书城科普读物创造与发明
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第13章 中国历史上的发明家(2)

通过龙骨水车的发明,我们可以确定马钧是这一时期伟大的机械发明家,他的发明革新对后世产生了深远的影响。后人称颂他“巧思绝世”。但是因为当时的统治集团对机械发明非常不重视,所以他一生都受到权势们的歧视,郁郁不得志。推崇马钧的傅玄这样感慨地说道,马钧,“天下之名巧也”,可与鲁班、墨子以及张衡相比,但是鲁班和墨子能见用于时,张衡和马钧一生未能发挥特长。

马钧的革新和创造

马钧不但是一个发明家,而且在手工业、农业、军事等诸多方面都有很大贡献。古代旧式织绫机,重新设计了新绫机。三国时的织绫机仍然是“五十综者五十蹑,六十综者六十蹑”,用脚踏动,非常笨拙,生产效率极其低下。马钧设计了新织绫机;简化了踏具(蹑),改造了运动机件。将“五十蹑”,“六十蹑”都改成十二蹑,这样使新绫机操作简易方便,大大提高了生产效率。新织绫机的诞生是马钧最早的贡献,它大大促进了纺织业的发展。

在农业方面,马钧发明了龙骨水车,前面已经提到。在军事方面,马钧改进了连弩和发石车。当时,诸葛亮改进的连弩一次可发数十箭,威力已很大。马钧在此基础上进行了再改进,威力又增加了五倍以上。马钧还在原来发石车的基础上,设计出了新式的攻城器械——轮转式发石车。它利用一个木轮,把石头挂在上面,通过轮子转动,连续不断地将石头发射出去,威力相当大。

马钧还制成了失传已久的指南车。指南车是一种辨别方向的工具。远古传说中,黄帝大战蚩尤之时,在雾气中迷失方向,于是制造指南车,辨明方向,打败了蚩尤。东汉时张衡制造过指南车,可惜失传了。

马钧想把指南车重造出来,遭到了许多人的嘲笑和诘问。马钧苦心钻研,反复试验,终于运用差动齿轮的构造原理,制造出了指南车。

马钧研究传动机械,发明了变化多端的“水转百戏”。他用木头制成原动轮,用水力来推动,使上层陈设的木人都动起来。木人能做各种动作,十分巧妙。

毕昇——活字印刷术

人物简介

毕昇是中国有名的发明家,他发明的活字印刷术被列入中国四大发明之中。他是北宋淮南路蕲州蕲水县直河乡(今湖北省英山县草盘地镇五桂墩村)人,也有人说他是浙江杭州人。毕昇最初的时候是印刷铺的一名普通工人,专事手工印刷。后来,毕升发明了胶泥活字印刷术,被认为是世界上最早的活字印刷技术。宋朝的沈括所著的《梦溪笔谈》记载了毕升的活字印刷术。

毕昇与活字印刷术

人们想要使用活字印刷的这种思想,其实很早就有了。秦始皇一全国度量衡器,在陶量器上用木戳印了四十个字的诏书,这是活字印刷最早的一种使用。但是这虽然是中国活字排印的开始,但是却未能广泛应用。中国古代的印章对活字印刷也有一定的启示作用。关于活字印刷的记载最早见于宋代著名科学家沈括的《梦溪笔谈》。

毕昇自己研制出用胶泥制字,一个字为一个印,用火烧硬,使之成为陶质。排版时先预备一块铁板,铁板上放松香、蜡、纸灰等的混合物,铁板四周围着一个铁框,在铁框内摆满要印的字印,摆满就是一版。然后用火烘烤,将混合物熔化,与活字块结为一体,趁热用平板在活字上压一下,使字面平整;便可进行印刷。用这种方法印二、三本虽然谈不上什么效率,可是如果印数多了,几十本以至上千本,效率就很高了。

为了提高效率,毕昇常用两块铁板,一块印刷,一块排字。印完一块,另一块又排好了,这样交替使用,效率很高。

常用的字如“之”、“也”等字,每字制成20多个字,以备一版内有重复时使用。没有准备的生僻字,则临时刻出,用草木火马上烧成。从印板上拆下来的字,都放入同一字的小木格内,外面贴上按韵分类的标签,以备检索。毕昇起初用木料作活字,实验发现木纹疏密不一,遇水后易膨胀变形,与粘药固结后不易取下,才改用胶泥。

毕昇发明活字印刷之后,大大提高了印刷的效率。但是,他的发明在当时并未受到统治者和社会的重视,直到他死后,活字印刷术仍然没有得到推广。他创造的胶泥活字也没有保留下来。但是他发明的活字印刷技术,却流传了下来。

活字印刷的发展

在印刷术发明之前,文化的传播大多都是依靠手抄的书籍。手抄书籍即费时又费事,而且还很容易抄错、抄漏。这样的传播形式不但会阻碍文化的发展,而且还会给文化传播带来很多不应有的损失。

后来人们从印章和石刻得到了经验和启示,发现了将纸在石碑上墨拓的方法,这也就直接为雕版印刷指明了方向。

印刷术最早起源于中国。在大约公元9世纪时,中国的印刷匠就开始尝试在一大块木板上刻出纸币或书本上每一页的文字和图案,做成印版,然后进行印刷。

印染技术对雕版印刷的发展也有很大的启示作用,所谓印染就是指先在木板上刻出花纹图案,然后用染料印在布上。中国的印花板有凸纹板和镂空板两种形式。

而后来通过印章、拓印、印染技术三者相互启发,相互融合,再加上我国人民的工作经验和无穷的智慧,雕版印刷技术就应运而生了。

雕版印刷一版就可以印刷几百部甚至几千部书,这对文化的传播起了很大的作用,但是它的刻板费时费工,而且大部头的书往往都需要花费好几年的时间,存放版片又要占用很大的空间,并且时常会因变形、虫蛀、腐蚀而损坏。

如果印量少而不需要重印的书,版片就会成为废物。此外雕版如果发现了错别字,改起来非常困难,经常需要将整块版重新雕刻。

而后期出现的活字制版正好避免了雕版的不足,只要能够事先准备好足够的单个活字,就可以随时拼版,这样就大大地加快了制版时间。活字版印完后,人们还可以拆版,这样活字就可以重复使用,而且活字比雕版占有的空间小,非常容易存储和保管。这样活字的优越性就表现出来了。

张衡——地动仪

人物简介

张衡,字平子,东汉南阳西鄂(今河南南阳市石桥镇)人,他是我国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、制图学家、文学家,在汉朝官至尚书,为我国天文学、机械技术、地震学的发展作出了不可磨灭的贡献。

张衡与地动仪

最早的地动仪即是张衡的传世杰作。张衡身处东汉时代,这一时期的地震比较频繁,张衡对地震有不少的亲身体验。为了让人们能够脱离地震的噩梦,他长年沉浸于地动仪的研究,终于在汉顺帝阳嘉元年(132年)时成功的发明了候风地动仪,这也是世界上第一架地动仪。

候风地动仪

候风地动仪的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央有一根铜质“都柱”,柱旁有八条通道,称为“八道,”还有巧妙的机关。樽体外部周围有八个龙头,按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。

当某个地方发生地震时,樽体随之运动,触动机关,使发生地震方向的龙头张开嘴,吐出铜球,落到铜蟾蜍的嘴里,发生很大的声响。所以人们就可以知道地震发生的方向。

历史实证

公元138年的一天,地动仪正对西方的龙嘴突然张开来,吐出了铜球。按照张衡的设计,这就是报告西部发生了地震。过了几天,有人骑着快马来向朝廷报告,离洛阳一千多里的金城、陇西一带发生了大地震,连山都有崩塌下来的。人们这才信服。

苏颂——天象仪

人物简介

苏颂,字子容,宋真宗天禧四年(1020年)诞生于芦山堂,卒于徽宗建中靖国元年五月庚辰(1101年)。仁宗庆历二年(公元1042年)进士。先任地方官,后改任馆阁校勘、集贤校理等职九年,得以博览皇家藏书。宋哲宗即位后,先任刑部尚书,后任吏部尚书,晚年入阁拜相,以制作水运仪象台闻名于世。

苏颂对研制工作是慎之又慎的。他认为,有了书,做了模型还不一定可靠,还必须做实际的天文观测,“差官实验,如候天有准”,才能进一步向前推进,以免浪费国家资财。经过多次的昼夜校验,才开始正式用铜制造新仪。经过三年零四个月的工作,终于制成了水运仪象台。

水运仪象台工作原理

水运仪象台的构思广泛吸收了以前各种天文仪器的优点,尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处。在机械结构方面,采用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理,把观测、演示和报时设备集中起来,组成了一个整体,成为一部自动化的天文台。

药物学成就

嘉祐初年,苏颂受诏校定与编撰医书,与林亿等人一起编写了《嘉祐补注神农本草》。为了改变本草书中混乱和错讹的状况,他建议各地方应将产药来处标明,并令识别人仔细辨认根、茎、苗、叶、花、实等的形色、大小,辨认虫、鱼、鸟、兽、玉石等需要入药者,并且在书中画图,一一说明植物的花、结果、收采时月及所用功效。从境外采集的药,也要从市场、商客等处了解详细并且要画图保存,让后人用药知所依据。

曲焕章——云南白药发明人

人物简介

曲焕章(1880~1938)字星阶,原名占恩。民国时期中医外伤科著名医学家。云南江川县人。自幼父母双亡,与三姐相依为命。曲焕章先是在一个布店里当小伙计,后来就跟一个乡村医生学医。曲焕章性格仁慈,待人诚实。

1892年12岁的曲焕章跟姐翁袁恩龄学伤科,后来成为当时江川一带颇有名声的伤科医生。

云南白药