书城文化新编万事由来全集
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第53章 科技·发明(1)

001火的由来

人类最早食用的是一些生的食物,这说明那时的人类还处在“茹毛饮血”的时代。生吃东西不但对身体的消化吸收很不利,对大脑和体质也会产生坏的影响。

在气候非常干燥的季节里,雷电往往会使森林出现大火。人类却逐渐发现,在寒冷的天气里,接近燃烧的森林却感到身上非常暖和。那些来不及逃跑的动物被大火烧死了,人们还发现,动物肉如果被火烧过,闻起来就非常香,肉质也非常软嫩,既好吃也好消化。

最初,人们把燃烧的木头运回山洞。没过多久,人类就学会了控制火,并从远处找来木柴烧火、取暖、做饭。

在50万年前北京人居住的洞穴里,考古学家发现了几层灰烬,最上一层的灰烬还分成两大堆。这些迹象表明,北京人不但懂得如何用火,还学会了保存火种,从而具有管理火的能力。

根据资料记载,原始民族最古老的保存火种的方法,就是利用篝火的方式。人们总是向燃烧着的火堆中投放一些木柴,好让火焰燃得高些,不用时用灰土盖上,使它慢慢阴燃,再用的时候就将灰土扒开,添上柴草使它燃得快些。

人们在加工燧石的时候,会出现火花四溅的现象。同时,当钻木、锯木、刮木的时候,木头本身会产生热量,甚至会产生烟火。通过这些启示,再经过长期的经验积累,人们逐渐想出了人工取火的方法。

在中国的古代典籍中,记载着燧人氏教老百姓“钻燧取火,以化腥臊”的传说。这种取火的方法,是寻找一块干燥的木头,在上面先打出一个小洞,然后用一根质地很硬的尖木棍,插在小洞里来回用力进行转动,摩擦发热,直到木头冒烟,形成珍贵的火种。

在大洋洲以及印度尼西亚的一些原始部落中,直到现在,人们还使用火犁作为取火的工具。火犁的结构包括一块带槽的木板和一块普通的木块。取火的人拿起木头,在木槽中反复摩擦,导致温度不断升高,形成火苗。

在东南亚和印度尼西亚地区,人们还发现了火活塞。这是一个竹筒和一个能通过压力给空气加热的活塞。在印度尼西亚地区,人们也发现了各种各样的古代取火工具。通过这些可以知道,人工生火的革新也许就在这一地区最先发端,然后向外传到世界各地。

火镰也是一种奇异的生火器具,它一直使用到19世纪火柴被发明的时候。在17、18世纪时期,欧洲人与土着美洲民族进行贸易时,还将火镰打火机当做一种颇有价值的商品。

002犁的由来

人们定居生活后,农具突然增多,这是因为农业生产已成为人们维持生活的主要手段。那时候,耒、耜是人们主要的耕作工具。

耒这种农具,其前身就是挖草根的尖木棒,经过长时间的发展,这种尖木棒的下部逐渐绑有踏脚横木,后来下部变得膨大,而且增加了一对齿。耜的功能主要是掘地,是由石片演化而来的,它是由绑于小木棒上的石片组成的。这两种工具各有长处,结合在一起就成了“耒耜”,也就是犁的最早雏形。

据典籍记载,在夏朝时,人们就“始作牛耕”。既然耕田用到了牛,自然就有了犁。春秋战国之际,牛耕得到了大范围的推广,这个事件有相当重要的意义。在今河北易县、河南辉县,还有陕西关中各地,发现了很多战国铁犁铧,说明那个时候犁已不再用石料制作,而是开始用铁作为原料。

从耒耜到铁犁、从人耕到牛耕的发展,称得上是农业生产技术的重大变革。

两汉之际,全铁制成的犁铧出现,人们还加置了犁壁,使犁在翻土中的起垄效果大大提高。后来,人们还开动脑筋,创制了用于开沟的巨型铧,重量足有15公斤。

那时候,有一个官员名叫赵过,他将改进的耦犁予以推广。这种新犁需要二牛三人,由一人扶犁,另二人各自牵着一头牛。后来改用二牛一人,犁上还安装了犁箭,对耕犁的深浅进行调节。最晚在西汉末,一人一牛的犁耕法已经出现。这种牛耕形式已经非常成熟,直到今天还被沿用。

在宋元两代,人们创造了耕犁挂钩和软套,这也是对农具的重要变革。挂钩和软套组合的装置将犁身和伏牛工具分隔开来,克服了犁身庞大,回转不便的缺点。这样一变革,耕犁不但适用于水田、平地,还能在山区的小块坡地上普及。

带有犁壁的中国犁,在17世纪由荷兰海员传入欧洲。这种犁经过大量的仿制,使欧洲的农业革命得到了极大的发展。

003镰刀的由来

人们最早使用镰刀来收割庄稼,大约是在公元前9000年到公元前7000年之间。巴勒斯坦的纳图夫人使用的镰刀,是在牛角、骨头或木上安装磨尖的燧石片,然后用树脂、沥青使镰刀头在柄上紧紧固定。

考古学家通过辛勤工作,已经挖掘出那个时期的镰刀。那时的镰刀有着非常小的镰刀头,说明人们在收获庄稼时是用一只手将庄稼紧紧握住,然后用镰刀像拉锯一样把庄稼的头锯下来。

从公元前8000年的2粒小麦,到下一个千年的多颗粒小麦,随着粮食品种的进步,镰刀也在缓慢地发生着变革。随着金属如铜和铁的发现,更大而且效率更高的镰刀出现在农耕者的手上。这些镰刀能一下子把庄稼割断,使用效率大大提高。

004播种机的由来

千百年来,农民喜欢用手撒的方式来播种。这种播种的方式显得很杂乱无章,而且会使许多种子浪费掉。因此,人们总是希望探索出一种更加巧妙的播种方法。

最早的播种机可以追溯到公元前1000年。那时,美索不达米亚人发明了一种机器,它是在犁头上安装了一个带小孔的木制部件,种子通过这个小孔,源源不断地流出来。

现代播种机的发明,应归功于英国人杰思罗·塔尔。他是个音乐家,当过律师,对农业却一窍不通。他在一个不大不小的农场上成为一个坐收粮食的“阔佬”。他完全没有必要去种庄稼。但他对农业有着浓厚的兴趣,他在自己的农场试种三叶草,邻居们都嘲笑他,把他形容为“老爷农民”。

塔尔非常喜欢思考问题。他经常设想,要是发明一种机器在土地上进行大面积播种,就能运用自己关于农业的理论,还可以减少雇工的数量,降低耕种成本。

有人在他之前进行过研究播种机的试验。那人造了一辆带轮子的车,车上有个装种子的容器。车轮开始转动时,种子就通过容器下面的金属管,或者空心犁刀往下掉。犁刀在地上犁出一条小小的犁沟,种子就掉进犁沟里。后面还有一个耙子,再把犁开的泥土耙回来,严严实实地盖住种子。他称这辆奇怪的车为播种机。

这种设计思想颇有可取之处,可它却很难真正应用于实践,原因是它对种子从容器掉进土里的速度难以实施有效的控制。

1701年,塔尔通过不断试验,终于将这个问题给解决了。他从管风琴传声结构的作用原理中得到重要启示,以管风琴共鸣板上的槽、簧片和弦为原料,组装出第一台播种机。这种机械用马来牵引,种子从漏斗中掉入一些小管子之中,一行行地播入地沟,再用一种小铲在行间翻土,将种子盖上。

塔尔还认为,把播种机和畜耕系统予以结合,能使耕作形式发生重大变革,如果把点播改成条播,就会使除草和松土变得更加方便。由于他主张将自己的这种播种机用于条播,因而这种机器又获得了“条播机”的称号。

在19世纪初的英国,播种机得到普及。

005收割机的由来

收割机的最早使用者是高卢的农夫。这种机器是一个有两个轮子的手推车,形状与马车非常相似,由马、牛来牵引,车前安装着一副铁齿。铁齿能把玉米剪断,玉米棒子很快掉进车里。

1814年,一位热衷发明的职业演员在舞台上用自己发明的收割机,来演示怎样收割庄稼。但是,真正实用的玉米收割机却是苏格兰人帕特里克·贝尔的创造成果。

那是1826年,他制作了一些三角刀,在收割机前面的两根水平杆上安装停当,上面的那根杆由两个啮合车轮带动进行往复运动。转动的翼板帮助把玉米送向剪刀。每刈一次,都由帆布圆筒将它们放倒在一边。但是,由于资金不够,他制作的收割机材料很差,做工过于粗糙。更令他没想到的是,没有一家公司愿意生产这种东西。

1832年,贝尔带着他的收割机来到美国。他每到一处,就多费口舌,向感兴趣的人们一再介绍。这样一来,虽然他自己并没有获得多少收益,却对收割机在美国的普及起到了促进作用。

在贝尔收割机的基础上,美国人麦考密克和赫西经过不断研究,制造出新的收割机,使这种机器的效率大大提高。1851年,他们将自己发明出的新机器带到了英国,并在那里争取到了专利权。

三年后,美国芝加哥的摩尔和海斯考将他们苦心制作的一台马拉联合收割机运往加利福尼亚州。这种机器既能收割,又能分开谷和茎,还有自动打包的功能。

美国的南北战争结束之后,农业劳动力大大减少。于是,人们决定采用机器生产,来解决农业人口减少的问题。人们改进了收割机,原来割下来的玉米只是放在一边,而现在的收割机却能自动用绳子将它们打成捆。

1887年,在加利福尼亚州,用16匹骡子来牵引的联合收割机终于问世。没过多久,蒸汽动力就取代了马和骡子,成为收割机的新伙伴。

联合收割机是将收割机和脱粒机组合起来,麦考密克的发明极大地改进了这种机器,还创办了影响巨大的国际收割机公司。所以人们总是将他的名字与联合收割机联系在一起。

006风车的由来

风车的发明权应归功于东方人。在公元700年,中国人和阿富汗人就创造了风车。风车在一根高于地平线的轴上转动,叶片中间产生一种涡轮作用。

到了12世纪,在欧洲出现了风车。凡是有风车的地方,都是地势平坦、河流缓慢、无法建造水轮机的地方。欧洲最早的水平轴风车出现于1185年的英国约克郡。那辆风车上安装着迎风的叶片。仅仅过了几年,风车就普及了。

在13世纪,风车在整个欧洲可以说随处都能见到。因为在欧洲这片土地上,风车比水轮占有多种优势。因为这里冬天河上结冰,水轮在冬天根本无法利用。那个时候,在伊伯莱斯附近就建有大约120台风车。即使在敌军围城期间,人们照样可以利用风车来磨面粉。

在13~14世纪,风车与水轮催生了各种节省人力的磨房。这样一来,使工业生产的地理位置得到改善,如在有水能的地方,各种工场很快出现,人们利用这种宝地来晒粮、洗衣、锯木、粉碎矿石、抡锤、推碾子,给武器上光。

风车也有风力工场,人们利用这种地方来染颜料、捣麦芽浆酿酒、捣纸浆造纸、给玉石抛光、给硬币轧花边等。风车的机械动力在14~15世纪的时候,使整个欧洲发生了一场工业革命,并使思想家开始实验一些更为先进的动力机械,如蒸汽机。

风车已经成为整个荷兰的象征,因为荷兰没有落差较大的河流,只能利用风力。而风车也成了西班牙拉曼查地区的象征,因为那里的风力较大,完全可以利用。在巴黎的几台风车遗迹,已成为当地人的骄傲。红磨坊酒店就是那里最着名的遗迹之一。

007养蚕种桑的由来

中国养蚕种桑的历史非常源远流长,已有数千年之久。1926年,在山西夏县西阴村古遗址中,考古学家通过不断发掘,发现了一个半割的蚕茧,应当是5000~6000年前的遗物。1958年,在浙江吴兴钱山漾古遗址中,考古学家又找到了一批丝织物,包括绢片、丝带和丝线,也是5000年前的宝贝。

《夏小正》上有这样的记载:“三月……摄桑……妾子始蚕。”也就是说,阳春三月,是女子们对桑树进行修整、采桑养蚕的时间。由此可以知道,在4000年前的夏朝,采桑、养蚕就已经是常见的农家事了。

到了殷周之际,成片的桑田遍布于黄河中下游地区,采桑成了姑娘们主要的生产活动。在周代文学名着《诗经》中,有许多反映女子一边采桑、一边歌咏的描写。在一件战国铜器上,还有一幅《采桑图》,表现的是古代劳动妇女提篮采桑的情景。

汉代时期,栽桑养蚕技术已经日趋成熟。那时,这方面的许多专着都出现了,比如《蚕书》、《蚕法》、《泛胜之书》、《秦观蚕书》、《种树藏果相蚕》、《广蚕桑说》等,记录了古代人民栽桑养蚕的丰富经验。

到了5世纪,人们在桑树繁殖方面开始使用压条法。这种方法是用桑树枝条来使桑树大量繁殖。与播种法相比,这种方法可以缩短生长时间。宋元以来,南方的蚕农发明了一种桑树嫁接技术,对于加速桑苗繁殖、培育桑树优良品种等,意义相当重大。

南北朝以来,人们除了饲养春蚕以外,在南方还喜欢养夏蚕和秋蚕。为了一年饲养多种蚕,人们利用低温,使蚕卵受到抑制,从而使孵化时间大大延迟。这样,一种蚕就可以在一年里连续孵化几代,为一年中多批养蚕创造了有利的条件。

趣味链接:丝绸技术是怎样发展起来的?

丝绸是在中国首先出现的。它的发明与应用,极大地丰富了人们的物质文化生活,是中国古代人民对人类文明的重大贡献之一。

1977年,在浙江余姚的河姆渡遗址中,考古学家挖掘出一个骨制盅。人们惊奇地发现,盅上刻制有4条形态逼真的蚕纹,蚕的头部和身上的横节纹历历在目。这说明,早在7000年前,河姆渡人就开始开始注意蚕了。

在距今4700年前的浙江吴兴的钱山漾遗址,丝帛、丝带和丝绳之类的实物陆续出现,说明古籍中“伏羲氏化蚕”、“嫘祖教民养取丝”的传说是有据可考的。

在甲骨文和铜器铭文中,出现了“蚕”、“茧”、“丝”等字眼,而有“丝”旁和与“系”字有关的象形字非常之多。商王还设置了“上丝”这个官职。

战国时期,热锅上架起的丝框出现,大大地提高了缫丝的产量,不过需要两人操作。进入汉代,人们创造出一人操作的缫丝机,这种机器使用踏杆使丝框产生转动作用。

在唐宋元三代,人们对脚踏缫车进行了重大改进。元代的王祯在《农书》中说,在长江南北的农村,改进过的踏脚式南缫车和北缫车已经得到普及。

明代科学家宋应星在《天工开物》一书中,还总结出一句缫丝的六字诀,就是“出口干、出水干”。出口干,是讲蚕茧解舒好以后,缫丝要确保一个头抽干净;出水干,是说缫丝时要随缫随干,才能使丝质的坚韧性和色泽得到保证。

将蚕丝缫制完毕,就要用工具编织成丝绳和丝带,再经纬交织成丝绸,就可以用来制作服饰了。关于编织的起源,很可能是从编筐篮、结渔网起源的。

从战国至汉代,有框架的多综多蹑织机、花楼式束综提花机先后出现。使用它们时,总要用蹑(脚踏杆)代替手来提综,从而使花纹循环数得到增加,花纹从传统的商绮、周锦的对称几何纹,逐步发展为动物纹、人物纹等较为复杂的花纹。