中國古代發明與『李約瑟難題』(3)

  來源: 人民網

同時，他們在壩基上鋪上石條，在石條之間也放養這些牡蠣小苗，這些牡蠣的苗也在縫隙之間很快地生長，就把這些離散的石條和橋基一起連接成100多個橋墩。後來他們在一個漲潮的時候，用船把20噸重的石樑，這個石樑每一條長5米，1米寬，0.7米厚，這麼長的石樑，就是通過船運到橋墩的地方，在落潮的時候，隨著水面的下降，石樑就平平地落在牡蠣粘結起來的橋墩上，用這種非常巧妙的辦法，不用起重機，不用水泥，就把這個橋建起來了。世界上所有的大橋都會隨著時間的推移變得越來越不結實，唯有在泉州建的這種大橋，隨著時間的推移，牡蠣的繁殖越來越多，越來越多，石塊粘接的越來越牢固，隨著時間的推移，這個橋變得越來越結實。
當時，在宋代的300多年間，在泉州地區像這樣的橋一共建了300多座，其中有一座最長的橋，長度達到8公里，應該說，這種建橋的技術是全世界獨一無二的技術。今天，我們把它稱爲生物固基技術。
另外一件重要的發明，我們舉另外一個實例來說明，在1974年的時候，當時考古學家在泉州的後渚港發現了一艘南宋時期的沉船，這條沉船的全長有24米長，這條沉船有兩個顯著的特點，第一這條船中間有13個水密隔艙，是一條遠洋船，是從東南亞返航的時候，到泉州的時候沉沒的，由於採用了水利隔艙的技術，就能夠保證遠航的安全，萬一船在海上觸礁了，或者遇到鯨類的撞擊了，船體某一個地方出現了洞，如果有水密隔艙，那麼引起的海水就僅局限在很小的範圍內，人們很及時把水弄出去，同時漫進來的水不會到別的艙里去，還可以保證船有足夠的浮力。
這種水密隔艙技術已經成爲所有的遠洋船舶共同採用的經典技術，這個經典技術是中國的發明。這條船還有另外一個更有意思的地方，在每一個水密格艙的底部有一個小小翻孔，翻孔上有一個蓋板，蓋板下面到船底有一個小小的隔層。下面由於下雨或者是浪花飛濺，總有一些水會流到艙里去，通過蓋板上的孔，水就可以不至於存在艙里，就漏下去了，保持艙體的乾燥，漏下去的水在夾層裡面連通的，對於船的穩定起了非常重要的作用。
因爲船在顛簸的時候，水和夾層艙之間有相對運動，這種相對運動就會吸收船顛簸的能量，減少船的振動，人們在做科學實驗的保證，經常表演這麼一個實驗，就是讓大家猜一個謎，就是有兩個雞蛋，外觀是完全一樣的，其中一個煮熟的，一個是生雞蛋，問你能不能用簡單的辦法，不用打破，知道哪個是生的，哪一個是熟的，一個最有效的辦法，就是把一個雞蛋在光光的桌子上轉，如果轉都不停的，那是熟雞蛋，如果轉兩下就停了，那肯定是生雞蛋。因爲生雞蛋的蛋清和蛋黃、蛋殼之間有很大力摩擦，旋轉的時候，這種相對運動產生的內摩擦消耗了能量，就使得它停下來了。用同樣的道理就能夠解釋，在宋代人們發明的船底夾層中有水流的抗震、防震的思想。這種思想在今天看來仍然是非常先進的，今天很多大型的建築物和船舶的動平衡技術仍然是源於這項發明。
主持人：張開遜教授還給我們介紹了一下船上的櫓和舵。
張開遜：人們發明船以後，就用兩種辦法爲船提供動力，水比較淺的時候，就用一個長的杆子，從河底推動著地，船受到推力的反作用力就前進，如果水很深的時候，杆子夠不著底的時候，就用漿，用漿有兩個缺點：第一，漿滑動以後，必須從水中拉起來，在空中繞過去重新再划水，在空中舉漿的過程中，這一段動力對於船的前進沒有任何貢獻，還有漿在每一次接觸水面的時候會引起不必要的振動，同時漿只能在船的一側划水，如果保持船的平衡，要用雙漿。中國人在公元前1世紀的時候發明了櫓，櫓是埋在水裡面的形狀奇特的杆子，在船上搖動這個櫓的柄的時候，櫓就像魚的尾巴一樣在水裡擺動，這種擺動的特徵，考慮到櫓本身的形狀，就好象魚遊動時產生的水平方向和垂直方向的推力。利用前進方向的推力分量使得船平穩地前進。這樣，就解決了漿存在的問題了。
今天我們到紹興或者到南方旅遊的時候，有時候還能看見搖櫓的烏蓬船，由於櫓有這些優點，在一千多年以後，櫓的推行方式變成今天所有船舶推行方式的螺旋槳。在西漢和東漢之交，就是公元元年之後，中國人在船舶技術上做出另外一個重大發明，就是發明了舵，舵實現了船舶駕駛技術種動力和方向控制之間的分離，因爲巨大的船舶要改變方向，這是很困難的，因爲人的力量遠遠不夠的，經常控制不好，所以在大海上航行，尤其在急流險灘中航行，準確的控制船的方向難倒了從古到今的千千萬萬的船家。
在公元元年前後，中國人發明了非常智慧的技術，就是能夠改變方向的舵，舵通過自己方向的調整，角度的調整，能夠產生不對稱的水流，由於水流的不對稱的力，出現了船的尾部，這個著力點是遠離船的重心，會使船很自然的產生連續改變方向的力矩，水操作就能夠使很小的力量，以小博大，精確地控制船的運動方向，這項技術直到今天還是成爲所有的船舶包括一些飛行器控制的最重要的部件。在後來唐代的時候，中國人還發明了漿輪，爲了提高船的速度，當時的中國發明家把很多漿平行的放在一個圓周的邊上，這樣在船舷的兩邊有兩個這樣的輪子，當連續的轉動這些輪子的時候，這個漿就連續地周而復始地旋轉了。歐洲蒸汽機發明之後，人們首先想到用蒸汽機推動船舶，用的就是中國人發明的這種船技術。
所以今天我們把很多機器動力船都叫輪船，實際上已經沒有輪子了，就是因爲最早的機器動力船使用了中國人發明了這項技術。我想中國人在船舶技術方面，有這些非常重要的發明，當然這裡我們還要談一個陸地上交通工具的發明。在公元前2000年的時候，中國人發明了獨輪車，人類發明車的歷史已經很早了，可以追溯到公元前3000年前後，不過那個時候的車輪子都是偶數的，要麼是兩輪的，要麼是四輪的，因爲只有這樣，才能夠平衡。
在公元前200年的時候，中國人發明了獨輪車，就是只有一個輪子，這是一種高重心的旋轉運動的車輛。發明這個車是需要有豐富的想像力的。這個車在靜止的時候，自己會倒，它在運動中保持平衡，這種車能夠使得車輪的優點充分地表現出來，使得滾動摩擦替代了滑動摩擦，這樣減少人的體力消耗，同時，這種車對道路的寬度沒有任何要求，因爲過去的雙輪車、四輪車，都首先要修足夠寬的路，才能騎車，發明獨輪車之後，解除了人們對道路的要求。所以，在很長的時期，中國的邊遠山區和崎嶇小路上都能夠看到這種獨輪車在前進。
人們猜測，在【三國演義》裡面，羅貫中寫的諸葛亮發明的木輪遛馬，可能就是獨輪車，當然這只是一種猜測。1000多年之後，歐洲人在獨輪車前進的方向上加了第二個輪子，就變成了今天的自行車。