专家探讨中国古代机械:"木牛流马"长什么样?
古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?爭議頗多且被教科書刪掉的張衡地動儀真的是“造假”嗎?在“四大發(fā)明”以外,中國古代到底有沒有科技?神秘的“木牛流馬”究竟長什么樣?
1月10日,《中國古代機械復原研究》出版研討會在北京維景國際大酒店召開,中國科學院自然科學史研究所所長、國際科學史研究院院士張柏春,清華大學科技史暨古文獻研究所所長、國際科學史研究院院士馮立升,清華大學社會科學學院教授劉兵,北京大學醫(yī)學人文研究院教授王一方,清華大學深圳研究生院教授戴吾三,中國科學院自然科學史研究所研究員孫烈等業(yè)內(nèi)專家共同就“古代機械文明”展開了探討。
《中國古代機械復原研究》出版研討會以“再現(xiàn)中國古代機械文明”為主題。
李約瑟曾列舉26種中國古代的杰出發(fā)明
一直以來,提及中國古代科學技術,人們往往會想起“四大發(fā)明”,但在“四大發(fā)明”之外,卻往往知之不詳。在“四大發(fā)明”以外,中國究竟有沒有科技?答案當然是有。那么,中國古代科技在世界范圍內(nèi)究竟是什么發(fā)展水平?
著名科技史家陸敬嚴在力作《中國古代機械復原研究》一書中指出,中國科學技術在秦漢時期開始進入先進行列,而且在這一階段出現(xiàn)的重要科技成果特別多,超過以往任何時期,比如秦陵銅車馬、指南車、記里鼓車、三腳耬、獨輪車、被中香爐、風扇車、龍骨水車、平織機、地動儀、水利天文儀器——渾象等。陸敬嚴認為,中國科學技術位于先進行列的時間應從秦陵銅車馬算起。
20世紀80年代秦陵出土的銅車馬,形態(tài)逼真、造型優(yōu)美、結構復雜而完善,展現(xiàn)出秦代很高的科技水平和制造技術。
從什么時候起,中國的科學技術不再先進呢?陸敬嚴說,中國科學技術退出先進行列的時間約為明代中后期,也就是15-16世紀。這一時期的西方,正處于改變世界面貌的產(chǎn)業(yè)革命前夜,科學技術的進步十分明顯。明代中晚期到清初,歐洲的科學技術水平總體上已經(jīng)超過中國,這也從另一方面證明了中國科學技術先進的局面已經(jīng)結束。
陸敬嚴在書中指出,中國是世界上最早使用和發(fā)展機械的國家之一。歷史上,中國機械技術曾長期保持世界領先,在農(nóng)業(yè)、冶金、紡織、車船、軍事、天文、鉆井等領域取得了一系列令人矚目的成就。英國學者李約瑟曾在其宏篇巨著《中國科學技術史》的總論中,以英文字母編號,列舉了26種中國古代的杰出發(fā)明,并指出這些杰出發(fā)明在歐洲使用的時間晚于中國幾個世紀到十幾個世紀。這26種發(fā)明中,12種屬于機械范疇,另有10種或多或少與機械有一定關系。毫不夸張地說,中國古代機械是古代科技的重要組成部分,中國古代機械技術的輝煌,其種類、數(shù)量和豐富的內(nèi)涵,對我國乃至世界科學技術發(fā)展的影響都非常巨大。
英國學者李約瑟(Joseph Needham,1900-1995)。
在研討會現(xiàn)場,上海科學技術出版社社長溫澤遠向與會嘉賓介紹了《中國古代機械復原研究》一書的出版初衷和編輯經(jīng)過。他表示,實際上這些中國古代的杰出成就,中國人了解的并不多,甚至非常不了解。《中國古代機械復原研究》生動形象地再現(xiàn)了中華古代機械技術文明的整體樣貌,而且通過復原不同時期的機械制作成果,可以讓更多讀者了解中國古代科技發(fā)展的脈絡,揭示其發(fā)展的軌跡和興衰的歷程,進而了解當時的社會政治、經(jīng)濟狀況。
張柏春同樣肯定了這部著作的重要意義和非凡價值,他表示,中國古代機械復原工作的人力、物力花費很大,見效又較慢,以往從事此項研究工作的人極少,在這片學術園地上有大批的空白,也很少有專著論及復原研究工作。但陸敬嚴一直沒有放棄寫一部完整的中國機械工程史的目標,先后撰寫了《中國古代兵器》《中國科學技術史·機械卷》《中國機械史》等著作。
張柏春說,《中國古代機械復原研究》作為一部技術史專著,將古文獻記載、考古資料和田野調(diào)查結合起來,進行機械的技術史研究和復原,不僅傳承了劉仙洲先生的機械史研究方法,還發(fā)展了王振鐸等先生開創(chuàng)的古代科技復原研究。“在多年的科研工作中,陸敬嚴教授實地踏勘西南古棧道,結合實際復原木牛流馬;在江西貴溪仿古吊裝懸棺,破解千古之謎;對古籍文獻細致推敲,復原制作成多種軍事機械……他制作的近百種約150具大小模型展現(xiàn)了我國先人的智慧和巧思,再現(xiàn)中華古代技術文明。”
古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?
起源于武夷山及周邊地區(qū)的懸棺,被認為是千古之謎,古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?陸敬嚴在《中國古代機械復原研究》一書中指出,根據(jù)古籍記載和實地調(diào)研,確定了懸棺并非依靠神或自然的力量,而是古代的一項起重工程問題,并歸納了升置懸棺的四種方法:吊升法、棧升法、堆土法和漲水法。其中吊升法使用最多,棧升法使用必須要有一定的棧道基礎,堆土法的使用有限,漲水法的使用則更少。但無論何種方法,都要將起重和運輸結合起來。那么,升置懸棺所使用的設備是什么呢?陸敬嚴在書中寫到,升置懸棺所用的設備應是當時已有的起重機械,如杠桿、滑輪、轆轤、絞車、棍棒和繩索等。
四川和云南的交界之處有很多懸棺,懸棺葬的年代十分古老,從如今發(fā)現(xiàn)的懸棺葬遺存來看,最早從春秋戰(zhàn)國時期開始,一直持續(xù)到元明時期。
懸棺,也是王一方最為感興趣的內(nèi)容。他在北京大學醫(yī)學人文研究院教授生死哲學,除此以外還有一個身份是中國殯葬協(xié)會專家委員會副主任。在研討會現(xiàn)場,王一方從懸棺談起,認為懸棺的“懸”既是懸掛的“懸”,又是懸案的“懸”,書中的相關研究,破除了其中的神秘色彩,也解決了中國殯葬文化中的一個謎。座談會現(xiàn)場,《科普時報》總編輯尹傳紅也舉懸棺、記里鼓車和被中香爐等極具中國特色的發(fā)明為例,來說明古代機械復原的趣味性、學術價值和科普意義。
出現(xiàn)于西漢的被中香爐,無論怎樣翻滾灰盂始終不會傾翻,原理與今天的陀螺儀相同。
不過,陸敬嚴在書中還提到,不同地區(qū)的懸棺吊裝具體方法可能會有所不同,但必須要強調(diào)的是,無論采用哪種方法,所用的機械都不能超越當時的年代,必須符合當?shù)氐目陀^條件,因地制宜地予以選擇。他曾經(jīng)專門寫成《中國懸棺研究》,根據(jù)所處環(huán)境,列出了實際中升置懸棺的方法。
從教科書中“消失”的張衡地動儀,真的是“造假”嗎?
近年來,對張衡地動儀的議論頗多。在2010年以前的人教版教材中,曾經(jīng)介紹了張衡和他的地動儀。課文稱:“科學家張衡制造了一種儀器,能測定地震方向,叫做地動儀。這是世界公認的最早的地震儀器。”但在2016年的部編本教材和2017年的統(tǒng)編本教材中,都不再介紹張衡及地動儀。
舊版人教版教材中曾經(jīng)介紹了張衡和他的地動儀。
從歷史教科書中“消失”的張衡地動儀,真的是“造假”嗎?陸敬嚴在書中指出,從古籍記載可知,張衡地動儀由兩個系統(tǒng)組成,一是接收地震信號系統(tǒng),其組成是都柱和八個軌道;二是報知地震系統(tǒng),其組成是內(nèi)部機關、龍頭、銅丸及蟾蜍。遺憾的是地動儀的核心部件——機關難知其詳。
許多現(xiàn)代學者對張衡的地動儀進行了深入研究。早在19世紀,日本學者已有論述。之后影響比較大的設想,還包括有王振鐸復原地動儀的設想、席文提出的地動儀設想、中國地震局等單位復原地動儀的設想。陸敬嚴表示,這些關于地動儀工作原理的設想,都利用了物體的慣性,從科學的角度看,都是合理的,具有較高的學術價值,其中后兩種設想更加靈敏。因為《后漢書》提供了張衡創(chuàng)制地動儀的珍貴史料,比其他國家早約1700年,李約瑟稱張衡的發(fā)明是“地動儀的鼻祖”,是了不起的成就。
但陸敬嚴同時強調(diào),地震學是新興的獨立學科,了解中國古代在地震學上的巨大成就,能使現(xiàn)代研究者受到啟發(fā),但不應過分夸大地動儀的靈敏性。對張衡地動儀的誤差做分析后發(fā)現(xiàn),其都柱只能按照八個軌道傾倒,兩個相鄰軌道之間有45°夾角。當兩個相鄰軌道之間的方向發(fā)生地震時,地動儀難以做出正確報告,當方向與每個軌道相差22.5°時,誤差最大。且張衡地動儀只能報知地面的震動,無法甄別這一震動是由地震還是其他原因引起的。此外,地震必須達到一定的強度和有一定的距離時,地動儀才能做出報告,也無法將地震的強度數(shù)字化。
“不用人力能自己走動”的“木牛流馬”究竟長什么樣?
戴吾三現(xiàn)場回憶起兩次參觀中國人民革命軍事博物館中陸敬嚴復原的戰(zhàn)爭模型時的情景,他認為,展示幾千年來中華文明的延續(xù)并不限于“四大發(fā)明”,更應從民生角度,對古代的生產(chǎn)生活工具加以關注,正是這些工具支撐了我們千年富足的生活。中國的物質(zhì)文化研究不應局限于享樂生活文化和市井生活文化,而在機械的靈巧、技術的智慧等方面還有許多工作要做。戴吾三提到,當時有一個采訪的標題中提到“木牛流馬入夢來”。這其中化用的“木牛流馬”,其實也是陸敬嚴及其學生眾多復原作品中的一件。
傳說中解決了諸葛亮運糧難題“不用人力能自己走動”的“木牛流馬”究竟長什么樣?陸敬嚴在《諸葛亮集》中發(fā)現(xiàn)了對“木牛流馬法”的詳細記載。根據(jù)其中“一腳四足”的形容,推斷出它很可能是一種牛首做裝飾的用于貨運的人力推行獨輪車,一個輪子用于行進,四根柱子用于停車時支撐,而且具備當時很先進的剎車系統(tǒng)。
按木牛推想圖復原的模型。
總結
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