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古代水力机械  

2018-03-02 13:44:52|  分类: 世界史 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       在人们的生产和经济活动中,水力机械具有不可替代的重要作用。在欧洲,利用水力驱动磨石加工谷物的最早记载是公元前一世纪的古希腊时期;而在我们中国,对水力利用最早的记载则是在公元纪年前后的汉代。从时间上讲,目前我们能见到的关于水力机械的记载,中国比欧洲稍晚,但时间上的差距并不明显。水力机械的最先使用,是在中国还是在欧洲?是欧洲的水力机械传播到中国,还是中国的水力机械传播到欧洲?这两者之间有无互相影响或传承关系?这些问题,尚无公论。
  对于欧洲文明来说,在相当长的一段时间里,水力机械作为一种最主要的动力机械系统,被广泛应用在农业经济为特征的欧洲土地上,成为当时主要的粮食加工机械。人们在河流旁边设置水轮,建立磨坊,进行粮食加工,逐渐将其发展成为一个十分重要的行业。在法国南部的阿尔勒,有公元四世纪罗马人修建的大型水磨坊,整套装置的粮食加工能力每天可达二十八吨,足够供应居住在阿尔勒地区的一万多居民。公元十世纪之后,水力机械在欧洲取得了极大发展,水磨坊的数量稳步增长。公元1086年,威廉一世时期编写的《舆地志》列出当时的英国有五千座水磨坊,整个英国人口中,大约平均每四百人就有一座这样的水磨坊。在法国奥布,十一世纪时有十四座磨坊,到十二世纪发展到六十座,而到十三世纪早期接近两百座。在中世纪的欧洲,这样的粮食加工业对于当地经济发展具有重要作用,在一些地方甚至属于支柱产业。这一时期,水力机械也在漂染布料、冶炼鼓风和锯木等方面得到应用。
  按照西方学者的观点,自十世纪开始的两三百年间,是欧洲水力机械发展迅速、在生产劳动中发挥重大作用的时期。然而,许多人特别是许多西方人并不知道,就是在这一时期,在遥远的东方,中国水力机械的发展水平一点也不比欧洲逊色,甚至取得了许多远远超越欧洲的成就。
  十世纪至十四世纪是中国的宋、元时期,在此期间,中国的水力机械被广泛应用于农业、金属冶炼、纺织以及天文仪器制造等方面。按照中国古代文献的记载,这一时期的农业水力机械有用于灌溉的水车,有用于粮食加工的水磨、水碾、水碓,还有组合巧妙、可以实现多种功能的“水轮三事”,以及用一个水轮带动九盘水磨、从而大大提高工作效率的“九转连磨”。成书于公元1313年的《王祯农书》,不仅介绍了这些水力机械的名称、功能和工作原理,而且还绘制了机械图,使我们可以清楚地了解这些古代水力机械的形制和工作状况。据文献记载,北宋时期曾专门设置水力机械的管理机构:水磨务。公元970年,首都汴京的水磨务有两名监官、两百多名工匠;北宋元丰年间(1078-1085),有人还制订过在汴河上设置水磨百盘的计划,从中可以看出,当时中国的水力机械不仅已经普及,而且管理十分规范。
  应用于金属冶炼鼓风的水排,巧妙地把旋转运动转变为直线往复运动,被西方学者看作是曲柄连杆机构的最早发明。应用于纺织业的水转大纺车,效率比四百多年后的英国水力纺织机械高出数倍。更加值得称道的是建成于公元1089年的水运仪象台,根据宋代文献《新仪象法要》的记载,这座大型水力天文机械不仅实现了天文观测、天象演示和计时报时等多种功能,在精密传动机构、自动控制机构等方面全都领先于世界,代表了当时机械设计和制造的最高水平。
  宋元时期被科学史研究者认为是中国古代科学技术发展的高峰,中国古代水力机械在这一时期取得诸多辉煌成就。然而,令人遗憾的是,这些成就没能延续下来。蕴含了古代中国人杰出智慧的水运仪象台、水转大纺车等伟大的水力机械,随着时代的发展而静静地消失了,只在历史文献中留下一些记载。
  与之不同的是,中世纪欧洲水力机械的广泛应用和普及,带动了欧洲其他类型机械的发展,产生了被称为“现代意义的机械师”的机械修理工匠和专业行会,形成了机械发明创造和推广应用的传统。这一传统在欧洲孕育和传承,使得机械这一生产工具在十八世纪后期开始的席卷整个西方世界的工业革命中发挥了巨大作用。纺纱机、蒸汽机、火车和轮船等在生产中发明出来并得到不断改进的新型机械,推动着工业革命取得巨大成功,使英、法、德、美等西方国家的生产能力提升了几十倍、上百倍,迅速超越了曾经领先的中国。辉煌的水力机械则被更加适合工业化生产的新型动力机械蒸汽机所取代,成功地退出了历史舞台。
  历史的经验值得注意,比较古代欧洲和古代中国水力机械的发展、应用和影响,其中的道理发人深思。


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