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科創新聞

論機械發明 他的技藝或許超過魯班

來源:科技日報

科學史話

  三國時期魏國的馬鈞,是我國古代科技史上久負盛名的機械發明家之一。同時代的思想家傅玄認為,馬鈞的技藝超過了魯班和張衡,是“天下之名巧”。

  馬鈞在機械制作上嶄露頭角是因為他改造了織綾機。舊的織綾機不僅外形笨重,而且操作起來非常吃力,人們織一匹綾要花幾十天功夫。馬鈞在對舊織綾機進行認真研究后,對其個別部件進行了調整,并將織綾機的踏板每5個合并為1個,使其操作起來既方便又省力。經過馬鈞改造之后,不僅織綾的效率提高了四五倍,而且所織出來的綾圖案對稱精美,花型多樣,可以和著名的蜀錦相媲美。馬鈞改造織綾機,促進了我國古代絲織業的發展,同時也為我國家庭手工業織布機的出現奠定了基礎。

  另一件讓馬鈞的機械制作實力得到世人認可的事情,是他制作了指南車。指南車最早出現在傳說中,相傳黃帝和蚩尤作戰時,蚩尤作大霧,想讓黃帝的軍隊迷失方向。黃帝制造了指南車來辨別方向,從而打敗了蚩尤。到了三國時期,不少人認為指南車只是傳說,馬鈞卻認為指南車是真實存在的。為了證明這一點,馬鈞認真鉆研,進行了多次實驗,在沒有任何資料的情況下,利用機械原理制造出了指南車。從此之后,天下人都佩服他的奇巧。

  指南車被制作出來之后不久,有人給魏明帝進獻了百戲模型,這些木偶造型精美,但是不能活動。魏明帝就讓馬鈞想辦法讓這些木偶動起來,然后再豐富一下木偶的樣式。馬鈞接到命令之后,用大木料雕琢構造,把它們做成車輪的形狀,作為原動輪,然后設置了一個機關,借用水力使木偶動起來。這種借用水力發動的百戲被稱為“水轉百戲”。經過馬鈞的改造、豐富之后,只要一打開機關,“水轉百戲”中的舞女木偶便可翩翩起舞,樂工木偶可以擊鼓、吹簫;雜技木偶有的疊羅漢,有的拋接丸鈴,有的向空擲劍又依次接取,有的走繩索,有的倒立,轉動非常靈活;還有木人打扮做官員坐堂,有的木人在舂磨、斗雞……木偶形象多樣,表演惟妙惟肖,精巧程度讓人嘆為觀止。

  在農業方面,馬鈞發明了灌溉農具翻車,大大提升了引水灌溉的效率。馬鈞居住在洛陽的時候,發現洛陽城有一片地因為地勢比較高,百姓無法引水灌溉,所以常年荒蕪。為了解決這個問題,馬鈞制造了翻車,不僅能連續不斷地把河里的水引到坡地里,而且非常省力,連五六歲的兒童都能轉動。因為翻車的外形像龍骨,所以又叫龍骨水車。翻車問世之后,在農業上發揮了巨大的作用,直到今天,還有一些地區在使用翻車進行農田灌溉。

  在兵器制造方面,馬鈞也有不少構思。當時,諸葛亮制作了連弩,一次可以發射十支箭,殺傷力很大。但是馬鈞看到諸葛連弩之后,說:“算是很巧了,但還有可以改善的地方。”他認為如果自己對諸葛連弩加以改進的話,它的威力還可增加5倍。此外,馬鈞認為當時魏國用作軍事進攻的發石車存在明顯的缺陷,要是敵人在城樓邊懸掛了濕牛皮,石頭碰到濕牛皮就會掉落,不能連續攻擊敵人。針對這些缺陷,馬鈞打算做一個大輪子,懸掛數十個大石頭,用機械轉動輪子,使輪子上的石頭可以快速、連續地射向敵城。馬鈞還對自己的想法進行了實驗,用車輪懸掛了幾十塊瓦塊、磚頭進行發射,射程達到了數百步。

  盡管在機械制造方面取得了一定的成就,但馬鈞在當時并沒有得到重用。機械的創造或革新,需要不斷地進行實驗、改進,可能要經歷無數次失敗,才能獲得成功。但當時很多人忽略了這一點,覺得馬鈞的很多想法不一定是完全正確的,所以就不去支持他。此外,正如史學家呂思勉所說:“自來長于巧者,多短于言。”馬鈞有口吃的毛病,不善言辭,當時人很介意這一點。

  雖然馬鈞在當時沒有得到重用,但他改造的織綾機、制作的翻車,大大提高了生產效率,在民間得到了廣泛的應用,在一定程度上促進了生產力的發展,而馬鈞刻苦鉆研,勇于創造、革新的精神也值得我們學習。

  (作者單位:中共濟南市委黨校)

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