自然科學史研究所張馭寰
萬裡長城雄踞於我國北部河山，它的走向由西向東，跨過黃土高原，沙漠地帶，崇山峻嶺，河穀溪流。它雄偉壯觀，工程艱巨，是世界建築奇跡之一。
萬裡長城的曆史可以上溯到兩千二百多年以前。最早修築長城從戰國時期就開始了。那時已經形成了一些大城市，例如秦國的鹹陽、趙國的邯鄲、燕國的下都、魏國的大梁等，北方的大平原成了北部遊牧民族狁（xiǎnyun）、林胡、樓煩、東胡、匈奴的統治者向南爭奪的對象。同時，各諸侯國統治階級集團之間的兼並戰爭也達到非常頻繁的地步。起先，為了防止來自北方的突然襲擊，各諸侯國在北部修建了長城。後來，各諸侯國之間也築起了長城，進行自衛。保存到今天的有燕、趙、魏、齊各諸侯國長城的遺跡。燕國長城西起獨石口（今河北赤城境內），東到遼東，用它防禦匈奴和東胡。趙國長城西起內蒙古臨河，東到河北蔚縣，主要防禦林胡和樓煩。魏國長城北起黃河後套，直達陝西西北方，南邊接華山，它的防禦對象是匈奴和秦國。齊國長城西起山東境內黃河，沿泰山到諸城，主要防禦吳國和楚國。
秦始皇滅六國，建立了中國曆史上第一個中央集權封建製的大帝國。為了防範匈奴奴隸主貴族的侵襲，秦始皇把燕、趙、魏各鍺侯國的長城連接起來，用三十萬人力連續修了十多年，這項工程才初步完成。這就是曆史上有名的萬裡長城。秦代的萬裡長城西起甘肅臨洮（岷縣），沿著黃河到內蒙古臨河，北達陰山，南到山西雁門關、代縣、河北蔚縣，接燕國北長城，經張家口東達燕山、玉田、錦州延到遼東。
以魏長城為例，可以看出戰國時期長城的構造。陝西韓城南馬陵莊附近遺留的魏長城，南北平行有兩條，相距一百六十米。南長城基部寬七米，頂部寬四米，殘存高度四米；北長城殘存體型略小，城牆下部寬五米，頂部寬三米半，殘存高度約三米左右。城牆全部用黃土夯築。烽火台建在南長城的南麵，距城牆約二百五十米左右，也全部用黃土築成。平麵呈方形，每邊七米，總高度九米，台子做出收分。烽火台自地麵四米半高的部位，每麵露出方木三根，頭端向外，這可能是防止坍塌的“紝木”。
秦代的長城，就材肅臨洮那一段來說，全部用黃土築成。城牆下部寬四·二米，上部寬二·五米，殘存高度三米左右。有的地段用黃粘土夾雜少量的碎石築成，用夯頭緊密搗固。夯窩比較小，可能用夯杵施工。
漢代萬裡長城從遺物的尺度和烽火台的體形看來，都遠遠超過前代，城牆和烽火台都保存到今天。漢代重修秦代所築的萬裡長城外，還修築“朔方長城”（今內蒙古境內鄂爾多斯高原一帶），大修“涼州西段”長城，建立河西四郡涼州（今武成）、甘州（今張掖）、肅州（今酒泉）和沙州（今敦煌）。當時用巨大的人力物力修築“涼州西段”長城的主要目的，是為了保證河西走廊的暢通，維持對西域各少數民族的統治，同時又能切斷匈奴和西域的交通聯係。“涼州西段”長城在甘肅境內，北端自額濟納旗居延海開始，向西南方向經過大方城到金塔是北長城；從金塔經破城子、橋彎城到安西是中長城；從安西經敦煌城北直達大方盤城、玉門關進入新疆是南長城。這三段長城是漢武帝時開始修築的。《居延漢簡》有“五裡一燧，十裡一墩，卅裡一堡，百裡一城”的記載，據現場調查，實際上三裡左右就有一燧，幾十裡就有一城。
漢代長城和魏、秦長城構造不很相同。從敦煌西南玉門關的一段長城看，牆身下部寬三·五米，上部寬一·一米，牆身殘存高四米。牆身築法，自地麵五十厘米開始，每隔十五厘米鋪蘆葦一層，做防堿夾層。蘆葦擺法縱橫相交，厚六厘米。蘆葦至今保存完好。牆身夯土用當地的土，土中夾雜一些細小石子，全部用夯築實。漢代長城的烽火台都建在長城邊沿，有的建在長城外，也有的建在長城裡，遺留到今天的數量很多，不下幾百座，僅在甘肅金塔、額濟納旗就存留二百多座。烽火台平麵呈正方形，每邊十七米，高二十五米左右，四個壁麵有明顯的收分，有的用夯土築成，有的用土坯砌築，也有的用夯土和土坯合築。土坯尺寸長三十八厘米，寬二十厘米，厚九厘米。土坯砌法，每隔三層土坯夾一層蘆葦。目前各烽火台除四角被剝蝕外，其餘都還完好。施工中采用蘆葦，可使城牆堅固不易坍塌。從烽火台留下的洞眼來分析，城牆和烽火台施工時都采用“夾板腳手架”的施工方法。例如金塔一個烽火台的壁麵上，保留洞眼兩排，每排四個，第一排距地麵高十四米，兩排間的距離八十厘米，洞眼間距一米二，可見牆麵土坯砌築采用了“插杆單排腳手架”。在那千裡荒無人煙的戈壁灘上，搭蓋臨時住所，解決食宿，運輸材料，興建巨大的工程，顯然是非常艱巨的。特彆是西北地區風沙漫天，氣候變化無常，寒冷天氣占一大半，可以想像施工時的艱苦狀況。這更說明萬裡長城是古代勞動人民血汗的結晶。
今天我們在北京居庸關、八達嶺等地所看到的雄偉的長城，是明代重新修築的，前後經過一百多年才完成。
明代長城西起嘉峪關，東達山海關，總長六千三百五十公裡（一萬二千七百裡）。當時分段進行防守。起初設立四大鎮。遼東鎮，設在遼寧遼陽，管轄範圍南起鳳凰城，西達山海關，共長九百七十五公裡（一千九百五十裡）。宜府鎮，設在河北宣化，管轄範圍東起居庸關，西達大同市，全長五百一十一點五公裡（一千零二十三裡）。這一段地處北京外圍，為了加強防衛，築造長城九重。大同鎮，設在山西大同，管轄範圍西起山西偏關，東到山西天鎮，全長三百二十三點五公裡（六百四十七裡）。榆林鎮，設在陝西榆林，管轄苑圍東起內蒙古清水河，西達寧夏鹽池，全長八百八十五公裡（一千七百七十裡）。後來為了進一步加強防衛，又設立三鎮。寧夏鎮，設在寧夏銀川，管轄範圍東起寧夏鹽池，西達甘肅靖遠，全長一千公裡（二千裡）。甘肅鎮，設在甘肅張掖，管轄範圍東起蘭州，西達嘉峪關，全長八百公裡（一千六百裡）。薊州鎮，設在河北薊縣（今屬天津市），管轄範圍東起山海關，西達居庸關，長達六百公裡（一千二百裡）。薊州鎮的城牆非常堅固，靠近居庸關一帶有長城三重，用意在保衛北京。此外偏關、寧武關、雁門關是外三關，居庸關、紫荊關、倒馬關是內三關。
明代長城又分東西兩大部分。山西以東是東半部。東半部長城都建在崇山峻嶺間，隨山勢曲折延伸。城牆下部寬六米，牆頂寬五·四米。牆頂外部設立垛口，高二米；內部砌女牆，高一米。城牆總高八·七米。牆身每隔七十米左右設敵樓一座。敵樓建築有兩種：一種內部可以住人，進行防禦；另一種是實心體。牆上設有排水溝和吐水口。牆身內部每隔二百米建石階磴道，上下城牆用。城牆全部用磚砌築，內部夯土。當年施工時在集中點建窯燒磚，就近搬運。高山頂上用磚，采取人力運搬，很不容易，特彆是八達嶺和它以東長城的有些部位，用大石條砌築，在地勢不平的條件下施工，砌築大型石條十八層，是相當困難的。山西以西的明代長城暴西半部。西半部長城全部夯土築成，牆麵沒有包磚。牆身下部寬四米，上部寬一·六米。牆頂設有敵牆，垛口高八十厘米。牆頂通道寬一·二米。城牆總高五·三米。城牆采用夯土版築，每版長四米。烽火台建築在長城兩側，獨立建在高山上，也有和城牆接連的，平麵呈方形，每麵八米，總高十二米，四個牆麵做出很大收分。長城所用的土，就地取材。夯築采用“夾板腳手架”的施工方法，一版長的城牆用土量就要八十立方米，一個烽火台的用土量就得八百立方米。可見萬裡長城用土的數量有多麼大！土的運輸量又有多麼大！施工時按隊按工來計算。據嘉靖十九年（公元1540年）嘉峪關北牆出土的“第一工起石牌”記述，一工是一隊，以六隊作為一個施工單位，按段施工，前後用了一百多年。
明代長城的關城很多，都選擇在地勢險峻的重要部位。著名的關城有嘉峪關城、山海關城等。嘉峪關城是明代長城西端的起點，建在酒泉西三十五公裡通往新疆的大道上。關城平麵方形，城周六百六十米，東西兩麵有城門，門外各設子城一個。城牆高十二米。四角設有角樓。南北設敵樓。城門上建樓，有光化門城樓、柔遠門城樓、嘉峪關城樓，威嚴聳立。關城的牆頂、女牆、垛口和馬道都用磚砌，其他部分全是夯土牆。萬裡長城的起點從祁連山下經幾百米和關城相聯，形勢極端險要，稱為“天下第一雄關”。山海關是明代萬裡長城東端的終點，建在河北、遼寧兩省的交界線上，西部是高山，東臨大海，中間建立山海關城。長城自山上而下和關城相聯，構成險要的關隘，成為通往東北三省的咽喉要道。山海關城平麵方形，東西南北各開一個城門，僅東門外建立子城。四個城門都建有城樓。城高十二米，牆內用土夯實，外部包磚，非常堅固。登上城摟北望，萬山叢疊；東覽大海，氣象萬千。山海關自古以來就是軍事重鎮，號稱“天下第一關”。
萬裡長城這座雄偉的軍事工程，它凝聚了無數勞動人民的血汗和智慧。每當我們登上萬裡長城，都要為我們祖國的偉大創造而感到驕傲，感到自豪！