù)居”發(fā)展到“陸居”，從“窩棚”發(fā)展到“屋棚”，到“茅屋”，到干欄式“吊腳樓”等，盡管侗族建筑經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史變遷，但侗族“吊腳樓”卻承載著變遷中“不變”的民族數(shù)學(xué)文化。

傳統(tǒng)的侗族“吊腳樓”其主體結(jié)構(gòu)以“三八式”最為常見(jiàn)，有時(shí)也采用“三九式”結(jié)構(gòu)。所謂“三八式”結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成房屋的每一榀是2丈4尺寬，“三九式”則指每一榀寬2丈7尺，建造“三八式”或是“三九式”房子，要根據(jù)屋地基的寬窄來(lái)確定，侗族傳統(tǒng)民居這種“數(shù)字化”結(jié)構(gòu)的模式，實(shí)際上是一個(gè)經(jīng)典的“數(shù)學(xué)模型”。

侗族“吊腳樓”起源于何時(shí)，說(shuō)法不一，但根據(jù)眾多專(zhuān)家考證，最遲在唐朝就有相當(dāng)規(guī)模的建筑[3]。今天的侗寨已無(wú)法找到唐宋時(shí)期的民居，貴州黎平高寅侗寨幸存的3棟頗具規(guī)模的前清時(shí)期建造的木樓（如圖2），樓底為“三八式”結(jié)構(gòu)，樓上為“三九式”結(jié)構(gòu)，樓上都有寬約9尺的走廊貫通兩頭，走廊外壁裝飾有花格欄桿，如此規(guī)模的建筑必將是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的歷史積淀形成的，它們已經(jīng)成為了非常珍貴的歷史文物。令人遺憾的是這些木樓周邊簇?fù)碇S多木房，以至于我們不能多角度地拍攝其側(cè)面和一些可供參照分析的畫(huà)面。但我們還是能在侗寨里找到類(lèi)似結(jié)構(gòu)侗族木樓（如圖4a）加以分析，展示侗族傳統(tǒng)民居的數(shù)學(xué)文化。

圖4 四榀三間結(jié)構(gòu)的侗族民居 圖4a是一棟四榀三間結(jié)構(gòu)的侗族傳統(tǒng)木樓，圖4b是圖4a中一榀的立面圖，立面結(jié)構(gòu)為“五柱八瓜”（即由5根主承柱和8個(gè)瓜柱構(gòu)成），樓底高6尺8寸（傳統(tǒng)民居樓底高一般為6尺8寸、7尺2寸），供人居住的樓上比底層略高，多為7尺2寸、7尺8寸、8尺8寸等，這些數(shù)字特征都帶有濃郁的傳統(tǒng)文化色彩，如6尺8寸、7尺8寸、8尺8寸多為吉利之意，而7尺2寸則是9的倍數(shù)，9被認(rèn)為是“最大”的數(shù)，也是侗族數(shù)學(xué)文化中常見(jiàn)的數(shù)字。圖4a為“三八式”結(jié)構(gòu)，在某一榀（如圖b）中，有AB=BC=CD=8市尺，即檐柱AA′（或DD′）與金柱（也稱(chēng)為二柱）BB′（或CC′）之間距離為8市尺，兩金柱BB′與CC′之間距離也為8市尺，這樣就決定了每一榀的寬是24市尺，這也是稱(chēng)為“三八式”結(jié)構(gòu)的緣由。