居庸關(guān)：古代中國玩轉(zhuǎn)光速通信與密碼學

居庸關(guān)被譽為天下第一雄關(guān)，你可能知道它是萬里長城的一部分，但你是否想過，這座關(guān)口早在幾千年前，就通過與之配套的烽火臺，玩轉(zhuǎn)了“光速通信”和“密碼學”？古人在沒有手機和網(wǎng)絡(luò)的時代，早就發(fā)明了一套快速、準確、有效的信息傳遞系統(tǒng)。

1.烽火臺如何工作：古代版光纖網(wǎng)絡(luò)

想象一下，古代沒有網(wǎng)絡(luò)，邊疆有了敵情，怎么才能“光速”通知各個防線？烽火臺：看我的！

一旦發(fā)現(xiàn)敵人，士兵們點燃火光，像是按下了“發(fā)送鍵”，消息接力傳遞，一路飛奔到指揮中心。居庸關(guān)就是這個“火光網(wǎng)絡(luò)”中的重要“中轉(zhuǎn)站”。這是不是像古代版的“火光光纖”？火光、煙霧在廣闊的空間中，傳遞信號那叫一個快！漢代規(guī)定烽火傳遞的最低時速是30公里，實際上要快得多。

2.烽火臺的“摩爾斯碼”：古代密碼學

你以為烽火臺只會告訴人們“敵人來了”？當然不止！古人早就有自己的“編碼系統(tǒng)”。就像今天我們用0和1組成復雜的互聯(lián)網(wǎng)世界，古代烽火臺也能通過不同的信號組合傳遞更多信息，敵人的人數(shù)、方向，甚至緊急程度，都可以通過火光和煙霧的組合傳達出去。

比如在晚上聽見有入侵但不確定情況，就燃起一把蘆葦束；在白天看到五百人以上進攻，就舉三把烽煙，燃起一堆木柴。

不同數(shù)量種類的火光、煙霧組合，就像古代版“摩爾斯碼”，信息量豐富到你開始計算排列組合，然后為數(shù)學不好而頭疼……。

收到信號后，只有通過事先約定好的信號發(fā)布條例，才能解讀，相當于密碼表。那可是機密文件，沒有它，外人看到火光和煙霧，也只能干瞪眼。

3.“無線網(wǎng)”的多重保障：確保信息不掉鏈子

烽火臺不僅傳遞速度快，可靠性也杠杠的。每個烽火臺之間相隔0.5到2公里，一般不超過十公里，就算某個烽火臺“掉線”了，信息也能通過其他烽火臺繼續(xù)傳遞。這種設(shè)計，有點像現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中的備份設(shè)計，保證了信息傳遞的安全可靠。

4. 合理的建筑規(guī)劃和設(shè)計

烽火臺一般占據(jù)高地，方便信號傳播。在設(shè)計時要考慮士兵們的日常生活，烽火臺往往沿河分布，方便用水，在敵人沿河襲擊時，還能起到防御作用。

有的烽火臺主要是土筑成的，而有的呢，是夯土加草，再用草泥來多次粉刷，這是為了防潮。漢代會用“馬矢涂”，那可真的是用牛馬的糞便和泥土、草灰攪拌刷墻。這個方法很科學，能增加“涂料”的黏性，據(jù)說牛馬糞便的數(shù)量都要記錄在案，以便定期檢查加固?？茖W是科學了，但……味道嘛，你懂的。

一座座烽火臺，守護著邊境，一守就是幾千年。后來到明代時，還增加了炮聲、懸掛燈籠、彩旗、青衫、皮襖等傳訊。

當然，烽火的應(yīng)變性比較差，萬一戰(zhàn)況變了，很難及時調(diào)整；而且敵人要是很狡猾，還可能會放出虛假信號，“添柴加火”，帶來虛驚一場。自己人也有“豬隊友”，不然就不會有“烽火戲諸侯”的故事了。

不過，居庸關(guān)的烽火臺系統(tǒng)，讓我們看到了古人如何依靠簡單的自然現(xiàn)象和科技智慧，實現(xiàn)了復雜的信息傳遞。下次當你站在居庸關(guān)，抬頭看看古老的烽火臺時，或許會感慨，它真是我們今天高科技通信系統(tǒng)的“老祖宗”呢！

所以，即使是年代久遠的古建筑，也有滿滿的科技元素。

作者：?？ㄊ逍迯徒M
審核：北京交通大學建筑與藝術(shù)學院 副教授 劉捷
出品：中國科協(xié)科普部
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