窑洞是我国古民居中最原始的居住方式之一，已有四千余年的历史，在我国西北的陇东、陕北，中部的山西和豫西四大窑洞居住区，至今仍居住着1.6亿人口，使窑洞这种居住形式在古民居研究史上占有重要的地位。
我国最古老的《诗经》中就有关于窑洞的记载：“绵绵瓜瓞，民之初生，自土沮漆。古公亶父，陶复陶冗，未有家室。”它概括了周人生生不息的漫长历史，叙述了太王率族迁岐，建设周原的情况。“陶复陶冗”指的就是周人栖身的土窑洞。周王朝八百年江山就是从陇东的土窑洞走向全国的。
请大家看这几张图，图1和图2是陇东的土窑洞，图3是晋东的土窑洞。虽然这两座窑洞只有几百年历史，但是分别代表了两地窑洞的基本特征。陇东的土窑洞高大开阔，拱顶呈尖状。晋东的土窑洞低矮窄小、门窗相互独立。这些土窑洞的外貌对后来各自的砖石窑洞有着重要的影响。
土窑洞自商周开始，走过了秦汉、唐宋、金元时期，直到元代中晚期才产生了它的孪生姐妹——砖石窑洞。从这时开始，砖石窑洞以非常普及的方式走进民间，广为流行。与此同时，土窑洞并没有消亡，它伴随在砖石窑洞的旁边，一直共同走到清末民初才告结束。从土窑洞到砖石窑洞，其实是两种内部空间相似但结构完全不同的窑洞，重要的区别在于土窑洞是在土崖中挖掘，而砖石窑洞需要以拱券技术支撑，单独砌筑。这种拱券技术真正普及到中原和西北，仅是从元末明初才开始的。特别是晋东的砖石窑洞，自元明清以来，结合晋东当地的农耕文化、地域文化和地貌环境，演绎出极具特色的晋东砖石窑洞。
晋东窑洞涉及的内容较多，其中包括：土窑洞的挖掘技艺、砖石窑洞的结构衍变和文化内涵、砖石窑洞的审美和装饰、砖石窑洞的特色与年代鉴定等四大部分。这堂课我们仅围绕它的结构衍变进行讨论。
有人会问，我国战国和两汉时期就有了砖拱券形式的汉墓，到隋代又出现了李春所建造的赵州桥，说明我国的拱券技术历史悠久，怎么能说到“元代中晚期”才有砖石窑洞的普及呢？
请大家看图4、5，这是我国北方各地发现的汉墓结构图。从图上可知，当时的墓葬拱券都是用砖砌筑的，其跨度一般在1.5米，最大的也仅有1.8米。这样小的跨度用来建造民居是在太窄了。换句话说，技术上还不成熟。况且制砖的成本非常高，一般百姓是承受不起的。更为重要的是，中华民族历来习惯居住木材搭建的草棚或土窑洞，按阴阳五行学说，木材和黄土（土、木）是滋养生命的，温厚的性能更符合汉民族的生命观。冰凉的砖石只能用来建造地下的墓室。所以，技术不过关、材料成本高、文化不接纳使砖石窑洞没有得到发展的机遇，扼制了拱券技术的发展。
请大家看上面的图。尽管人不可居于砖石之下，但以拱券技术建造桥梁总是可以的。公元7世纪初建造的赵州桥证明我国的能工巧匠对拱券技术一直在研究。38米的大跨度石拱桥，上走车水马龙，下过湍急的河流，巍然挺立了一千四百余年。古罗马人虽然在公元前3世纪就掌握了大型的拱券技术，但拱身跨度一直徘徊在20米之内（罗马万神殿是混凝土结构，不是石结构），直到15世纪文艺复兴时，才建造出42米跨度的穹顶——圣母百花大教堂。
那么，赵州桥的拱券技术为什么不能在民居住宅、宫殿、庙堂等建筑上应用普及呢？除了中国人的生命观外，原因还在于它的成本巨大。通过图片我们可知，赵州桥的每一块石头都是精工细作，尺寸严丝合缝，块块衔接紧密，十分耗费功力。赵州桥施工整整用了12年，这对中国人来说太长了，整个北京城的建造也不过用了15年。中华民族受儒家学说的熏陶，是一个文化上早熟且极为务实的民族，没有宗教上的钳制，当发现一件事情得不偿失的时候，往往不再坚持。欧洲人有宗教信仰，他们为一座教堂的建造往往消耗了上百年乃至数百年的时间。
所以，从汉代砖拱券的出现到元代砖石窑洞的普及，这一千多年的时间，除了一些河流上的石拱桥外，在大型建筑如皇宫、寺庙、衙门及民间住宅方面，我们几乎没有什么建树。不是不会，而是不想。
蒙古族是游牧民族，他们依靠强大的军事力量，从西亚和欧洲掠回许多能工巧匠占为己用，朝廷派到地方上的督官“达鲁花赤”对汉文化和儒家思想不屑一顾，思想上没有禁区。这些官员将西方的拱券技术推广到汉地，在北京等一些城市中陆续出现了砖石结构的拱券建筑，如今天还能看见的北京故宫里的浴德堂。图9.1和图9。
以上几张图是晋东地区保存至今的元末明初的石窑洞。这类窑洞有一个显著的特点是，即为“横向”结构走向，被称为“横窑”。这与我们平时看到的窑洞是完全不同的。横窑的总存量大概有千余座，这在全国的民居建筑中是十分罕见的。
为什么在晋东地区会出现这么多的横窑呢？
请大家看图，我们发现横窑有一个共同的特点就是门窗都开在承重墙上。图13是室内，光线从侧面射入。图15是示意图，根据门窗位置不同来划分“横”或“纵”窑。横窑出现的原因，显然是受到了传统四合院的布局影响。因为四合院的特点之一是所有的住宅门窗必然朝向院子中央，突出以天地为中心、以家族长为中心的“向心性”，具有明显的天人合一、天地为上、家长为尊的儒家思想理念。春夏秋冬的自然规律和太阳周而复始的运动轨迹，是农耕民族赖以生存的天之大道。同时，窑洞的承重墙上开一门二窗，一则便于采光通风，日照丰沛，居住舒适。另外是宜于在窑内设置隔墙，一明两暗，各自独立，功能更加多用，与院子中央沟通更方便。
横窑的出现与中国传统四合院的文化理念并无冲突，坚持了以天地之神和血缘关系为中心的向心性，保持了农村自给自足的小农家庭生产体系的封闭性在四合院中的体现。这使横窑成为晋东独特民居的主要结构和布局方式。没有传统的农耕文化四合院的约束，就不会出现这种石结构的横窑。
当然，体现这些窑洞农耕文化氛围的不仅仅是布局和窑洞结构本身，那些附着在窑洞上的各种雕刻纹饰题材和建筑小品也很有特色。
比如这几张图就是在窑洞的墙体上雕刻供奉天地之神的神龛。我们发现这些神龛无一例外都制作得精美绝伦。即便是一座很贫寒的宅院，也会把神龛做到极致。而那些大门两侧和屋檐上的雕刻纹饰，多以蕉叶、牛角、胜等杂宝和“福禄寿”、“耕读传家”为内容的农耕文化作为题材，绝没有晋西和晋中地区的官绅文化、工商业文化的变异和取巧，保持了晋东地区农耕文化的单纯性、朴素性的文化气质。
图21、22是碛口古镇西湾村的陈家大院。通过比较发现，在码头文化的陈家大院中，天地神龛或者是一个简单的圆洞，或者干脆不建神龛，而是用一块木质吊板钉在墙上充当。
图23
晋东的窑洞民居除了浓郁的农耕特色外，还有较强的地域文化特色。请大家看上面一组图，图23是固关城楼，其他窑洞均建于明代中晚期，共同的特征就是每座窑洞的门口两侧都雕凿有一人多高的方形条石充当装饰，当地人称之为“将军石”或“将军柱”。
图27是一座街门。大家都知道，晋东有两座著名的古关隘，一个是娘子关，另一个是固关，两关相距9公里，是山西通往河北大平原的重要军事关隘，历来被统治者所重视。秦始皇尸归咸阳，韩信下赵等重大历史事件均发生于此地。明嘉靖年间，为防止瓦剌人（蒙古人的一支）袭扰京师，特意重修关城，驻军把守。客商和路人从此经过，要缴纳税赋并接受检查，久而久之，这些官兵子弟留居此地，成为当地居民。使当地居民形成一种本能的关隘防卫意识。这种意识被工匠们创意发挥为大门两侧以“将军石”装饰，整洁干练、棱角分明的将军石为凌乱的石块砌成的窑洞带来了一股清爽的风格，大块的条石使窑洞的立面美观漂亮，同时又具有镇邪驱鬼的防卫寓意，很有地方特色。
在明代，横窑与纵窑相伴而生，只不过横窑更加常见。但是到了清代，正好相反，绝大多数窑洞一片倒的选择为纵窑。
那么纵窑有什么特点呢？纵窑的特征就是门窗开在非承重墙上，就像下面这几张图片。
其中图34展示了纵窑的结构和院落布局。
为什么在清代出现了大量的纵窑呢？这与清初雍正皇帝推行“官绅一体当差一体纳粮”、“火耗归公”、“摊丁入亩”等新政有极大关系。其中摊丁入亩就是将几千年对农民收取人头税改为按每户拥有田地的亩数来收税。对大多数农户来讲，这无疑是一个好消息，但也因此导致人口数量急剧膨胀，到乾隆晚期，全国人口已达到3亿左右，人口的增量使住宅的容量不得不扩展。
同时，传统的横窑因为门窗位置不利于墙体的稳定，从而导致工程质量不足，部分横窑出现了墙体开裂、倾斜的现象，甚至可能发生过伤亡事故。基于人口的膨胀和横窑的质量隐患，促使人们转而变化结构，砌筑纵窑，就像图34一样。
因为纵窑的门窗改在非承重墙上，保证了墙体的稳定。同时，两座或三座纵窑并列，互相支撑，减少了隔墙的厚度，成本反而降低，扩大了容量。而且它的功能各自独立，便于多子女分户安居，所以给居住方式带来很大的方便。
更重要的是，由多个纵窑组成的四合院在文化理念上坚持传统，固守着四合院文化的向心性和封闭性，使得窑洞的结构衍变被民间所欢迎和接纳。
图32、33、35是晋东最典型的清代纵窑组合图，它们很好地从结构、装饰、功能使用上维持了传统的特色。这种不伤筋动骨的微变而稳定的窑洞形式很容易扩大它的市场，也是清代盛行的原因。
晋东地区的元明清三代砖石窑洞数量庞大、资源丰厚，过程完善，脉络清晰，制作精细，风格纯朴，代表了封闭落后的农耕文化民居与较为时尚工商业文化民居、官绅文化民居之间的差异，使我们清晰地看到了它600余年的发展脉络，但这又何尝不是好事呢？发展的快与慢、纯朴与时尚，哪一个更符合天道呢？从资源的完整性来说，目前尚未发现在其他各省和地区有更原始的实物依据。
请大家看图36、38、40，图40是横纵两窑的施工简图。拱券技术的难点是以极小的成本建起房屋，成本小是核心。建造时，对乱石块不进行加工，以工匠的慧眼来选材定位，这一过程没有经过实践不容易完全理解。
成本小的另一个原因在于它完全不使用灰浆粘结，完全靠石块之间的挤压和摩擦产生拱顶的撑力。这对古代的乡民有极大的诱惑力。当然，窑洞成型以后，再用黄土泥填满石块间的缝隙，以利保暖。
那么，窑洞顶端的曲线是怎样的？看一下图36、38。根据现代力学分析，拱顶的曲线有双心圆、抛物线、半圆等曲线，其中以悬链线为最合理的抗压曲线。双心圆的曲线与欧洲哥特式建筑的尖拱十分相近，只是圆心距更大一些。晋东的窑洞大多是以双心圆为弧顶线，美观大气，十分漂亮！此处不做进一步展开。
我认识一位年近八旬的老工匠，他告诉我，在过去的手艺匠人中，起拱线的画法和砌筑技术是密不传人的，那是他们的饭碗。但如今，窑洞已经无人再去建造了，人们逐渐离开这些窑洞，搬入了楼房，所以这门手艺也将失传、无人学习了！
土窑洞延续了四千多年，而砖石窑洞只有600多年的历史，它们的存在和延续给了我们怎样的启示呢？
土和石块都是大自然对人类的赐予，土窑和砖石窑在外形上都是拱形曲线的圆屋顶，昭示着古人天圆地方的宇宙观。也许，我们的先人从挖土窑那一天起，就在冥冥之中为子孙们设计了内涵丰富的居住形式。即便是砖石窑洞，也仍然彰显了人与自然的和谐精神，这个过程是清澈、绿色而缓慢的。
老子是一位伟大的哲人，他极为关注人类的终极问题，希望人们上善若水，以天地运行的法则去对待未来生活。我们之所以怀古，向往对古代时空的穿越，无非是喜欢过去那种简单、古朴、宁静而自由的田园生活，喜欢那原始而无为的生活态度。
诚然，在激烈竞争社会的发展中，“适者生存”似乎仍是合理的逻辑，但是，地球资源的危机，环境的破坏，大量物种的不断消失，不正在时刻敲起警钟吗？眼前这些正在消失的古民居、古窑洞，是历史的产物，是人与自然和谐的范本，我们从这里能找到答案吗？
社会是不可逆而向前发展的，我们是否需要开创一个新的文明形态来指导我们向自然学习、向古人学习，这对我们当今的研究与开发传统建筑具有重大的意义。
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