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第11章 “巧思绝世”的机械发明家马钧(1)

在我国的江南的一些地方,至今还在使用着一种木制的灌溉工具--龙骨水车,它的最初发明者不是近代人,更不是现代人,而是古代的一位杰出的机械发明家--马钧。由于他改进了织绫机,发明了龙骨水车,制造了指南车、抛石机、“水转百戏”等精巧的机械装置,在历史上曾获得了“巧思绝世”的机械发明家的美称。

指南车的指引

马钧,字德衡,我国三国时代的魏国扶风(今陕西武功县、兴平县一带)人,生卒年代不详。他出身于一个贫苦的家庭里,祖籍世代务农。马钧从小就口吃,因而一生都不善言谈。他虽动口不好,但却善于动脑、动手,尤其喜欢读书。每当看到一本好书,他往往爱不释手。有一次他从书上读到了一个发明的故事,便立刻被吸引住了。

书上讲的是上古时代黄帝大战蚩尤的故事。一次,黄帝领兵作战,因天降大雾,军队辨不清方向,结果被蚩尤打败了。回去之后,黄帝就想,在这种多雾的地区作战,如能辨明方向就好了。这时手下一个聪明的谋士便提出一个设想。他建议制作一种装置,能始终指向一个固定的方向,将士们看到它就可以不迷失方向了。黄帝觉得这个设想很好,便命人进行研究和试验,终于制作了一种指南车。这是一种奇妙的车,车轮与一套装置相联,这套装置又与车上一个手臂指向南方的小木人相联。当车子转变方向时,通过这套装置的转换,总能保证木人的手始终指向南方。这样,在大雾再一次降临的时候,蚩尤部落倾巢出动,想借此机会使黄帝全军覆没。但他们没有想到,这一次黄帝的军队,由于有了指南车的指引,加上黄帝指挥有方,使队伍进退自如,士兵们越战越勇,最终却把蚩尤打败了。

在读了这本书之后,马钧又从另一本书上读到,在周朝初年,南方的越裳氏派来的使臣迷失了回去的路线,周公便利用制作的指南车,派人护送他们回国了。

这些故事简直使小马钧着了迷,当时只有十几岁的他,竟异想天开,也要造一台指南车。他找来父亲干木匠活的工具和一些木板,边琢磨边动手试验,一干就是几天。可究竟怎么才能指南,书上没说,他试验来试验去仍是一筹莫展。母亲见儿子这几天神秘地忙个不停,常常愁眉苦脸,不思茶饭,便心疼地问他在干什么。他告诉母亲黄帝造指南车的故事,并说他也在造指南车。母亲一听就笑了,说那只是传说,不一定是真事儿。可小马钧挺倔犟,非说是真事儿不可。母亲见他一脸孩子气,又是那样认真,便半开玩笑地逗他说:“我儿现在年纪还小,等长大了就一定能造出指南车来。”马钧听到妈妈的鼓励才高兴地笑了。他决心等自己再长大一些时,再来造指南车。尽管这一次没造成指南车,但却培养了小马钧对机械的兴趣和勤于动手的习惯。这无疑影响了他日后的发展方向。

改进织绫机

马钧从小生活在乡间,从父老乡亲们每日沉重的劳动中体味到生活的艰辛,并总想用什么办法来减轻乡亲们的劳动。为此,他非常注意研究当时所能见到的各种机械,并设法改进它们。其中比较突出的是他对织绫机的改进。

我国是世界上最早发明养蚕缫丝的国家。早在商朝的时候,以桑养蚕与缫丝织绸的技术就有了相当的发展。当时的人们已经掌握了平纹织法和挑织法,用以织出带有各种图案的丝织品。到了春秋战国时期,已掌握了能织出十几种丝织品的方法。到了汉代,中国的丝绸开始传入国外,我国由此获得了“东方丝国”的称号。

与此密切相关的是纺织机的发明和改进。我国最早的织布机大约发明于商朝的手纹织机,到周朝又发展出提花机械,至少在战国末期已经开始使用足踏织机了。利用脚踏板作提综(织机上使经线上下交错分开以便梭子通过的装置)开口的装置,就可以腾出手来投梭,手脚并用,使功效大大提高。这种织机是纺织技术史上具有划时代意义的发明。到了西汉初年,对织机又有了进一步的改进,有人还曾发明了一种新型提花机。它用120根经线,60天就能织出一匹花绫。但这种织绫机的最大特点是每根经线都要用一个脚踏的蹑(即踏板),这样120根经线就要有120个蹑,操作起来既费力又费时,很不方便。后来有人对它作了改进,把它简化成“五十综者五十蹑”或“六十综者六十蹑。”

马钧家的一位邻居大妈就有一台这样的“六十综者六十蹑”的织绫机。这种织绫机虽然效率有所提高,但织一匹绫子仍需几十天的时间,且复杂笨重、不便操作的问题仍没得到解决。

马钧从小就非常喜欢去大妈家看织绫。他觉得大妈的织绫机神秘、可爱,在大妈的熟练操作下,一匹匹色彩鲜艳、图案生动的花绫从织机中“流出”,比妈妈巧手绣出的刺绣还漂亮。随着马钧逐渐长大,大妈一天天变老,面对60根线、60个踏板,逐渐有些力不从心,动作也明显不如以前熟练,以往一个月就能织出的布,现在往往要用三个月甚至更长时间才能干完。马钧觉得这都是由于这种织绫机太复杂造成的。如果能使它的机构再简化一下,操作方便一些,就不会这么费力了。马钧那颗喜欢钻研的心又活动起来了,他决心要对这种织机加以改进。

马钧趁大妈有一段时间卧病在床之际,把她的织机全部拆开,仔细地研究了它的结构和各种零部件的功能。然后经过日夜的苦心钻研和反复实验,又重新设计了织机,将“五十综者五十蹑”和“六十综者六十蹑”两种旧织机,都改装成只需12个蹑的织机。这样就大大简化了织绫机的构造,使生产效率一下子提高了5倍。

当大妈身体康复,再次站到织绫机前时,看到的是一台很简便的织机。当她坐到机前操作时,更觉得方便至极,自己仿佛一下子又回到了身体强健的年轻时代,甚至比那时还要强。原来织一匹绫至少也要一个月,可现在她十来天甚至更短的时间就可织出一匹。她高兴得合不拢嘴,逢人便称赞马钧的才能。由于用新绫机织出的图案自然,变化多端,质量也有很大提高,所以在市场上成了畅销的抢手货,深受人们的欢迎。

于是,远近的许多人都慕名而来,请求马钧传授制作新型织机的技术。看到自己的发明赢得了人们的欢迎,马钧也很兴奋,对上门求教者都热心传授,并且不收分文。由此,经过马钧改进的新型织绫机便迅速地被推广开来,为家庭手工织布业的发展做出了贡献。马钧的名字开始为世人所知,“天下知其巧矣”。

夭折的抛石机

马钧即使在改进织绫机的时候,脑海里仍不时地闪现着童年时代要制造指南车的梦想。但同时也觉得单凭自己当时的力量,很难完成如此复杂的大型器械的制作任务。为此,他于公元233年来到魏国京城洛阳。此次来京城所抱的希望之一,就是能借助朝廷的力量来实现自己的梦想。后来经人介绍,他认识了京城的一位着名学者、文学家傅玄。中国历代统治者都有重视文学的倾向,所以作为文学家的傅玄能够有机会与上层权贵们接触。傅玄很欣赏马钧的才学,也听说过他改进织绫机的事。因此,两人相识不久便成了莫逆之交。傅玄答应帮他想办法,找机会向朝廷推荐。

傅玄深知,在他那个时代里,要想举荐成功,仅有才华是不行的,一定要为当时的官府作出一定的贡献,才能为权贵们所重视。马钧虽然成功地改进了织绫机,但对于那些视生产为“下人”所为的权贵们来说,根本不屑一顾。当时,由于魏、蜀、吴三国之间经常打仗,所以朝廷对个人的军事功绩比较重视。傅玄思忖,按马钧的才能,虽然不能在领兵打仗上建立功勋,但却可以在兵器的改进方面有所作为。

当时,蜀国丞相诸葛亮创制了一种武器叫连弩,可以连续发射几十支铁制弩箭,对魏国的军队威胁很大。马钧看到了魏军从蜀军那里缴获的连弩后,认为巧是很巧,但还不是最好的,如果改进一下,威力还能提高几倍。但他没有马上着手去改进连弩,而是看中了一种威力更大的攻城武器--发石车。这种发石车就像一个大天平,一头挂着一个斗,里面可以装几斤或几十斤重的大石球;另一头挂着很多根绳子。几十或几百名士兵拉着绳子,一齐用力把挂绳子的这一头拉下来,挂石头的那一头飞快地翘了起来,石头就被抛了出去,借以打击敌人。马钧发现,这种发石车不但用人多,花费时间长,抛出去的石头速度低,威力不大,敌人只需在城楼上悬挂湿牛皮,就可以轻而易举地挡住石弹,而且它只能间断性地单射,不能连射。

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