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1、中国古代文化常识（下）第十五讲 中国古代机械中国古代在机械方面的创造发明，亦是中国文化史上璀璨光辉的一个组成部分。可以说，在机械发明的各个方面，如风力、水力、热力机械及齿轮系传动等，中国古代都有不少创造发明，都对人类文明做出了极有价值的贡献。关于农业机械、天文仪器、纺织机械、印刷机械、交通机械、军事机械等方面的成就，已在各有关章节述及。这里仅介绍其它方面的几个突出成就，以见中国古代机械发明之一斑。一、指南车又称司南车，相传为黄帝所作，亦有说周公所作，实际上大约是西汉问世。西京杂记记载有：“司南车，驾四，中道”。东汉的张衡、三国时魏国的马钧都曾造过指南车，其后历代史书差不多都有指南车的记载。如晋
2、书舆服志说：“司南车，一名指南车，驾四马，其下制如楼，三级；四角金龙衔羽葆；刻木为仙人，衣羽衣，立车上，车虽回运而手常南指”。宋书礼志五说：“其制如鼓车，设木人于车上，举手指南。车虽回转，所指不移”。南齐书祖冲之传说：“冲之改造（指南车之）铜机，圆转不穷而司方如一”。但是，这些记载都过于简略，对其构造、原理都未述及，而且各代所造之指南车都很快流失。也即是说，各代都是在无资料记载和实物的情况下重新制造。只是到宋代的史籍才对燕肃和吴德仁制造的指南车有较详细的记述。燕肃曾任宋仁宗时的工部郎中，他于天圣五年（1027年）在“至国朝，不闻得其制”的情况下，“创意成之”，造了一部指南车。吴德仁曾任宋徽宗时
3、的内省侍，他于大观元年（1107年）对燕肃所造之指南车进行了改进。宋史舆服一中对燕肃、吴德仁所造指南车的大小、规格、型制，以及内部的齿轮结构、齿轮大小和齿数等都有相当详细的记述。根据这些记载和近人的研究，我们可以对指南车的结构和原理有一个大致的了解。指南车的车身为一辕双轮车，车箱为重构结构，上立一本人，引臂南指。车箱内部设置有一套可自动离合的齿轮传动机构。当车子行进中偏离正南方向，向东（向左）转弯时，车辕前端向左移动，而后端向右（向西）移动，即将右侧传动齿轮放落，使车轮的转动能带动本人下方的大齿轮向右转动，恰好抵消车辆向左转弯的影响，使木人手臂仍指南方。当车子向西（向右）转弯时，则左侧的传动齿
4、轮放落，使大齿轮向左转动，以抵消车子右转的影响。而车子向正前方行进时，车轮与齿轮系是分离的，因此木人手臂所指的方向不受车轮转动的影响。如此，不管车子的运动方向是东西南北，或不断变化，车上木人的手臂总是指向南方，起着指引方向的作用。来源:Zxxk.Com二、木牛流马关于木牛流马，在三国演义第一百零二回有过生动描述。 当时，诸葛亮与司马懿两军对峙，难分高下。诸葛亮军中粮食尽在剑阁，人夫牛马，搬运不便。诸葛亮发挥了自己的聪明才智，称其建造木牛流马成功之作，可以搬运粮米，甚是便利。可以牛马皆不水食，昼夜转运不绝。据载，过了数月，木牛流马皆造完备，宛然如活者一般，上山下岭，各尽其便。后人有诗赞日：“剑关
5、险峻驱流马，斜谷崎岖驾木牛。后世若能行此法，输将安得使人愁”。造木牛之法云：方腹曲头，一脚四足；头入领中，舌着于腹。载多而行少：独行者数十里，群行者二十里。曲者为牛头，双者为牛脚，横者为牛领，转者为牛足，覆者为牛背，方者为牛腹，垂者为牛舌，曲者为牛肋，刻者为牛齿，立者为牛角，细者为牛鞅，摄者为牛秋轴。牛仰双辕，人行六尺，牛行四步。每牛载十人所食一月之粮，人不大劳，牛不饮食。造流马之法云：肋长三尺五寸，广三寸，厚二寸二分：左右同。前轴孔分墨去头四寸，径中二寸。前脚孔分墨二寸，去前轴孔四寸五分，广一寸。前杠孔去前脚孔分墨二寸七分，孔长二寸，广一寸。后轴孔去前杠分墨一尺五分，大小与前同。后脚孔分墨去
6、后轴孔三寸五分，大小与前同。后杠孔去后脚孔分墨二寸七分，后载克去后杠孔分墨四寸五分。前杠长一尺八寸，广二寸，厚一寸五分。后杠与等。板方囊二枚，厚八分，长二尺七寸，高一尺六寸五分，广一尺六寸：每枚受米二斛三斗。从上杠孔去肋下七寸：前后同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔长一寸五分，广七分：八孔同。前后四脚广二寸，厚一寸五分。形制如象，轩长四寸，径面四寸三分。孔径中三脚杠，长二尺一寸，广一寸五分，厚一寸四分，同杠耳。来源:学.科.网Z.X.X.K“木牛流马”的传说诸葛亮六出祁山时，用“木牛流马”运粮送草，为蜀军作战立下了汗马功劳。提起“木牛流马”得从诸葛亮在隆中娶亲说起。黄承彦把女儿许配给诸葛亮以后
7、，两家都很满意，商定在腊月二十八成亲。成亲的前一个月，黄月英请她父亲向诸葛亮提出条件，在结婚时，不循陈规旧俗，一不坐轿，二不骑马，三不乘船。诸葛亮并没有把娶亲的事想的很多，只是因一次在黄家与黄月英“斗智”，在天文气象上败了下风。回隆中后，每天专攻天文地理井在乐山顶上筑了观星台，研究风云变幻的规律。当黄承彦转达黄小姐的“三不”条件后，诸葛亮很吃惊，心想她一不坐轿，二不骑马，三不乘船，难道是步行吗?不会吧?可时间只有个把月，这可是件头痛的事。再说，我若跟新娘步行，别人定会耻笑新娘子面子也过不去。黄承彦走后，诸葛亮坐卧不安，急得在院子里、山坡上打转转。时间一天天过去了，转眼到了腊月二十三，这天诸葛亮
8、坐在山坡上，脚登一块石头冥思苦想，由于太疲劳，闭上眼睛就打盹，突然听山下有人惊叫：“牛惊了!牛惊了!”定眼一看，原来是山下拉碾子的牛惊了，拖着碾磙在地上跑诸葛亮有所感触地望着牛拉的碾磙发呆，心想若在碾磙上安个架子不就可以坐人了吗?他高兴极了，把后脑勺一拍，喊道“有了！”说完就往家里跑到了院子里，就将自己看到的牛拉碾磙的启发和自己的想法向书童讲了一遍，书童听了拍手叫好。于是两个人就找木料、工具，锯的锯、砍的砍，一连干了三天三夜，做好了一架“木牛流马”，这时已经是腊月二十六了。黄承彦自传达了女儿结婚的条件后，心里也没有底儿，也为这件事操心。日子越来越近了，心情也越来越沉重，又不好问女儿，更不能找诸
9、葛亮。到了腊月二十六日这天，眼看过门的时间只有两天下，心里更加着急。到后院看女儿，女儿装着若无其事的样子其实心里比父亲还急呢!虽然也相信丈夫才智过人但也怕在“三不”上打顿给自己难看可是又不好向自己的父亲表白。黄承彦实在憋不住了，腊月二十七的大清早就骑着毛驴到隆中。过了小虹桥，只见诸葛亮的大门紧闭，书童坐在门上打瞌睡。见黄先生来，连忙起身施礼相迎黄承彦下下驴子问书童：“你家先生可在家?”书童说：“先生这几天身体很乏，在家休息，并交待我任何客人来请，改日相见。”黄承彦听后，气得转身就走，书童也不强留。黄老先生回家后，大发脾气。女儿问明原因后，却笑容满面，黄老先生却不解其意，呆呆地看着女儿那得意的神
10、情。第二天，是诸葛亮娶亲的日子。黄承彦的寒里挤满了祝贺、看热闹的人看他黄家姑娘不坐轿、不骑马，不乘船，如何到婆家去?人们都踮着脚望诸葛亮如何来娶这个新媳妇。快到晌午的时候，在接亲的路上出现丁一个彩色的影子，由小变大越来越清楚了。“接亲的来了!”爱热闹的人一涌而上，只见诸葛亮和书童一前一后坐在一个被彩布围着的“台子”上，在“台子”下，一边一个如同大碾盘一样的东西滚着走，说它是轿子没人抬，说它是匹马，人没有骑在马背上，而是一头牛在前面拉着走。大家围上去，摸摸这，摸摸那，又拍拍那被打扮得十分漂亮的大黄牛，把书童围在中间，问这是啥东西，书童站在上边乐呵呵地向大家说：“嘿嘿!这是我们先生为接新娘子而造的
11、木牛流马。”诸葛亮躬耕隆中，看到乡里人砍柴、运粮都是肩挑背驮，又慢又累。他就琢磨着设计了独轮车，并把做车的办法教给群众，没过多长时间，隆中一带就有了不少这样的车。群众用这种独轮车很省力，两个人挑的东西一车就装完，在尺把宽的小路上也能行走，于是群众就给这种独轮车起名“流马”。平川地的人们做生章路过隆中见到这样的“流马”，也照着做了一些。后来，诸葛亮见平川地区道路较宽，用“流马”效率太低，就在“流马”的基础上进行了改进，把车架子做成四、五尺高，五、六尺宽，一丈多长，两边装上大园木轮子。这样一改，一车装的东西就顶三、四个“流马”装的东西，且平稳、易驾驶。后来又改人拉为牛拽，群众就叫它“木牛”。来源:
12、学*科*网流马跑得快，不久跑到别处，因此，其它地方也有独轮车了。木牛走得慢，一直没有走出襄阳。因此，其它地方的人一直不会做双轮牛车。人们说，木牛是诸葛亮专门为襄阳人做的为了纪念诸葛亮，后来人们就把“木牛”叫“诸葛亮车”。三、记里鼓车即利用车轮的转动距离而自动报告车行里程的车子，其原理和作用类似于现汽车上的计程表。关于记里鼓车的最早文字记载亦是在西京杂记中，其云“记道车，驾四，中道”。其后各代史书亦都有记述，晋书舆服志云：“记里鼓车，驾四，形制如司南，其中有木人执槌向鼓，行一里则打一槌”；宋书礼五云：“（记里车）制如指南，其上有鼓，车行一里，木人辄击一槌”；五代马缟所注的中华古今注亦曰：“记里鼓
13、车，所以识道里也，谓之大章车。起于西京，亦曰记里车。车上有二层，皆有木人焉。行一里下一层击鼓；行十里上一层击钟”。但如指南车的命运一样，记里鼓车也是每次造后即很快失传，记载也是过于简略。宋史舆服一记有天圣五年内侍卢道隆和大观元年吴德仁所造的记里鼓车，对车子的型制、大小、齿轮传动结构等都有较详细的记载。其制为独辕双轮车，车箱分上下两层，下层有木人执槌司鼓，上层有木人执槌司镯（或钲）。车箱里设置有一套减速齿轮系，并分别与上下两木人相联。当车子每行走一里时，控制下层木人的齿轮转动一周，木人击鼓一次；当车子每行走十里时，控制上层木人的齿轮转动一周，木人击镯（或钲）一次，从而达到报告行程里数的效果。来源
14、:学_科_网Z_X_X_K四、水转百戏三国时马钧所创制。当时，有人送给魏明帝一木制玩具，上有百戏的造型，形象优美，制作精巧，但却是静止固定的，不会活动。马钧便对之进行改制，他用木料做了一个大原动轮，平放于地上，用水力驱动，原动轮便会带动戏中的各种造象活动起来。“设为女乐舞象，至今木人击鼓吹箫；作山岳，使木人跳丸掷剑，缘絙倒立，出入自在；百官行署，春磨斗鸡，变巧百端。”“水转百戏”的具体构造现已无从得知，但从其能使各种戏中的造形活动，可推断其内部一定运用有一套复杂的齿轮系以及凸轮、连杆等传动机构。其所达到的机械水平，即使在今天看来也是令人惊叹的。指南车，记里鼓车，水转百戏，唐、宋、元时的水运天文
15、仪器，明代的五轮沙漏，以至各种农用的水转连磨等等，均是结构复杂，构思灵巧，反映了中国古代已经对齿轮系的传动原理有着相当深刻的认识，也体现了中国古代高超的设计思想和创造才能。五、地动仪东汉张衡于公元132年发明，为世界上第一架观测地震的仪器，李约瑟称之为“地震仪的鼻祖”。地动仪“以精铜铸成，员（圆）径八尺，合盖隆起，形似酒尊”。其内部有精巧的结构，中间为“都柱”，相当于一种倒立型的震摆；周围分“八道”，即按八个方向装置的八组机械装置。外面相应八个方向各设一条口含铜珠的龙，龙头下各有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震，“都柱”便会因震动失去平衡而触发地震方向的机构，该向的龙口即张开，使钢珠落入蟾
16、蜍口中，“振声激扬”，观测者就能测知何时、何方向发生了地震。据记载，地动仪曾成功地记录到公元138年甘肃发生的一次强震，证明了地动仪的准确性和可靠性。六、鼓风机械在金属冶炼中，为了使燃料充分燃烧，以提高炉温，一般都装设有鼓风机械。最早的鼓风器称为橐，是一种皮囊。把多个橐排在一起称排橐，用马力、人力、水力推动就称马排、人排、水排。水排是东汉时南阳太守杜诗于公元31年发明的，用于鼓铸农器，收到了“用力少，见功多，百姓便之”的效果。三国时韩暨在魏国官营冶铁作坊进行推广，以代替马排、人排。由于鼓风器何时由皮橐发展为风扇，现尚不清楚，故杜诗、韩暨的水排是用皮橐或风扇，结构如何，不得而知。但至迟在北宋时，木风扇已取代皮橐。北宋的武经总要中的行炉，元代王祯农书中的水排，都用的是水风扇。书中的水排图，有立轮式和卧轮式两种，是用水作动力推动轮子旋转，进而拉
