西班牙塔拉戈納地區，有一座古怪的石拱橋，高達27米，行人走上去不免心驚膽戰，而且橋道修得異常狹窄，只容單人通過，於是便有了「魔鬼橋」之稱。
西班牙塔拉戈納的「魔鬼橋」 | RAFAEL LÓPEZ-MONNÉ
如此不便的橋梁，似乎不是為行人而建。它是幹什麼的呢？
答案讓人意想不到——供水。
沒錯，今天行人腳下已經不復存在的潺潺流水，才是這座橋的主角。對應其供水的功能性，我們將這類橋命名為「水道橋」。
在了解水道橋之前，我們得先感悟一番羅馬帝國的強盛。
羅馬帝國發祥於今天義大利首都羅馬，被譽為噴泉之都。這些數量可觀的噴泉如今只作觀賞嬉戲之用，但在羅馬帝國時期，卻是重要的公共用水區，普通市民可以隨時享用清潔的水源。
如此龐大的供水從哪來？當然要就近從穿過城市的河流找起。水量豐沛的臺伯河是跨越羅馬城的一條重要河流，它的水資源可以滿足市民基本的生活需求。
但羅馬帝國有錢任性，為了提供更高水平的生活質量，又向外尋找大量新的淡水資源。通常選擇從城市周邊的山川湖泊取水，確定好水源後，通過輸水管道運送到城市。
為了減少流水的蒸發，合理的做法是修建地下引水渠，修建原理類似中國新疆地區的坎兒井。（主要工作原理是：在乾旱地區，當冰雪融水流出山口後，經豎井匯入地下暗渠輸送，能有效防止水資源的蒸發和流失。）
當輸水管道遇到低洼的河谷，水渠就需要通過抬高架空的方式順利渡過河谷。這個時候，就輪到水道橋登場了。
這樣一來，又有了新的問題：露天的水道難免水分會蒸發。這一點也沒有難倒聰明的古羅馬人：他們在橋上增加了水蓋，同時還可以避免塵土落入，汙染水源。
法國嘉德水道橋的水蓋 | Yann de Fareins從整體看，水道橋又高大又平整。在當時技術不發達的年代，如此高大的橋梁又是怎麼建造的呢？
首先要考慮的問題，是建材。羅馬時期的水道橋都採用重達幾噸的石塊壘砌而成，這些石塊大多是花崗巖。
問題是，這麼多的石塊從哪裡來呢？
我們來看看義大利的地理位置。這裡地處亞歐板塊與非洲板塊的交界處，由於板塊擠壓摩擦，地下巖漿豐富。
侵入地下深處的巖漿冷卻凝固之後，便形成了花崗巖。由於受到地下高溫高壓的千錘百鍊，它們的質地相當堅硬。後來隨著地殼的抬升，花崗巖出露地表，最終為羅馬人所用。
有了優質的石材，還得有優秀的建造工藝。
通常，為了適應山泉水的高度，需要修建很長的引水城牆。如果幾十公裡長的路途都修建密封的城牆，耗費的石材和人力未免過多，同時密封的城牆也阻擋了河谷船隻的通行。為了解決這個問題，古羅馬人選擇採用中空的方式來修建水道橋。
他們研究了從古希臘遺傳下來的框架結構，發現當時的希臘人為了保持橫梁的穩固，每隔一小段距離就必須設置石柱。若是兩根石柱距離過遠，橫梁會因壓力難以有效分散而發生折斷。
古希臘的帕特農神廟就是典型的框架結構，現在我們看到它滿眼都是柱子的原因，就是為了防止橫梁折斷。
過多的石柱佔據了大量的空間，顯然不適用於幾十公裡長度的水道橋。古羅馬人不會被此難倒，他們做了顛覆性的創新——拱券。
簡單來講，拱券結構是一種弧形的建築結構，相比於傳統的框架結構，能更好的分散壓力，加強支撐力度的同時，又節省了材料。
拱券受力與框架結構受力分析 | @陳睿婷/星球研究所
單是發明了拱券結構還不夠，想把水道橋搭建成幾十米高也是個嚴峻的問題。好在方法總比困難多，古羅馬人將木質的腳手架派上了用場。
先搭建好木質的拱券框架，把石頭按弧形走向依次擺放在腳手架上以建造石拱橋。頂部的石頭搭建完畢後，由於能夠符合靜力平衡，將腳手架移開也不會坍塌。
在建成的水道橋上，我們並沒有看到腳手架的身影，但它是功不可沒的，好在歷史資料圖記錄了它的存在。
得益于堅硬的花崗巖建材和拱券結構的運用，如此高大的水道橋由始至終沒有使用水泥灰漿等去黏合，卻仍然穩若泰山。
肉眼看到的水道橋似乎是水平的，但根據水往低處流的規律，便可推想水道橋有著輕微的傾斜。
幾十公裡長的水道橋，若是傾斜度明顯，就不能保證橋面的穩固性，再者傾斜度過大，水流衝擊過猛，對橋身的侵蝕性增強，也會縮短水道橋的使用壽命。
想保持輕微的落差，需要精密的科學計算。以法國嘉德水道橋為例，整條輸水道全長約50公裡，從水源處到城市只有17米的落差。整條水道的坡度被控制在3.4‰左右，相當於每隔一米的長度，它的一頭只比另一頭高出0.34毫米。
要達到如此精確的坡度，就得先測量出原有地形的坡度。
羅馬人創造了一種水準儀來計算相同距離內兩地的落差，再通過距離和落差計算出每一段的坡度，其原理與現代的水準測量儀基本一致。測出了實際坡度後，就可以通過在原有地段填土或挖坑的方式改變兩地落差，以達到預期的坡度。
能夠完成這樣一系列高難度的施工過程，可見當時羅馬人具備高超的數學計算能力和精湛的技藝水平。而這背後的根源在於強盛的羅馬帝國時期，興盛的奴隸制讓羅馬公民有更多閒暇的時間關注科學教育。
有了水道橋，大量源源不斷的水從四面八方匯聚到羅馬城。城內興起了數量眾多的噴泉、溫泉、公共浴場等完善的供水設施，市民的生活水平達到了前所未有的高度。
在當時的年代和社會條件下，要想實現每日沐浴，隨時享用清潔水源，在其他城市只有王公貴族才有資格，在羅馬城卻是普通市民日常生活方式的真實寫照。羅馬統治者深知，關注民生、安撫民心才是國家長治久安之計。
戰爭侵略、奴隸剝削，聽起來殘酷，但從另一個角度看，古羅馬人領土開闢到哪，便將他們的智慧和文化傳播到哪。
今天我們可以在世界各地看到水道橋的遺蹟。這些遺蹟既有古羅馬人創造的基礎，又有各自衍生的智慧。
英國龐特基西斯特水道橋誕生於工業革命時期，使用生鐵與鍛鐵強化弧形結構，為適應工業運輸需求，成為通船的運河。
墨西哥騰布裡克神父水道橋，在乾旱的沙漠地區缺乏使用木材為原料的腳手架，原住民因地制宜用土胚代替木材。地理的魅力就在於遙遠的相似性，它能穿越時空見證天人合一的智慧。
今時今日，各種電力泵站能夠輕鬆地將水加壓提升，大部分水道橋也已經不再使用。總有一天，這些殘存的石塊將消磨殆盡，就如同輝煌的羅馬帝國時代已然終結。
而智慧，卻可以生生不息。
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