木材在现代社会的重要性与演变：从传统工具到现代材料的创新应用

木材对人类社会的重要性，是被低估的。

现代人都知晓“会使用工具”是人与其他大多数动物的区别特征，然而却不太留意当时作为工具的器物乃是石头和木材。同时，现代人也都明白是火塑造了人类社会，却没有过多地关注生火的必备条件，即木材的燃烧。

近现代时期，各种新式材料不断涌现。在我们的印象里，木材似乎应该退出历史舞台，至少其重要性会降低。钢筋属于现代的材料，木材属于传统的材料。从某种程度上来说，这种看法是有一定道理的。即便在对木材需求最大的家具行业，塑料和钢材也在越来越多的领域替代了木材。木材正在不断改进。像颗粒板、指接板等多种“再造”木材成为了新的用材。它们可塑性强，产量大，能够把木材的边角料利用起来。由于价格低廉，目前它们已经拥有比实木更大的市场份额。然而，这些木材的用途仅限于室内，对于某些物品而言，可能仍然无法改变“木材没有那么重要”的印象。这并不是说木材在美学方面不受欢迎了。实际上，即便使用的是瓷砖、塑料或钢材，它们也会去模仿木材的纹路。

今天，我们行走在城市街道上。放眼望去，看到的都是由塑料、玻璃、瓷器以及钢筋混凝土构建起来的现代城市世界。只有在传统的古典建筑上面，才能够见到久违的木材。木材似乎仅仅在一些领域，像音乐器材、实木家具等中，还依然保有它的地位。

《大都会》（Metropolis，1927）剧照。

木材成本高暂且不论，其易燃性限制了它参与现代城市世界的建造。然而，或许情况并非如此呢？例如，建筑的木梁只是表面会被烧焦，而烧焦的表层能够阻止火焰进一步烧入内部，相比之下，钢架更容易融化倒塌。当然，这要取决于建筑的高度、环境等因素，并非由单一因素所决定。

下文经出版方授权从《木材与文明：一部树木塑造的人类史》一书中摘取，从中能够看出木材参与现代世界打造的情况。摘编内容有删减。标题是摘编者所起。注释见原书。

原文作者 | [英] 罗兰·恩诺斯

《木材与文明：一部由树木塑造的人类史》，著者为[英]罗兰·恩诺斯，译者是王楚媛，由天津人民出版社·未读出版，时间是 2023 年 1 月。

成为飞机的一部分

20 世纪初出现了一个全新的行业，那就是飞机制造业。木材在这个行业的发展过程中起到了极为重要的作用。

你或许会认为，像飞机这般先进的机器，从最初就应当使用金属这类“现代”的材料。因为金属更为坚硬且更牢固。然而，对于只有低功率发动机的早期飞机而言，合格机身的关键之处在于要尽可能地做得轻巧。我们之前提到过，在重量相等的情况下，木材和金属的坚硬程度是一样的。例如，因为同样重量的木材能够制成更粗的支柱，所以实际上它比等重的金属支柱更加坚固。正因如此，早期的飞行器是用木制支柱连接起来的箱状物制成的，这些箱状物之间由金属板连接，而对角线支撑的框架能够抵抗剪力。

以早期飞机为例，像莱特兄弟的飞行器以及布莱里奥单翼飞机，它们除了机翼是用织物覆盖的之外，机身是镂空且为开放的框架结构。之后，为了让飞行器拥有流线型的机身，其表面也被织物所覆盖。第一次世界大战中的双翼机，像索普威思“骆驼”战斗机，还有三翼机，像它的劲敌福克三翼战斗机，这些飞机都是轻量化设计的杰出成果。当时生产了几千架，并且其中的大多数制造工作被分包给了家具制造商。

胶合板是最早由木材制成的新型材料，且是真正意义上的最早。早期的飞机制造商是这一材料的主要使用者。我们之前提到过，木材的性能在纵纹方向和横纹方向上差异非常大。正是由于这种各向异性的特点，人们很难对木材进行塑形，也很难将其随意投入各种用途。如果从错误的方向施加压力，木材就会沿着纹理裂开，从而导致灾难性的后果。

信天翁 D.V 战斗机参与过一战，它进行过飞行表演。（图片来自《木材与文明》，源自网站 Alamy，摄影：安东尼·内特尔。）

1797 年，塞缪尔·边沁提出了一个很有先见之明的想法，成功克服了这一弊端。他认为能够把几张薄板用胶粘在一起，让每片单板的纹理相互成直角。边沁觉得这些薄板特别适合用于造船，因为相比用传统厚木板建造的船体，薄板船体能承受更大的剪力。但在他所处的那个年代，制造胶合板是不现实的。要获得薄板，只能直接从树干上锯下薄木片。用这种方式制作的胶合板，在宽度上与传统厚板一样，受到很大限制。直到 1851 年，这个问题才得以解决。当时，伊曼纽尔·诺贝尔为一种高效的旋转车床申请了专利，他是阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的父亲。

该车床的工作原理为：把原木的两端固定在巨大的机床上。启动机器后，木材开始旋转。接着，一把长刀会沿着木身进行切割，从而割出一张薄薄的单板，就如同从卷纸上撕下一张卫生纸那样。尽管使用这种车床作业需要原木几乎完全平直，然而人们终究能够生产出巨大的单板。起初，这些单板制成的胶合板质量不佳。因为黏合单板的是动物胶和植物胶，这两种胶不具备防水性，并且容易腐烂。早些时候，胶合板一般只能用于制作一些简单的物品，像艺术家的油画板。然而，家具设计师很快就察觉到它是一种理想的材料。约翰·亨利·贝尔特等设计师在纽约实践后发现，胶合板能够很轻易地被弯曲，还能塑造成二维的曲线，甚至能塑造成三维的曲线，从而打造出优雅的洛可可风格家具。

胶合板具有能制造弧形外壳的特点，这一特点引起了早期飞机设计师的注意，因为这意味着他们能够制造出更平滑的机身，也意味着他们能够制造出更具流线型的机身。

《走出非洲》（Out of Africa，1985）剧照。

1912 年，朱尔斯·韦德里尼斯驾驶单翼飞机。这架飞机是硬壳结构，在戈登·贝内特杯大赛上一举夺冠。其造型优雅，机身呈锥形，由三层郁金香木板制成。还配有一个巨大的螺旋桨毂盖，该毂盖为流线型。这样的设计在当时处于领先地位，为未来飞机设计指明了方向。在随后爆发的第一次世界大战里，仅有少数德国设计师在制造飞机时运用了胶合板。这些设计师中包含我个人最为喜爱的“鲸鱼”罗兰 C - Ⅱ侦察机，还有信天翁 D.V 战斗机。它们的数量不多，不过外观十分漂亮，机身前部常常被画成张着血盆大口的鲨鱼，以此来展现其灵活与凶猛。然而，采用胶合板的飞机数量比传统木框架飞机要少很多。这类飞机较重可能是原因之一，另外，它们在天气潮湿时容易腐烂也可能是原因。

胶合板的大众年代

20 年代时，人们开始运用新型的聚合物树脂来黏合单板，这样一来，防水的问题最终得以解决。室内所使用的胶合板采用的是价格低廉的尿醛树脂，而室外使用的胶合板则使用的是具有防水性能的酚醛树脂。没过多久，8 英尺 1×4 英尺（1 英尺等于 30.48 厘米）的胶合板被大量地进行生产，这种胶合板被用于一般建筑，并且成为了专业木匠以及业余木工爱好者的首选材料。制造商还开发了高质量的船用胶合板，用来制造各种小船。

过去的 60 年中，胶合板的应用使得人们能够设计并生产出廉价的成套小艇，从而让乘坐小艇航行变得更为流行。《每日镜报》起到了推动作用，在英国已经建造了 7 万多艘双人小艇；在南非，达布奇克单人小艇的数量达到了 4000 多艘。20 世纪 60 年代末，我父亲为了制造一艘迷你胶合板帆船。他连续好几个周末都待在车库里。在我的印象中，他的造船过程并不顺利。船用胶合板的防潮能力很受乐器制造商的喜爱。我还记得在一所早期音乐暑期学校里，遇到了一个特别热心的人。他有一支胶合板低音竖笛。这支竖笛的横截面呈方形，从外观上看不太美观。然而，它的音色却和我之前听过的所有低音竖笛一样动听。这种情况是比较少见的。

后来，航空发动机的功率逐渐增大，飞机的速度也跟着越来越快，于是钢和铝等更硬、更重的金属被应用了起来。然而，令人意想不到的是，胶合板在第二次世界大战中又一次展现出了自己的优势。因为担心金属短缺，英国的飞机设计师开发出了价格低廉的木制滑翔机，这些滑翔机被用于执行诺曼底登陆等空降突击任务。除此之外，他们还研发出了一种超高速轰炸机。德哈维兰制造的“蚊式轰炸机”，机组人员称其为“木制奇迹”。它的机身采用了独特的“三明治结构”，轻木构成中央核心，其两侧都覆盖着 3 层桦木胶合板。飞机生产商先把两侧的胶合板分开进行塑形，之后再用胶水将它们粘在一起。并且，飞机的机翼也同样覆盖着胶合板。每架“蚊式轰炸机”的动力由两台劳斯莱斯“梅林”发动机提供。它的速度比大多数德国战斗机都要快。其总产量接近 8000 架。它的应用范围较为广泛，涵盖从侦察到轰炸，甚至还能执行夜间战斗任务。因为“蚊式轰炸机”取得了巨大成功，所以在世界大战结束后，德哈维兰公司继续使用胶合板，并且把胶合板用于“吸血鬼战斗机”的机舱。

胶合板如今依然是一种重要的材料，人类每年生产的胶合板数量超过 1.45 亿立方米。然而在过去的 70 年里，有许多种新的人造板材开始进入人们的视野。

《我爱我家》（1993）剧照。

这些人造板的性能大多较差。它们主要是为了能够把剩余的边角料加以利用。

人造板中生产过程最为简单的是刨花板。它只需把木屑和锯末用树脂胶粘在一起，接着将其压实成片状就行。刨花板虽然比较脆弱，然而却常常被用作廉价家具的夹层，像宜家标志性的毕利系列书柜就是用刨花板制作的。在刨花板表面盖上一层饰面薄板，既能增加它的强度，又能美化其外观。美国开发了各种纤维板，斯堪的纳维亚半岛的森林产品实验室也开发了各种纤维板。生产纤维板时，先将用于生产的木材用机器操作浸泡柔软，这个过程是为了分离木材细胞。完成这一步操作后，再把浸泡柔软后的木材压制成板材，并且用树脂胶水进行防水处理。纤维板的用途极为广泛。它有高密度硬板，这是室内改造节目中设计师的最爱；还有中密度板；以及最轻的硬纸板。纤维板充分展现了平价包装材料的价值。如今，每年人们生产的纤维板约为 2.5 亿立方米。

拔地而起的木制建筑

今天，木材需求增长最快的行业是板材生产业。人们用木材生产出比原木性能更佳的材料，也能生产出比胶合板性能更佳的材料，像单板层压木材和交叉纤维层压木材。

《完美陌生人》（Perfetti sconosciuti，2016）的剧照。

锯下来的木板制成了层压板，它外观漂亮。其最大优点在于，通过把大量廉价的短木板粘在一起，能够制成几乎任何尺寸和形状的木梁和木板，这样建筑师就不再受树木尺寸的限制了。层压板工艺取得重大突破是因为指接榫的发明。机器将每块短木板的两端切割成波浪形，其形状如同手指，能够精确且紧密地交握在一起；经胶粘牢后，所形成的接头几乎与整块木材的坚固程度相当。制作胶合木梁时，只需把木板一层层地叠放，木板的数量并无固定限制，然而在指接处需进行交错排列，以防削弱木梁的强度。在这个阶段，木梁甚至能够像一叠纸牌那般弯曲。整个结构确定后进行胶粘紧的操作，接着用液压机将其压牢。交叉纤维层压板的制作过程与胶合木梁的制作过程较为相似，不同之处在于木板是按照木纹呈十字交叉的方式叠放的，这样就能让板材在各个方向上都具备同样坚固抗压的性能。

米约萨塔位于挪威布鲁蒙达尔，有 18 层，高度约 85 米，是现今世界上最高的木制建筑。其内部由胶合木框架结构以及交叉纤维层压木梁来进行支撑。（图片源自《木材与文明》，摄影者为罗兰·恩诺斯。）

层压板具有胶合板坚固且成本低廉的优点，同时还保留了木材本身的美，所以用途广泛，例如能用来制作漂亮的家具。不过相对而言，这种材料在建筑方面最为适用。设计师能够创造出各种样式和尺寸的木梁，其形状可由计算机进行控制。木梁制作完成后，通过螺栓和钢板将它们连接在一起，从而构成建筑物的基本结构。这一套建筑流程成熟之后，木材建筑开始兴盛。它为传统木材家居风格增添了轻盈之感，也增添了优雅之感。

在英国，层压板被广泛应用于美丽的花园建筑之中。例如，谢菲尔德冬季花园是对温室建筑的一种全新探索。其玻璃外壳是由用层压落叶松木制作而成的优雅抛物线形拱门来进行支撑的。埃塞克斯郡有一座海德厅花园，由皇家园艺协会负责运营。其游客中心是对古老什一税仓式建筑的现代化诠释。这里用层压板制作了巨大的柱子和椽子，还有由玻璃打造的正厅，使得室内的光线更加充足。除了英国，世界其他各地的人们也充分地探索了这些材料在艺术和工程方面的各种可能性。法国洛林的梅斯蓬皮杜中心是巴黎蓬皮杜中心的分馆。这座艺术博物馆堪称将胶合木的艺术潜力发挥到极致的典范。其屋顶是一个宽达 91 米的六边形，从地面到屋顶最高处为 77 米，整座建筑所用的胶合木梁总长度达 16 千米。在美国和加拿大，人们在建造大型体育馆时充分运用了轻质胶合木的工程优势。美国东肯塔基大学的校友体育馆拥有世界上最大的木制拱形屋顶，其跨度达到了 93 米多。加拿大为 2010 年冬季奥运会的滑冰比赛修建了列治文奥林匹克椭圆速滑馆，该馆的屋顶由 2370 立方米的花旗松胶合木梁予以支撑。这两座建筑的拱形结构跨度都比圣潘克拉斯火车站的单跨拱廊的跨度要宽很多。木制建筑工艺在新一代高层建筑上的发展最振奋人心。

梅斯蓬皮杜中心木料局部。图片来自该中心网站（

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过去近 10 年中，木制建筑的高度在不断增加。其中，位于澳大利亚墨尔本的福特塔于 2012 年竣工，它有 10 层，高度为 32 米。而矗立在挪威布鲁蒙达尔的米约萨塔是一座多功能建筑，它有 18 层，高度高达 85 米。这些高楼由厚厚的木梁予以支撑，其外墙覆盖着交叉纤维层压板。这种木制建筑的重量仅为传统钢筋混凝土建筑的 1/5 左右，消耗的隐含能源（即产品从加工、制造到运输等全过程中直接消耗和间接消耗的能源总和，也可称作“虚拟能源”）也只有传统建筑的一半。此外，木制建筑在抵御火灾方面更具优势。

一般观点觉得木材容易燃烧，会使火势增大。然而实际上，巨大的木梁仅仅表面会被烧焦，并且焦化的表层能够阻止火焰进一步烧进内部。相比之下，钢架很容易出现融化并倒塌的情况。现在，人们正在计划建造更高的木制建筑，像阿姆斯特丹 21 层高的住宅楼，斯德哥尔摩 40 层高的大厦，还有伦敦巴比肯 80 层高的木塔。不久后，你将在伦敦看到一座高大的木塔耸立在水泥建筑间。

木材并未过时

木材是很多工业所需要的原料，特别是那些在生产流程中包含木材制浆工艺的产业。1930 年，汤姆林森发明了一种回收锅炉。这种回收锅炉能够回收硫酸盐制浆法中所使用的所有无机制浆化学品。这使得生产效率得到了极大提高。如今，几乎所有的制浆工艺都采用硫酸盐制浆法。每年生产的纸张数量超过 4.4 亿吨。当然，不是所有的纸都被用于印刷图书或报纸。

在过去的 80 年中，技术专家研发出了多种纸制品，像包装纸以及各类纸质卫生用品。大量木浆被进一步加工成纯纤维素，此纯纤维素被用作生产各种纤维、板材、薄膜和漆的原料。纤维素起初被用于生产不易燃的涂料，本文所提及的木制飞机织物上就使用了这种涂料。然而，在 20 世纪 20 年代至 30 年代期间，整个行业的发展是以木浆为基础的。无纸化办公依旧是一个难以实现的梦想，任何工作场所都离不开打印机和影印机。电子阅读器没有像人们预想的那样取代精装书和平装书。人们似乎更偏爱纸质书的便利以及质感。

显然，我们不能再把木材仅仅当作一种陈旧的材料。通过工业加工，它已被塑造为一系列全新的产品，这些产品能够与现代的金属、混凝土、塑料以及各种复合材料相媲美。木材的生产规模在逐年增大，使用量也在逐年增加，2018 年是 14.5 亿立方米，到 2030 年或许会增长到 16.8 亿立方米。如今，水泥每年的产量约为 13 亿立方米。木材的使用量比水泥的产量还要大。

《西伯利亚的理发师》的剧照，其拍摄年份为 1998 年。

当然，我们对木材有需求，这给世界各地森林树木的生长带来了巨大压力。人类与木材之间的关系，对生态环境以及整个星球所带来的影响，成为了一个十分紧要的问题。

（注：封面题图为《榫卯》（2017）剧照。）

原文作者/[英] 罗兰·恩诺斯

摘编/罗东

导语部分校对/王心