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第18章 水往高处流:马钧的龙骨水车

马钧出身贫寒,生活在三国时期,是中国古代的机械大师。他的不少发明创造对当时生产力的发展起了相当大的作用。因为他在传动机械方面有很深的造诣,所以当时人们对他的评价很高,称他为“天下之名巧”。马钧从小口吃,不善言谈。但是他很喜欢思索,善于动脑,同时注重实践,勤于动手,尤其喜欢钻研机械方面的问题。马钧早年生活比较贫困,长时间住在乡间,比较关心生产工具的改革,并且作出了突出贡献。

马钧少年游乐,未认识到自己的才华。他生活贫困,尝试改进绫机,并因此而出名。绫是一种表面光洁的提花丝织品,可那时生产效率还很低。中国劳动人民在生产实践中逐步发明了简单的织绫机。这种织绫机有一百二十个蹑(踏具),人们用脚踏蹑管理它,织一匹花绫得用两个月左右的时间。后来,这种织绫机虽经多次简化仍很繁杂。到三国时,仍然是五十根经线的织绫机五十蹑,六十根经线的织统机六十蹑,非常笨拙。马钧看到工人在这种织绫机上操作,累得满身流汗,生产效率很低,就下决心改良这种织绫机,以减轻工人的劳动。于是,他深入到生产过程中,对旧式织绫机进行了认真研究,重新设计了一种新式织绫机。新织绫机简化了蹑,改造了桄运动机件(即开口运动机件)。原来的织绫机五十根经线的五十蹑,六十根经线的六十蹑,综控制着经线的分组、上下开合,以便梭子来回穿织;马钧统统将其改成十二蹑。经过这样一改进,新织绫机不仅更精致,更简单适用,而且生产效率也比原来的提高了四、五倍,织出的提花绫锦,花纹图案奇特,花型变化多端,受到了广大丝织工人的欢迎。新织绫机的诞生,是马钧一生中最早的贡献,它大大加快了中国古代丝织工业的发展速度,并为中国家庭手工业织布机奠定了基础。

马钧当时在魏国做一个小官,经常住在京城洛阳。当时在洛阳城里,有一大块坡地非常适合种蔬菜,老百姓很想把这块土地开辟成菜园,可惜因无法引水浇地,一直空闲着。马钧看到后,就下决心要解决灌溉上的困难。于是他又在机械上动脑筋。经过反复研究、试验,他终于创造出一种翻车,把河里的水引上了土坡,实现了老百姓的多年愿望。马钧创造的这种翻车,“其巧百倍于常”,用时极其轻便,连小孩也能转动。它不但能提水,而且还能在雨涝的时候向外排水。可见进步之多,功效之高。这种翻车,是当时世界上最先进的生产工具之一,从那时起,一直被中国乡村历代所沿用,直至实现电动机械提水以前,它一直发挥着巨大的作用。

“以人运车车运辐,一辐上起一辐伏。辐辐翻水如泻玉。大车二丈四,小车一丈六。小以手运大以足,足心车柱两相逐。左足才过右足续,踏水浑如在平陆。高田低田足灌沃。不惜车劳人力尽,但愿秋成获嘉谷。”这首《踏车曲》形象的描绘出中国农村古老的提水机具——翻车。

翻车又叫“龙骨水车”,龙骨水车的称呼来自民间,南宋陆游《春晚即景》:“龙骨车鸣水入塘,雨来犹可望丰穰。”目前见到的史料中,这是最早的出处。

这种水车是在前人创造的用来吸水洒路的翻车的基础上,加以改进制成的。马钧设计的翻车结构巧妙,很像一种链唧筒,能够连续不断地将水提上来。翻车亦称“踏车”、“水车”,省称“龙骨”。其结构是以木反为槽,尾部浸入水流中,有小轮轴一。另一端有小轮轴,固定于堤岸的木架上。用时踩动拐木,使大轮轴转动,带动槽内板叶刮水上行,倾灌于地势较高的田中。后世又有利用流水作动力的水转龙骨车,利用牛拉使齿轮转动的牛拉翻车。以及利用风力转动的风转翻车。广东等地用手摇的较轻便,施于田间水沟,称“手摇拔车”。效率超过当时其他提水机具百倍,而且轻便灵巧,连儿童都能使用。

马钧发明的翻车迅速得到推广使用。天旱时,人们可以用翻车把低处河塘里的水引上高坡,灌溉田地;涝的时候,又可以用翻车排涝。翻车的创造,大大提高了劳动效率,而且解决了许多土地因不便于灌溉而荒废的问题,扩大了耕种面积,对农业起了巨大的作用。在中国农村,翻车沿用了1000多年。

除此以外,马钧还有很多广为人知的发明。

指南车是一种辨别方向的工具。我们的祖先很早就创造了指南车。4000年前,黄帝和蚩尤作战,在蚩尤放出的雾气中迷失了方向,接下来黄帝制造出辨别方位的指南车,一举击败了蚩尤。又传说3000年前,远方的越裳氏(在今越南)派使臣到周朝,迷失了回去的路线,周公遂制造指南车相赠,以作为指向工具。这些故事,虽然是传说,特别是蚩尤作雾,更是一种神话,但是中国指南车的发明,实在是极为久远的事情。东汉时期,伟大的科学家张衡就曾利用纯机械的结构,创造了指南车,可惜张衡造指南车的方法失传了。

到三国时期,人们只从传说上了解到指南车,但谁也没见过指南车是啥模样。当时,在魏国做给事中的马钧对传说中的指南车极有兴趣,决心要把它重造出来。然而,一些思想保守的人知道马钧的决心后,都持怀疑态度,不相信马钧能造出指南车。有一天,在魏明帝面前,一些官员就指南车和马钧展开了激烈的争论。散骑常侍高堂隆说:“古代据说有指南车,但文献不足,不足为凭,只不过随便说说罢了。”骁骑将军秦朗也随声附和道:“古代传说不大可信,孔夫子对三代以上的事,也是不大相信的,恐怕不会有什么指南车。”马钧说:“愚见以为,指南车以往很可能是有过的,问题在于后人对它没有认真钻研,就原理方面看,造指南车还不是什么很了不起的事。”高堂隆听后轻视地冷冷一笑,秦朗则更是摇头不已,他嘲讽马钧说:“你先生名钧,字德衡,钧是器具的模型,衡能决定物品的轻重,如果轻重都没有一定的标准,就可以作模型吗?”马钧道:“空口争论,又有何用?咱们试制一下,自有分晓。”随后,他们一起去见魏明帝曹睿,明帝同意马钧制造指南车。马钧在没有资料,没有模型的情况下,苦钻苦研,反复实验,没过多久,终于运用差动齿轮的构造原理,制成了指南车。事实胜于雄辩,马钧用实际成就,胜利地结束了这一场争论。马钧制成的指南车,在战火纷飞、硝烟弥漫的战场上,不管战车如何的翻动,车上木人的手指始终指南,引起了满朝大臣的敬佩。这充分表现了马钧肯刻苦钻研,敢想敢做的精神。

马钧在传动机械方面的研究,还有很多高超的成就。“水转百戏”的研制成功,足以说明这一点。一次,有人进献给魏明帝一种木偶百戏,造型相当精美,可那些木偶只能摆在那里,不能动作,明帝觉得很遗憾。明帝问马钧:“你能使这些木偶活动吗?”马钧肯定地回答道:“能!”明帝遂命马钧加以改造。没有多久,马钧则成功地创造了“水转百戏”。他用木头制成原动轮,以水力推动,使其旋转,通过传动机构,这样,上层的所有陈设的木人都动起来了:有的击鼓,有的吹箫,有的跳舞,有的耍剑,有的骑马,有的在绳上倒立,还有百官行署,真是变化无穷。并且这些木人出入自由,动作极其复杂,巧妙程度使原来的百戏木偶无法比拟。“水转百戏”在中国古代木偶艺术中,是非常卓越的创造。它虽然是供封建统治者玩乐的东西,但从另一方面看,马钧已能熟练掌握和巧妙利用水利和机械方面传动的原理。

由于马钧掌握了军事原理,因而他在军事上兵器制造方面也有不少发明创造。从历史文献当中可以证明,他在兵器学方面的精深研究,足以和同时代的军事学家诸葛亮相比。

那时候,魏国和蜀国经常打仗。蜀国大军事家诸葛亮在出师北伐时,曾发明了一种可以把箭接连发射出去的连发射远器——连弩。它每次可发数十箭,威力很大。魏军在战场上拣到,颇感惊奇。当时已经年老的马钧看到连弩后,认为这种兵器很好,说:“巧是很巧了,但还有不到的地方,如再改进一下,威力还可增加五倍。”于是,他便将连弩进行了改进,果然效果甚佳,功效可提高五倍。

三国时官渡之战,曹操曾使用“发石车”攻击袁绍的阵地,但只能单发,效率不高。马钧担心敌方在城楼上挂起湿牛皮,就能挡住发石车抛出的石头。马钧在原来作战用的发石车的基础上,重新设计出了一种新式的攻城武器——轮转式发石车。原来的发石车,像个大天平,一头挂着一个斗,斗里装满大小石头,另一头挂着许多根绳子,作战时,兵士们一齐用力拉绳子这头,装石头那头就飞快地翘起来,这样,石头就被抛出去打击敌人。这种发石车缺点很多,每发射一次,都要花费一些时间,而且效果不大。马钧设计的新式轮转式发石车,则克服了这些缺点。它是利用一个木轮子,把石头挂在木轮上,这样,装上机械带动轮子飞快地转动,就可以把大石头接连不断地发射出去,使敌方来不及防御。马钧曾用车轮子来做试验,可以连续把几十块砖瓦射出几百步远,这在当时说来,威力是相当大的。

马钧在手工业、农业、军事等方面有很多发明创造,是三国时代最优秀的机械制造家,就是在中国古代几千年的历史当中,也不多见,堪称一代机械大师,当时,有位叫傅玄的文学家曾称赞他说:“马先生,天下之名巧也。”但由于封建统治阶级腐败没落,马钧的许多发明创造没有得到重视。他的一生,从少年到老年,一直不得志,虽然他曾做过给事中官,但他的工作仍然受到阻挠和蔑视,技巧一直未得到顺利发展的机会。尽管文学家傅玄曾几次在魏国贵族安乡侯曹义、武安侯曹爽那里推荐他,也还是没有受到重视。傅玄对此感慨颇深地说:“马先生的巧,虽古时的公输般(鲁班)、墨子,以及近代的张衡,也比不过,但公输般和墨子都能见用于时,张衡和马钧的一生却不能发挥其长,真是最可痛心的事。”傅玄的话道出了在封建社会里多少发明家被埋没的事实。

马钧对人类的贡献,虽然没有被封建贵族所重视,但他的发明创造却得到了广大劳动人民的欢迎,几千年来,他的功绩和美名一直被劳动人民传颂。

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