我國(guó)古代的機(jī)械大師—馬鈞
2014/12/5 10:59:26 點(diǎn)擊數(shù):
【字體:大 中 小】
馬鈞,字德衡,三國(guó)時(shí)期魏國(guó)扶風(fēng)(今陜西省興平縣)人,生活在東漢末年這一時(shí)期。生卒年代不詳。他是我國(guó)古代的機(jī)械大師。他的不少發(fā)明創(chuàng)造對(duì)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的發(fā)展起了相當(dāng)大的作用。因?yàn)樗趥鲃?dòng)機(jī)械方面有很深的造詣,所以當(dāng)時(shí)人們對(duì)他的評(píng)價(jià)很高,稱(chēng)他為"天下之名巧".
馬鈞從小口吃,不善言談。
但是他很喜歡思索,善于動(dòng)腦,同時(shí)注重實(shí)踐,勤于動(dòng)手,尤其喜歡鉆研機(jī)械方面的問(wèn)題。馬鈞早年生活比較貧困,長(zhǎng)時(shí)間住在鄉(xiāng)間,比較關(guān)心生產(chǎn)工具的改革,并且作出了突出貢獻(xiàn)。
新式織綾機(jī)的誕生
我國(guó)是世界上生產(chǎn)絲織品最早的國(guó)家?赡菚r(shí)所以生產(chǎn)效率還很低。我國(guó)勞動(dòng)人民才在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步發(fā)明了簡(jiǎn)單的織綾機(jī)。這種織綾機(jī)有一百二十個(gè)躡(踏具),人們用腳踏躡管理它,織一匹花綾得用兩個(gè)月左右的時(shí)間。后來(lái),這種織綾機(jī)雖經(jīng)多次簡(jiǎn)化?傻饺龂(guó)時(shí),仍然是五十根經(jīng)線的織綾機(jī)五十躡,六十根經(jīng)線的織統(tǒng)機(jī)六十躡,非常笨拙。馬鈞看到工人在這種織綾機(jī)上操作,累得滿(mǎn)身流汗,生產(chǎn)效率很低,就下決心改良這種織綾機(jī),以減輕工人的勞動(dòng)。于是,他深入到生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)舊式織綾機(jī)進(jìn)行了認(rèn)真研究,重新設(shè)計(jì)了一種新式織綾機(jī)。新織綾機(jī)簡(jiǎn)化了踏具,改造了桄運(yùn)動(dòng)機(jī)件(即開(kāi)口運(yùn)動(dòng)機(jī)件)。原來(lái)的織綾機(jī)五十根經(jīng)線的五十躡,六十根經(jīng)線的六十躡,馬鈞統(tǒng)統(tǒng)將其改成十二躡。經(jīng)過(guò)這樣一改進(jìn),新織綾機(jī)不僅更精致,更簡(jiǎn)單適用,而且生產(chǎn)效率也比原來(lái)的提高了四、五倍,織出的提花綾錦,花紋圖案奇特,花型變化多端,受到了廣大絲織工人的歡迎。新織綾機(jī)的誕生,是馬鈞一生中最早的貢獻(xiàn),它大大加快了我國(guó)古代絲織工業(yè)的發(fā)展速度,并為我國(guó)家庭手工業(yè)織布機(jī)奠定了某礎(chǔ)。
龍骨水車(chē)的創(chuàng)造
在沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電力提水澆灌農(nóng)田以前,我國(guó)許多地區(qū)都廣泛使用著一種龍骨水車(chē)。也叫翻車(chē)。它應(yīng)用齒輪的原理使其汲水,很是好用。我國(guó)應(yīng)用水車(chē)有著悠久的歷史。大約在東漢時(shí)期,翻車(chē)就出現(xiàn)了,據(jù)古籍記載,東漢末年有個(gè)叫畢嵐的人曾有翻車(chē)的制造,但那時(shí)的翻車(chē)還比較粗糙,大抵應(yīng)該說(shuō)是我國(guó)鄉(xiāng)村歷代通用的龍骨水車(chē)的前身。直到三國(guó)時(shí)期,機(jī)械發(fā)明家馬鈞重新發(fā)明創(chuàng)造了一種新式翻車(chē),才使得翻車(chē)廣泛推廣應(yīng)用,從而形成了從東漢到三國(guó)翻車(chē)的正式產(chǎn)生。
馬鈞當(dāng)時(shí)在魏國(guó)作一個(gè)小官,經(jīng)常住在京城洛陽(yáng),當(dāng)時(shí)在洛陽(yáng)城里,有一大塊坡地非常適合種蔬菜,老百姓很想把這塊土地開(kāi)辟成菜園,可惜因無(wú)法引水澆地,一直空閑著。馬鈞看到后,就下決心要解決灌溉上的困難。于是他又在機(jī)械上動(dòng)腦筋。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究、試驗(yàn),他終于創(chuàng)造出一種翻車(chē),把河里的水引上了土坡,實(shí)現(xiàn)了老百姓的多年愿望、馬鈞創(chuàng)適的這種翻車(chē),"其巧百倍于常",用時(shí)極其輕便,連小孩也能轉(zhuǎn)動(dòng)。它不但能提水,而且還能在雨澇的時(shí)侯向外排水?梢(jiàn)進(jìn)步之多,功效之高。這種翻車(chē),是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的生產(chǎn)工具之一,從那時(shí)起,一直被我國(guó)鄉(xiāng)村歷代所沿用,直至實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)械提水以前,它一直發(fā)揮著巨大的作用。
指南車(chē)的再現(xiàn)
指南車(chē)是一種辨別方向的工具。我們的祖先很早就創(chuàng)造了指南車(chē)。據(jù)我國(guó)古史上傳說(shuō),4000多年前,黃帝和蚩尤作戰(zhàn),蚩尤為使自己的軍隊(duì)不被打敗,便作霧氣,使黃帝的軍隊(duì)迷失了方向。后來(lái),黃帝制造了指南車(chē)辨別了方向,終于打敗了蚩尤。又傳說(shuō)3000年前,遠(yuǎn)方的越裳氏(在今越南)派使臣到周朝,迷失了回去的路線,周公遂制造指南車(chē)相贈(zèng),以作為指向工具。這些故事,雖然是傳說(shuō),特別是蚩尤作霧,更是一種神話(huà),但是我國(guó)指南車(chē)的發(fā)明,實(shí)在是極為久遠(yuǎn)的事情。東漢時(shí)期,偉大的科學(xué)家張衡就曾利用純機(jī)械的結(jié)構(gòu),創(chuàng)造了指南車(chē),可惜張衡造指南車(chē)的方法失傳了。
到三國(guó)時(shí)期,人們只從傳說(shuō)上了解到指南車(chē),但誰(shuí)也沒(méi)見(jiàn)過(guò)指南車(chē)是啥模樣。當(dāng)時(shí),在魏國(guó)作給事中官的馬鈞對(duì)傳說(shuō)中的指南車(chē)極有興趣,決心要把它重造出來(lái)。然而,一些思想保守的人知道馬鈞的決心后,都持懷疑態(tài)度,不相信馬約能造出指南車(chē)。有一天,在魏明帝面前,一些官員就指南車(chē)和馬鈞展開(kāi)了激烈的爭(zhēng)論。散騎常侍高堂隆說(shuō):"古代據(jù)說(shuō)有指南車(chē),但文獻(xiàn)不足,不足為憑,只不過(guò)隨便說(shuō)說(shuō)罷了。"驍騎將軍秦朗也隨聲附和道:"古代傳說(shuō)不大可信,孔夫子對(duì)三代以上的事,也是不大相信的,恐怕不能有什么指南車(chē)。"馬鈞說(shuō);"愚見(jiàn)以為,指南車(chē)以往很可能是有過(guò)的,問(wèn)題在于后人對(duì)它沒(méi)有認(rèn)真鉆研,就原理方面看,造指南車(chē)還不是什么很了不起的事。"高堂隆聽(tīng)后輕視地冷冷一笑。秦朗則更是搖頭不已,他嘲諷馬鈞說(shuō):"你先生名鈞,字德衡,鈞是器具的模型,衡能決定物品的輕重,如果輕重都沒(méi)有一定的標(biāo)準(zhǔn),就可以作模型嗎?"馬鈞道:"空口爭(zhēng)論,又有何用?咱們?cè)囍埔幌,自有分曉?quot;隨后,他們一起去見(jiàn)魏明帝(曹睿),明帝遂令馬鈞制造指南車(chē)。馬鈞在沒(méi)有資料,沒(méi)有模型的情況下,苦鉆苦研,反復(fù)實(shí)驗(yàn),沒(méi)過(guò)多久,終于運(yùn)用差動(dòng)齒輪的構(gòu)造原理,制成了指南車(chē)。事實(shí)勝于雄辯,馬鈞用實(shí)際成就,勝利地結(jié)束了這一場(chǎng)爭(zhēng)論。馬鈞制成的指南車(chē),在戰(zhàn)火紛飛、硝煙彌漫的戰(zhàn)場(chǎng)上,不管戰(zhàn)車(chē)如何的翻動(dòng),車(chē)上木人的手指始終指南,引起了滿(mǎn)朝大臣的敬佩,從此,"天下服其巧也"。這充分表現(xiàn)了馬鈞肯刻苦鉆研,敢想、敢說(shuō)、敢做的精神。
"水轉(zhuǎn)百戲"研制成功
馬鈞在傳動(dòng)機(jī)械方面的研究,造詣是很深的,成績(jī)也是極其卓著的。"水轉(zhuǎn)百戲"的研制成功,足以說(shuō)明這一點(diǎn)。
一次,有人進(jìn)獻(xiàn)給魏明帝一種木偶百戲,造型相當(dāng)精美,可那些木偶只能擺在那里,不能動(dòng)作,明帝覺(jué)得很遺憾。明帝問(wèn)馬鈞:"你能使這些木偶活動(dòng)嗎?"馬鈞肯定地回答道:"能!"明帝遂命馬鈞加以改造。沒(méi)有多久,馬鈞則成功地創(chuàng)造了"水轉(zhuǎn)百戲"。他用木頭制成原動(dòng)輪,以水力推動(dòng),使其旋轉(zhuǎn),這樣,上層的所有陳設(shè)的木人都動(dòng)起來(lái)了。有的擊鼓,有的吹蕭,有的跳舞,有的耍劍,有的騎馬,有的在繩上倒立,還有百官行署,真是變化無(wú)窮。并且這些木人出入自由,動(dòng)作極其復(fù)雜,巧妙程度使原來(lái)的百戲木偶無(wú)法比擬。"水轉(zhuǎn)百戲"的研制成功,在我國(guó)古代木偶藝術(shù)中,應(yīng)該說(shuō)是非常卓越的創(chuàng)造。它雖然是供封建統(tǒng)治者玩樂(lè)的東西,但從另一方面看,馬鈞已能熟練掌握和巧妙利用水利和機(jī)械方面?zhèn)鲃?dòng)的原理。
軍事上的機(jī)械發(fā)明
由于馬鈞掌握了軍事原理,因而他在軍事上兵器制造方面也有不少發(fā)明創(chuàng)造。從歷史文獻(xiàn)當(dāng)中可以證明,他在兵器學(xué)方面的精深研究,足以和同時(shí)代的軍事學(xué)家諸葛亮相比。
那時(shí)候,魏國(guó)和蜀國(guó)經(jīng)常打仗。蜀國(guó)大軍事家諸葛亮在出師北伐時(shí),曾發(fā)明了一種可以把箭接連發(fā)射出去的連發(fā)射遠(yuǎn)器--連弩。它每次可發(fā)數(shù)十箭,威力很大。魏軍在戰(zhàn)場(chǎng)上揀到,頗感驚奇。當(dāng)時(shí)已經(jīng)年老的馬鈞看到連弩后,認(rèn)為這種兵器很好,說(shuō):"巧是很巧了,但還有不到的地方,如再改進(jìn)一下,威力還可增加五倍。"于是,他便將連弩進(jìn)行了改進(jìn),果然效果甚佳。
此外,馬約還在原來(lái)作戰(zhàn)用的發(fā)石車(chē)的基礎(chǔ)上,重新設(shè)計(jì)出了一種新式的攻城武器——輪轉(zhuǎn)式發(fā)石車(chē)。原來(lái)的發(fā)石車(chē),象個(gè)大天平,一頭掛著一個(gè)斗,斗里裝滿(mǎn)大小石頭,另一頭掛著許多根繩子,作戰(zhàn)時(shí),兵士們一齊用力拉繩子這頭,裝石頭那頭就飛快地翹起來(lái),這樣,石頭就被拋出去打擊敵人。這種發(fā)石車(chē)缺點(diǎn)很多,每發(fā)射一次,都要花費(fèi)一些時(shí)間,而且效果不大。馬鈞設(shè)計(jì)的新式輪轉(zhuǎn)式發(fā)石車(chē),則克服了這些缺點(diǎn)。它是利用一個(gè)木輪子,把石頭掛在木輪上,這樣,裝上機(jī)械帶動(dòng)輪子飛快地轉(zhuǎn)動(dòng),就可以把大石頭接連不斷地發(fā)射出去,使敵方來(lái)不及防御。馬鈞曾用車(chē)輪子來(lái)做試驗(yàn),可以連續(xù)把幾十塊磚瓦射出幾百步遠(yuǎn)(一步約合1.45米),這在當(dāng)時(shí)說(shuō)來(lái),威力是相當(dāng)大的。
馬鈞在手工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等方面有很多發(fā)明創(chuàng)造,是三國(guó)時(shí)代最優(yōu)秀的機(jī)械制造家,就是在我國(guó)古代幾千年的歷史當(dāng)中,也不多見(jiàn),堪稱(chēng)一代機(jī)械大師,當(dāng)時(shí),有位叫傅玄的文學(xué)家曾稱(chēng)贊他說(shuō):"馬先生,天下之名巧也。"但由于封建統(tǒng)治階級(jí)腐敗沒(méi)落,馬鉤的許多發(fā)明創(chuàng)造沒(méi)有得到重視。他的一生,從少年到老年,一直不得志,雖然他曾作過(guò)給事中官,但他的工作仍然受到阻撓和蔑視,技巧一直未得到順利發(fā)展的機(jī)會(huì)。盡管文學(xué)家傅玄曾幾次在魏國(guó)貴族安鄉(xiāng)侯曹義、武安侯曹爽那里推薦他,也還是沒(méi)有受到重視。傅玄對(duì)此感慨頗深地說(shuō):"馬先生的巧,雖古時(shí)的公輸般(魯班)、墨翟,以及近代的張衡,也比不過(guò),但公輸般和墨翟都能見(jiàn)用于時(shí),張衡和馬鈞的一生卻不能發(fā)揮其長(zhǎng),真是最可痛心的事。"傅玄的話(huà)道出了在封建社會(huì)里多少發(fā)明家被埋沒(méi)了的事實(shí)。
馬鈞對(duì)人類(lèi)的貢獻(xiàn),雖然沒(méi)有被封建貴族所重視,但他的發(fā)明創(chuàng)造卻得到了廣大勞動(dòng)人民的歡迎,幾千年來(lái),他的功績(jī)和美名一直被勞動(dòng)人民所傳頌。
責(zé)任編輯:C009文章來(lái)源:中國(guó)網(wǎng)(2006-11-06)