居庸关:看古代中国如何“玩转”光速通信与密码学

居庸关被誉为天下第一雄关,你可能知道它是万里长城的一部分,但你是否想过,这座关口早在几千年前,就通过与之配套的烽火台,玩转了“光速通信”和“密码学”?古人在没有手机和网络的时代,早就发明了一套快速、准确、有效的信息传递系统。

1.烽火台如何工作:古代版光纤网络

想象一下,古代没有网络,边疆有了敌情,怎么才能“光速”通知各个防线?烽火台:看我的!

一旦发现敌人,士兵们点燃火光,像是按下了“发送键”,消息接力传递,一路飞奔到指挥中心。居庸关就是这个“火光网络”中的重要“中转站”。这是不是像古代版的“火光光纤”?火光、烟雾在广阔的空间中,传递信号那叫一个快!汉代规定烽火传递的最低时速是30公里,实际上要快得多。

2.烽火台的“摩尔斯码”:古代密码学

你以为烽火台只会告诉人们“敌人来了”?当然不止!古人早就有自己的“编码系统”。就像今天我们用0和1组成复杂的互联网世界,古代烽火台也能通过不同的信号组合传递更多信息,敌人的人数、方向,甚至紧急程度,都可以通过火光和烟雾的组合传达出去。

比如在晚上听见有入侵但不确定情况,就燃起一把芦苇束;在白天看到五百人以上进攻,就举三把烽烟,燃起一堆木柴。

不同数量种类的火光、烟雾组合,就像古代版“摩尔斯码”,信息量丰富到你开始计算排列组合,然后为数学不好而头疼……。

收到信号后,只有通过事先约定好的信号发布条例,才能解读,相当于密码表。那可是机密文件,没有它,外人看到火光和烟雾,也只能干瞪眼。

3.“无线网”的多重保障:确保信息不掉链子

烽火台不仅传递速度快,可靠性也杠杠的。每个烽火台之间相隔0.5到2公里,一般不超过十公里,就算某个烽火台“掉线”了,信息也能通过其他烽火台继续传递。这种设计,有点像现代通信网络中的备份设计,保证了信息传递的安全可靠。

4. 合理的建筑规划和设计

烽火台一般占据高地,方便信号传播。在设计时要考虑士兵们的日常生活,烽火台往往沿河分布,方便用水,在敌人沿河袭击时,还能起到防御作用。

有的烽火台主要是土筑成的,而有的呢,是夯土加草,再用草泥来多次粉刷,这是为了防潮。汉代会用“马矢涂”,那可真的是用牛马的粪便和泥土、草灰搅拌刷墙。这个方法很科学,能增加“涂料”的黏性,据说牛马粪便的数量都要记录在案,以便定期检查加固。科学是科学了,但……味道嘛,你懂的。

一座座烽火台,守护着边境,一守就是几千年。后来到明代时,还增加了炮声、悬挂灯笼、彩旗、青衫、皮袄等传讯。

当然,烽火的应变性比较差,万一战况变了,很难及时调整;而且敌人要是很狡猾,还可能会放出虚假信号,“添柴加火”,带来虚惊一场。自己人也有“猪队友”,不然就不会有“烽火戏诸侯”的故事了。

不过,居庸关的烽火台系统,让我们看到了古人如何依靠简单的自然现象和科技智慧,实现了复杂的信息传递。下次当你站在居庸关,抬头看看古老的烽火台时,或许会感慨,它真是我们今天高科技通信系统的“老祖宗”呢!

所以,即使是年代久远的古建筑,也有满满的科技元素。

作者:希卡石板修复组

审核:北京交通大学建筑与艺术学院 副教授 刘捷

出品:中国科协科普部

监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

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