居庸关：古代中国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