在中國科學與技術展示區有座看起來像是牌樓的木造結構，是根據唐朝大雁塔門楣的石刻所復原出來（圖一）。唐朝的大雁塔是座石塔，興建於西元652年，裡面是用來存放玄奘所保存的佛經。大雁塔雖然是以磚石所砌築而成，但砌築的方式則是仿造木造建築的外型，並且在門楣上刻下了這樣的木造結構。於是我們將石刻上的圖像，真實地以木造結構來復原，就是各位現在眼前看到的木建築結構。
斗拱
在每一根柱子的頂端，大家都可以看見所謂的「斗拱」（圖二）。所謂的「斗」，就是像圖二柱頭上那個有十字凹槽的木造結構。這個十字凹槽中可以擺置兩個互相垂直的「拱」，並在拱的上方繼續架設其他的木造結構，像是屋簷或更上一層的樓板。斗拱最基本的功用，是提供上層結構物的支撐，讓結構可以更加穩固。
我們想像如果把一根木棒直接放在柱頭上（如圖二右側），只要木棒左右兩端的重量有一點不平衡（如圖二右側兩個紅色箭頭），木棒很容易就會往左或往右掉下來。
但如果透過斗拱來支撐上方的結構，像是圖二左側（B）拱上方如果支撐了其他結構的重量（如圖二左側兩個紅色箭頭），當兩端的重量有一點不平衡，（B）拱想要往左、右其中一端傾斜的時候，下方的斗和（A）拱就會卡住（B）拱的傾斜，讓整個結構維持穩定。相對的，如果是（A）拱的兩側重量有一點不平均，斗和（B）拱就會卡住（A）拱的傾斜，同樣維持結構的穩定。加上（A）拱和（B）拱互相垂直，所以不管四面八方任何一個角度的重量有點不平衡，斗拱都可以盡可能維持整個結構的穩定。
樑柱與斗拱
或許有人會問，那如果上方重量不均衡，不會整根柱子都傾倒嗎？當然會。所以一間房子至少會有四根柱子，而且四根柱子的柱頭都以「斗」的形式來連接橫樑（如圖三），那整個建築物就會相當穩固。[8]
但是這樣的設計會有點危險，因為柱頭的木材為了做出斗的構造，被削掉大部分材料，使得柱頭很容易會斷掉或裂開。所以一般都會在柱頭另外套上一個斗的構造結構，來保護柱頭不容易壞掉（圖四）。
現在柱頭是保護住了，但如果橫樑上方的結構太重，橫樑會不會從柱子和柱子之間折斷呢？會啊！所以柱子和柱子之間是不是再加一根柱子可以解決？可是如果一直加柱子，房子不就近不去了？！所以中國古代的工匠想到，在「斗」的上方架接「拱」，然後在拱上裝置「桁」（圖二），用桁來支撐橫樑。這時候原本只有柱頭單點支撐橫樑的結構，就可以變成每根柱子有兩點或三點的支撐，讓橫樑也更穩固（圖五）。
（斗是兩個方向，十字形的凹槽；桁是一個方向，一字形的凹槽。）
漢朝時的斗拱型式
這樣的建築方式，我們可以從漢代的陪葬品當中，看到綠釉燒製而成的建築模型裡就存在這樣的斗拱結構（圖六）。圖中除了可以發現當時斗拱的形式還相當簡單之外，向外延伸的屋簷和迴廊，是用斜撐的方式。相較於釋迦塔的屋簷，伸出的範圍更遠，卻反而不用斜撐，這就是斗拱更進一步的應用。
斗拱對屋簷的支撐
圖七中的支柱位在圖片中央，屋簷向左邊往外延伸。我們可以看得出來圖片中的A是支撐屋簷相當重要的結構，如果不是依靠斗拱的延伸，A就只能架設在支柱正上方的紅色箭頭C那邊，屋簷當然就沒辦法像現在這樣往左邊延伸出來這麼多。但如果屋簷的重量都壓在左側，可能會導致右側的屋頂被掀開。所以在右側B的位置另外有一根重要的木結構支撐，而且B向下壓的力量（黑色箭頭）和A向下壓的力量（黑色箭頭）同時作用在同一根木造結構（昂）上頭。於是兩側的力（矩）相互平衡，就能夠維持屋簷和整個木造結構的穩定。[10]
因為這樣的斗拱設計，使得中國建築普遍都有向外延伸的屋簷和迴廊，展現中國科學與技術的特色和風格。而源自宋代所遺留下來的木造佛塔－釋迦塔，它的建築技術可不是只有這樣而已。除了依靠各式各樣的斗拱設計來支撐屋簷和迴廊，要讓巨大的釋迦塔整體結構維持穩定之外，釋迦塔每一層都還供奉了巨大的木造佛像，必須要有額外的設計才能支持這些重量。因此，這座外觀只有五層的佛塔，其實在每一層之間都有「暗層」，暗層裡面是各種斜向和弦向的支撐（圖八），務必把維持每一層的結構在各個方向都能保持穩定。[7]
這樣的佛塔設計形式從宋朝以後，廣泛在中國各地被運用，各式斗拱的應用也日趨成熟。從科博館現場所擺放的唐、清時期斗拱模型（圖九）可以看得出來，斗拱的設計大致上已經沒有太大差異。只是清代的斗拱已經更為小型化，應用在建築物時「裝飾」的功能漸漸增加，不再完全是為了支撐結構所設計。
其實斗拱的功能不僅僅是維持建築物的穩定而已，由於木材本身性質的特性，每一根木材都像是巨大的彈簧一樣，當人從建築物中走過，甚至是地震發生的時候，木材便會壓縮、拉張和扭動，整棟建築雖然也會隨之晃動，但是當晃動的力量消失，結構又會大致恢復原狀。
只可惜木材不耐砲火的摧殘，中國許多設計精美的木造宮殿，幾乎都無一倖免地付之一炬。因此我們只能夠從古籍、石刻、陪葬品的陶器、或是青銅器表面的紋路，來推論當時中國的建築形式，以及科學技術在建築上的發展與應用。像是雲門石窟或大雁塔的石刻上（圖十），就清楚可以看見當時木造結構的形式被鑿刻在石頭上被保存下來。而漢代的陪葬品則是把房屋的木造結構以綠釉燒陶的作品被保存下來，讓我們可以一窺當時的建築與技術。
其實石刻上不只可以保存當時的建築形式，許多生活文化也都可以透過這些石刻來呈現中國古代人們的生活樣貌。像是科博館在斗拱展示下方所展示的漢代石版（圖十），就清楚刻劃出漢代人們生活的穿著、服飾、用品、甚至是藝術的創作，是一種相當珍貴的史料。
中國科學與技術在建築上的運用，不只是運用在房屋的結構之上而已，中國古代建造橋樑的技術同樣相當先進，值得我們繼續來認識永濟橋和虹橋。
引用資料來源：
[7] 李乾朗《穿墙透壁》
[8] 中国古建筑的斗拱结构是否符合力学原理？
https://www.zhihu.com/question/276438817
[9]國立自然科學博物館
[10] 有人說中國古建築的斗拱結構不符合力學原理。建築人聽後很無奈。
https://kknews.cc/zh-tw/news/l3qqgqb.html
[11] 梁思成 | 敦煌壁画中的中国古建筑
https://new.qq.com/omn/20191011/20191011A0GOTG00.html
漢寶德《明清建築二論·斗拱的起源與發展》
從出土文物探討漢代樓閣建築技術
https://kknews.cc/zh-tw/culture/epv46jy.html
維基百科：大雁塔
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E9%9B%81%E5%A1%94