古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢？爭議頗多且被教科書刪掉的張衡地動儀真的是“造假”嗎？在“四大發(fā)明”以外，中國古代到底有沒有科技？神秘的“木牛流馬”究竟長什么樣？同濟(jì)大學(xué)教授陸敬嚴(yán)通過復(fù)原制作模型，再現(xiàn)了中華古代技術(shù)文明。
古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢？爭議頗多且被教科書刪掉的張衡地動儀真的是“造假”嗎？在“四大發(fā)明”以外，中國古代到底有沒有科技？神秘的“木牛流馬”究竟長什么樣？
1月10日，《中國古代機(jī)械復(fù)原研究》出版研討會在北京維景國際大酒店召開，中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所所長、國際科學(xué)史研究院院士張柏春，清華大學(xué)科技史暨古文獻(xiàn)研究所所長、國際科學(xué)史研究院院士馮立昇，清華大學(xué)社會科學(xué)學(xué)院教授劉兵，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)人文研究院教授王一方，清華大學(xué)深圳研究生院教授戴吾三，中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員孫烈等業(yè)內(nèi)專家共同就“古代機(jī)械文明”展開了探討。
《中國古代機(jī)械復(fù)原研究》出版研討會以“再現(xiàn)中國古代機(jī)械文明”為主題。
李約瑟曾列舉26種中國古代的杰出發(fā)明
一直以來，提及中國古代科學(xué)技術(shù)，人們往往會想起“四大發(fā)明”，但在“四大發(fā)明”之外，卻往往知之不詳。在“四大發(fā)明”以外，中國究竟有沒有科技？答案當(dāng)然是有。那么，中國古代科技在世界范圍內(nèi)究竟是什么發(fā)展水平？
著名科技史家陸敬嚴(yán)在力作《中國古代機(jī)械復(fù)原研究》一書中指出，中國科學(xué)技術(shù)在秦漢時期開始進(jìn)入先進(jìn)行列，而且在這一階段出現(xiàn)的重要科技成果特別多，超過以往任何時期，比如秦陵銅車馬、指南車、記里鼓車、三腳耬、獨(dú)輪車、被中香爐、風(fēng)扇車、龍骨水車、平織機(jī)、地動儀、水利天文儀器——渾象等。陸敬嚴(yán)認(rèn)為，中國科學(xué)技術(shù)位于先進(jìn)行列的時間應(yīng)從秦陵銅車馬算起。
20世紀(jì)80年代秦陵出土的銅車馬，形態(tài)逼真、造型優(yōu)美、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而完善，展現(xiàn)出秦代很高的科技水平和制造技術(shù)。
從什么時候起，中國的科學(xué)技術(shù)不再先進(jìn)呢？陸敬嚴(yán)說，中國科學(xué)技術(shù)退出先進(jìn)行列的時間約為明代中后期，也就是15-16世紀(jì)。這一時期的西方，正處于改變世界面貌的產(chǎn)業(yè)革命前夜，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步十分明顯。明代中晚期到清初，歐洲的科學(xué)技術(shù)水平總體上已經(jīng)超過中國，這也從另一方面證明了中國科學(xué)技術(shù)先進(jìn)的局面已經(jīng)結(jié)束。
陸敬嚴(yán)在書中指出，中國是世界上最早使用和發(fā)展機(jī)械的國家之一。歷史上，中國機(jī)械技術(shù)曾長期保持世界領(lǐng)先，在農(nóng)業(yè)、冶金、紡織、車船、軍事、天文、鉆井等領(lǐng)域取得了一系列令人矚目的成就。英國學(xué)者李約瑟曾在其宏篇巨著《中國科學(xué)技術(shù)史》的總論中，以英文字母編號，列舉了26種中國古代的杰出發(fā)明，并指出這些杰出發(fā)明在歐洲使用的時間晚于中國幾個世紀(jì)到十幾個世紀(jì)。這26種發(fā)明中，12種屬于機(jī)械范疇，另有10種或多或少與機(jī)械有一定關(guān)系。毫不夸張地說，中國古代機(jī)械是古代科技的重要組成部分，中國古代機(jī)械技術(shù)的輝煌，其種類、數(shù)量和豐富的內(nèi)涵，對我國乃至世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響都非常巨大。
英國學(xué)者李約瑟（Joseph Needham，1900-1995）。
在研討會現(xiàn)場，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社社長溫澤遠(yuǎn)向與會嘉賓介紹了《中國古代機(jī)械復(fù)原研究》一書的出版初衷和編輯經(jīng)過。他表示，實(shí)際上這些中國古代的杰出成就，中國人了解的并不多，甚至非常不了解?！吨袊糯鷻C(jī)械復(fù)原研究》生動形象地再現(xiàn)了中華古代機(jī)械技術(shù)文明的整體樣貌，而且通過復(fù)原不同時期的機(jī)械制作成果，可以讓更多讀者了解中國古代科技發(fā)展的脈絡(luò)，揭示其發(fā)展的軌跡和興衰的歷程，進(jìn)而了解當(dāng)時的社會政治、經(jīng)濟(jì)狀況。
張柏春同樣肯定了這部著作的重要意義和非凡價(jià)值，他表示，中國古代機(jī)械復(fù)原工作的人力、物力花費(fèi)很大，見效又較慢，以往從事此項(xiàng)研究工作的人極少，在這片學(xué)術(shù)園地上有大批的空白，也很少有專著論及復(fù)原研究工作。但陸敬嚴(yán)一直沒有放棄寫一部完整的中國機(jī)械工程史的目標(biāo)，先后撰寫了《中國古代兵器》《中國科學(xué)技術(shù)史·機(jī)械卷》《中國機(jī)械史》等著作。
張柏春說，《中國古代機(jī)械復(fù)原研究》作為一部技術(shù)史專著，將古文獻(xiàn)記載、考古資料和田野調(diào)查結(jié)合起來，進(jìn)行機(jī)械的技術(shù)史研究和復(fù)原，不僅傳承了劉仙洲先生的機(jī)械史研究方法，還發(fā)展了王振鐸等先生開創(chuàng)的古代科技復(fù)原研究?！霸诙嗄甑目蒲泄ぷ髦?，陸敬嚴(yán)教授實(shí)地踏勘西南古棧道，結(jié)合實(shí)際復(fù)原木牛流馬；在江西貴溪仿古吊裝懸棺，破解千古之謎；對古籍文獻(xiàn)細(xì)致推敲，復(fù)原制作成多種軍事機(jī)械……他制作的近百種約150具大小模型展現(xiàn)了我國先人的智慧和巧思，再現(xiàn)中華古代技術(shù)文明?！?/p>
古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢？
起源于武夷山及周邊地區(qū)的懸棺，被認(rèn)為是千古之謎，古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢？陸敬嚴(yán)在《中國古代機(jī)械復(fù)原研究》一書中指出，根據(jù)古籍記載和實(shí)地調(diào)研，確定了懸棺并非依靠神或自然的力量，而是古代的一項(xiàng)起重工程問題，并歸納了升置懸棺的四種方法：吊升法、棧升法、堆土法和漲水法。其中吊升法使用最多，棧升法使用必須要有一定的棧道基礎(chǔ)，堆土法的使用有限，漲水法的使用則更少。但無論何種方法，都要將起重和運(yùn)輸結(jié)合起來。那么，升置懸棺所使用的設(shè)備是什么呢？陸敬嚴(yán)在書中寫到，升置懸棺所用的設(shè)備應(yīng)是當(dāng)時已有的起重機(jī)械，如杠桿、滑輪、轆轤、絞車、棍棒和繩索等。
四川和云南的交界之處有很多懸棺，懸棺葬的年代十分古老，從如今發(fā)現(xiàn)的懸棺葬遺存來看，最早從春秋戰(zhàn)國時期開始，一直持續(xù)到元明時期。
懸棺，也是王一方最為感興趣的內(nèi)容。他在北京大學(xué)醫(yī)學(xué)人文研究院教授生死哲學(xué)，除此以外還有一個身份是中國殯葬協(xié)會專家委員會副主任。在研討會現(xiàn)場，王一方從懸棺談起，認(rèn)為懸棺的“懸”既是懸掛的“懸”，又是懸案的“懸”，書中的相關(guān)研究，破除了其中的神秘色彩，也解決了中國殯葬文化中的一個謎。座談會現(xiàn)場，《科普時報(bào)》總編輯尹傳紅也舉懸棺、記里鼓車和被中香爐等極具中國特色的發(fā)明為例，來說明古代機(jī)械復(fù)原的趣味性、學(xué)術(shù)價(jià)值和科普意義。
出現(xiàn)于西漢的被中香爐，無論怎樣翻滾灰盂始終不會傾翻，原理與今天的陀螺儀相同。
不過，陸敬嚴(yán)在書中還提到，不同地區(qū)的懸棺吊裝具體方法可能會有所不同，但必須要強(qiáng)調(diào)的是，無論采用哪種方法，所用的機(jī)械都不能超越當(dāng)時的年代，必須符合當(dāng)?shù)氐目陀^條件，因地制宜地予以選擇。他曾經(jīng)專門寫成《中國懸棺研究》，根據(jù)所處環(huán)境，列出了實(shí)際中升置懸棺的方法。
從教科書中“消失”的張衡地動儀，真的是“造假”嗎？
近年來，對張衡地動儀的議論頗多。在2010年以前的人教版教材中，曾經(jīng)介紹了張衡和他的地動儀。課文稱：“科學(xué)家張衡制造了一種儀器，能測定地震方向，叫做地動儀。這是世界公認(rèn)的最早的地震儀器?！钡?016年的部編本教材和2017年的統(tǒng)編本教材中，都不再介紹張衡及地動儀。
舊版人教版教材中曾經(jīng)介紹了張衡和他的地動儀。
從歷史教科書中“消失”的張衡地動儀，真的是“造假”嗎？陸敬嚴(yán)在書中指出，從古籍記載可知，張衡地動儀由兩個系統(tǒng)組成，一是接收地震信號系統(tǒng)，其組成是都柱和八個軌道；二是報(bào)知地震系統(tǒng)，其組成是內(nèi)部機(jī)關(guān)、龍頭、銅丸及蟾蜍。遺憾的是地動儀的核心部件——機(jī)關(guān)難知其詳。
許多現(xiàn)代學(xué)者對張衡的地動儀進(jìn)行了深入研究。早在19世紀(jì)，日本學(xué)者已有論述。之后影響比較大的設(shè)想，還包括有王振鐸復(fù)原地動儀的設(shè)想、席文提出的地動儀設(shè)想、中國地震局等單位復(fù)原地動儀的設(shè)想。陸敬嚴(yán)表示，這些關(guān)于地動儀工作原理的設(shè)想，都利用了物體的慣性，從科學(xué)的角度看，都是合理的，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，其中后兩種設(shè)想更加靈敏。因?yàn)椤逗鬂h書》提供了張衡創(chuàng)制地動儀的珍貴史料，比其他國家早約1700年，李約瑟稱張衡的發(fā)明是“地動儀的鼻祖”，是了不起的成就。
但陸敬嚴(yán)同時強(qiáng)調(diào)，地震學(xué)是新興的獨(dú)立學(xué)科，了解中國古代在地震學(xué)上的巨大成就，能使現(xiàn)代研究者受到啟發(fā)，但不應(yīng)過分夸大地動儀的靈敏性。對張衡地動儀的誤差做分析后發(fā)現(xiàn)，其都柱只能按照八個軌道傾倒，兩個相鄰軌道之間有45°夾角。當(dāng)兩個相鄰軌道之間的方向發(fā)生地震時，地動儀難以做出正確報(bào)告，當(dāng)方向與每個軌道相差22.5°時，誤差最大。且張衡地動儀只能報(bào)知地面的震動，無法甄別這一震動是由地震還是其他原因引起的。此外，地震必須達(dá)到一定的強(qiáng)度和有一定的距離時，地動儀才能做出報(bào)告，也無法將地震的強(qiáng)度數(shù)字化。
“不用人力能自己走動”的“木牛流馬”究竟長什么樣？
戴吾三現(xiàn)場回憶起兩次參觀中國人民革命軍事博物館中陸敬嚴(yán)復(fù)原的戰(zhàn)爭模型時的情景，他認(rèn)為，展示幾千年來中華文明的延續(xù)并不限于“四大發(fā)明”，更應(yīng)從民生角度，對古代的生產(chǎn)生活工具加以關(guān)注，正是這些工具支撐了我們千年富足的生活。中國的物質(zhì)文化研究不應(yīng)局限于享樂生活文化和市井生活文化，而在機(jī)械的靈巧、技術(shù)的智慧等方面還有許多工作要做。戴吾三提到，當(dāng)時有一個采訪的標(biāo)題中提到“木牛流馬入夢來”。這其中化用的“木牛流馬”，其實(shí)也是陸敬嚴(yán)及其學(xué)生眾多復(fù)原作品中的一件。
傳說中解決了諸葛亮運(yùn)糧難題“不用人力能自己走動”的“木牛流馬”究竟長什么樣？陸敬嚴(yán)在《諸葛亮集》中發(fā)現(xiàn)了對“木牛流馬法”的詳細(xì)記載。根據(jù)其中“一腳四足”的形容，推斷出它很可能是一種牛首做裝飾的用于貨運(yùn)的人力推行獨(dú)輪車，一個輪子用于行進(jìn)，四根柱子用于停車時支撐，而且具備當(dāng)時很先進(jìn)的剎車系統(tǒng)。
按木牛推想圖復(fù)原的模型。
為了驗(yàn)證假設(shè)，陸敬嚴(yán)專門從上海趕往四川，爬上峭壁測量古棧道留下的楔孔，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，按照力臂力矩關(guān)系，古棧道可以承受的通行重量基本在150公斤至200公斤，這既是當(dāng)時制造水平下可以造出的一輛較大型獨(dú)輪車的載重，也基本是當(dāng)時一個士兵一年口糧的分量，完全符合古書中“一木牛載一歲糧”的記載。在對當(dāng)?shù)乩先说脑L問中，他還得到了“五尺道”（即古棧道寬約為古制五尺）的信息，同樣與獨(dú)輪車的尺寸相符，最終得以復(fù)原出木牛流馬的模型。
記者丨何安安
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