說到三國的發明家,我們首先會想到馬鈞。馬鈞具有高超的製造技巧,豐富的想象力。馬鈞到底發明了什麼,給當時的社會帶來了什麼樣的影響。
在當時的織綾機結構複雜、笨重,操作起來比較麻煩,而且勞動力強度高,生產效率低,織工僅是織一匹綾便需要一個月的時間。馬鈞為了減輕工人的勞動,生產出更多的綾羅綢緞,馬鈞決定改進織綾機,設計出一種更簡單,更容易操作的織綾機。
為此,馬鈞對織綾機進行了深入的觀察和研究,對織綾機的操作因素進行了全面的分析。皇天不負有心人,很快,馬鈞就發現“綾”的花色與圖案大部分是對稱重複的,是否可以利用這一點來簡化織綾機的結構和操作呢?
想到就做,馬鈞於是不厭其煩地進行了大量反覆的試驗,終於讓他找到了突破口,馬鈞將原本的織綾機一律改為12躡,簡化了踏具,改造了開口運動機件,這樣一下子就是織綾機的結構簡化了許多,操作起來也更為方便,生產能力提高了好幾倍。而且織出的綾的色彩、圖案、質量也比之前的還要好。
經過馬鈞改造的織綾機很快就得到大家的認可,得到廣泛的使用,大大促進了當時紡織業的發展速度,為中國家庭手工業織布機奠定了基礎。
指南車是古代帝王出行時的先驅車,車上站一木人,伸展手臂指向南方,無論車子如何轉動,手臂總是指向南方,因此使用此車來辨別方向。可是這樣的發明在三國時期已經失傳,根本沒有人知道指南車的結構和原理。
在這樣的情況下,馬鈞只能依靠古書的簡略記載,再加上自己的天馬行空,經過無數次的設想,給出了一個大概的方向。然後在工匠的幫助下,進行了反覆的試驗,終於讓馬鈞製成了指南車。
正所謂李廣有射虎之威,到老無封。就是因為在戰爭上屢次迷路,認不清方向,造成失誤。而馬鈞製成的指南車可以在戰火紛飛、硝煙瀰漫的戰場上,不管戰車如何地翻動,車上木人的手指始終指南,給軍隊提供了方向,使得行軍速度大大提升。
在東漢以前的農業灌溉主要提水工具有兩種,一是桔槔,一種是轆轤。桔槔早在春秋戰國時代就已經應用,它的結構為:在井旁的樹上或木架上用繩子固定一根橫木,橫木的一端系桶,另一端墜個石塊。當桶向上提水的時候,由於運用了槓桿和墜石的作用,比較省力和方便。
至於轆轤比桔槔又前進了一步,它主要是利用輪轉原理進行提水,特別適用於深水井。
但這兩種灌溉工具都有一個共同的缺陷,就是隻能間隔地由低處向高處提水,不能連續運動,因此效率比較低,也比較費力。
馬鈞在發現這一現象後,為了解決這個引水灌溉的問題,為此大量地查閱了許多相關古書,透過古代的灌溉工具,經過無數次的試驗,探索,鑽研,終於設計出了一種新的灌溉機械—“翻車”,也叫“龍骨車”。
馬鈞發明的“翻車”結構簡潔方便,利用流水動力,可以連續不斷地提水,輕鬆省力,即便是兒童也能轉動,效力大增。而且他製造的“翻車”不僅能提水,還能在雨澇的時候向外排水。
馬鈞製造的“翻車”出現以後,受到當時社會的普遍認可,迅速得到推廣,對於灌溉農田、發展農業生產發揮了巨大的作用。是當時世界上最先進的農業工具,即便到了現代仍有一些地區在使用翻車提水,可見馬鈞的偉大。
據記載,翻車的大概結構:車身用三塊板拼成矩形長槽,槽兩端各架一鏈輪,以龍骨葉板作鏈條,穿過長槽;車身斜置在水邊,下鏈輪和長槽的一部分浸入水中,在岸上的鏈輪為主動輪;主動輪的軸較長,兩端各帶拐木四根;人靠在架上,踏動拐木,驅動上鍊輪,葉板沿槽刮水上升,到槽端將水排出,再沿長槽上方返回水中。如此迴圈,連續把水送到岸上。
當時有人給魏明帝進獻了一種叫“百戲”的木製模型,就像現在的木偶。這個木偶造型精美,可惜不能活動。魏明帝知道馬鈞的發明能力,於是便讓馬鈞加以改進。
馬鈞在對“百戲”的結構進行了細緻的研究,並將其進行分解,以此來了解其中的每一個零件。當時馬鈞已經發明瞭“翻車”,於是就在想能否使用水動來驅動旋轉,是木偶各自動起來。在這樣的基礎上馬鈞定下了基礎設想。
馬鈞首先用一塊木料做成一個木輪子,然後用水力驅動,使其旋轉,然後在輪子上放置許多木人,透過一套傳輸裝置用水推動使木人活動起來,自行表演。如模仿樂工擊鼓、吹簫等伴奏,歌女跳舞、耍劍助興,表演各式各樣的節目。在這樣的構思上,馬鈞還設計出了不同的模型,可以表演不同的節目。如作山嶽,使木人跳丸、擲劍、走繩索、翻筋斗倒立,動作靈活,一派山村娛樂形象。還有百官行暑,木偶坐堂審案,有的木人舂米磨面、鬥雞等雜耍等各種各樣的動作。
馬鈞所創造的水轉百戲,利用水利與機械方面傳動的原理使得那麼多木人各自行動自由,不斷變化活動,其巧妙程度使原來的百戲木偶根本無法比擬。給我們展示了馬鈞高超的設計理念以及卓越的製造技巧。
我們都知道諸葛亮發明了一種可以將箭連續發射出去的連發射器,就是諸葛連弩。這種武器可以連續發射數十支弩箭,威力極大。後來魏國士兵曾在戰場上撿到一把連弩,上交給朝廷。馬鈞在聽到後,便要求觀看。
馬鈞在觀看到連弩後,對其發出讚歎其精巧。同時也指出了不足,認為還有加以改進的部分,威力還可以再提升五倍。動手能力極強的馬鈞於是將連弩進行了改進,成果出來後,果然效果比起之前提高了五倍。
另外一個就是投石車,我們都知道官渡之戰,曹操使用發石車攻擊袁紹的陣地,其威力極大令袁紹的軍隊吃盡了苦頭。原本的投石車其造型像個大天平,一頭掛著一個鬥,鬥裡裝滿大小石頭,另一頭掛著許多根繩子,作戰時,兵士們一齊用力拉繩子這頭,裝石頭那頭就飛快地翹起來投向敵方城樓。
但是在馬鈞的眼裡,他認為發射速度慢,而且只能單發,無法像連弩一樣連續發出。如果敵方在城樓上掛起溼牛皮,就能攔住發石車丟擲的石塊,投石車就無法發揮其作用。
馬鈞在這個基礎上進行了改良,設計了一種新的攻城器械。馬鈞打算製造一個豎直繞軸轉動的大木輪,在輪子的邊緣用繩子拴上幾十塊大石頭,然後用機械帶動大輪迅速旋轉,輪邊的懸石也跟著一起旋轉,等到旋轉速度很大時,切斷系石的繩索,石塊就會連續不斷髮射出去,攻擊敵人的城樓,使敵方來不及防禦。
為此,馬鈞用車輪和幾十塊磚瓦做試驗,在車輪邊拴上石塊,結果磚瓦連續飛射幾百步遠(一步合1.45米左右),威力很大,這也證明了他的設計是可行的。
當時馬鈞的好友曾數次在安鄉侯曹義、武安侯曹爽那裡推薦他,可是由於他們的眼光短淺,使得馬鈞的才能無法得到重視。對此傅玄感概道:“馬先生技術上巧妙,即便是古代的公輸班(魯班)、墨翟王爾,近代漢朝的張衡,都不能超過他。然而公輸般與墨子的卻能在當時受過重用,所以他們的技術對國家有用。而張衡雖做官做到侍中,馬先生做到給事中,但他們的官職都不是工程一類的,使得他們技術的巧妙無法貢獻給國家。用人不能用他的專門才能,知道他才能又不讓他去實踐,這是非常可惜令人痛心的事情了。”
馬鈞的發明雖然不被當時的權貴者所重視,但是他的發明創造卻能在民間得到廣泛地使用,得於造福百姓,這也是一件幸事。
說到三國的發明家,我們首先會想到馬鈞。馬鈞具有高超的製造技巧,豐富的想象力。馬鈞到底發明了什麼,給當時的社會帶來了什麼樣的影響。
一、改進織綾機在當時的織綾機結構複雜、笨重,操作起來比較麻煩,而且勞動力強度高,生產效率低,織工僅是織一匹綾便需要一個月的時間。馬鈞為了減輕工人的勞動,生產出更多的綾羅綢緞,馬鈞決定改進織綾機,設計出一種更簡單,更容易操作的織綾機。
為此,馬鈞對織綾機進行了深入的觀察和研究,對織綾機的操作因素進行了全面的分析。皇天不負有心人,很快,馬鈞就發現“綾”的花色與圖案大部分是對稱重複的,是否可以利用這一點來簡化織綾機的結構和操作呢?
想到就做,馬鈞於是不厭其煩地進行了大量反覆的試驗,終於讓他找到了突破口,馬鈞將原本的織綾機一律改為12躡,簡化了踏具,改造了開口運動機件,這樣一下子就是織綾機的結構簡化了許多,操作起來也更為方便,生產能力提高了好幾倍。而且織出的綾的色彩、圖案、質量也比之前的還要好。
經過馬鈞改造的織綾機很快就得到大家的認可,得到廣泛的使用,大大促進了當時紡織業的發展速度,為中國家庭手工業織布機奠定了基礎。
二、製造指南車指南車是古代帝王出行時的先驅車,車上站一木人,伸展手臂指向南方,無論車子如何轉動,手臂總是指向南方,因此使用此車來辨別方向。可是這樣的發明在三國時期已經失傳,根本沒有人知道指南車的結構和原理。
在這樣的情況下,馬鈞只能依靠古書的簡略記載,再加上自己的天馬行空,經過無數次的設想,給出了一個大概的方向。然後在工匠的幫助下,進行了反覆的試驗,終於讓馬鈞製成了指南車。
正所謂李廣有射虎之威,到老無封。就是因為在戰爭上屢次迷路,認不清方向,造成失誤。而馬鈞製成的指南車可以在戰火紛飛、硝煙瀰漫的戰場上,不管戰車如何地翻動,車上木人的手指始終指南,給軍隊提供了方向,使得行軍速度大大提升。
三、發明排灌水車在東漢以前的農業灌溉主要提水工具有兩種,一是桔槔,一種是轆轤。桔槔早在春秋戰國時代就已經應用,它的結構為:在井旁的樹上或木架上用繩子固定一根橫木,橫木的一端系桶,另一端墜個石塊。當桶向上提水的時候,由於運用了槓桿和墜石的作用,比較省力和方便。
至於轆轤比桔槔又前進了一步,它主要是利用輪轉原理進行提水,特別適用於深水井。
但這兩種灌溉工具都有一個共同的缺陷,就是隻能間隔地由低處向高處提水,不能連續運動,因此效率比較低,也比較費力。
馬鈞在發現這一現象後,為了解決這個引水灌溉的問題,為此大量地查閱了許多相關古書,透過古代的灌溉工具,經過無數次的試驗,探索,鑽研,終於設計出了一種新的灌溉機械—“翻車”,也叫“龍骨車”。
馬鈞發明的“翻車”結構簡潔方便,利用流水動力,可以連續不斷地提水,輕鬆省力,即便是兒童也能轉動,效力大增。而且他製造的“翻車”不僅能提水,還能在雨澇的時候向外排水。
馬鈞製造的“翻車”出現以後,受到當時社會的普遍認可,迅速得到推廣,對於灌溉農田、發展農業生產發揮了巨大的作用。是當時世界上最先進的農業工具,即便到了現代仍有一些地區在使用翻車提水,可見馬鈞的偉大。
據記載,翻車的大概結構:車身用三塊板拼成矩形長槽,槽兩端各架一鏈輪,以龍骨葉板作鏈條,穿過長槽;車身斜置在水邊,下鏈輪和長槽的一部分浸入水中,在岸上的鏈輪為主動輪;主動輪的軸較長,兩端各帶拐木四根;人靠在架上,踏動拐木,驅動上鍊輪,葉板沿槽刮水上升,到槽端將水排出,再沿長槽上方返回水中。如此迴圈,連續把水送到岸上。
四、創造水轉百戲當時有人給魏明帝進獻了一種叫“百戲”的木製模型,就像現在的木偶。這個木偶造型精美,可惜不能活動。魏明帝知道馬鈞的發明能力,於是便讓馬鈞加以改進。
馬鈞在對“百戲”的結構進行了細緻的研究,並將其進行分解,以此來了解其中的每一個零件。當時馬鈞已經發明瞭“翻車”,於是就在想能否使用水動來驅動旋轉,是木偶各自動起來。在這樣的基礎上馬鈞定下了基礎設想。
馬鈞首先用一塊木料做成一個木輪子,然後用水力驅動,使其旋轉,然後在輪子上放置許多木人,透過一套傳輸裝置用水推動使木人活動起來,自行表演。如模仿樂工擊鼓、吹簫等伴奏,歌女跳舞、耍劍助興,表演各式各樣的節目。在這樣的構思上,馬鈞還設計出了不同的模型,可以表演不同的節目。如作山嶽,使木人跳丸、擲劍、走繩索、翻筋斗倒立,動作靈活,一派山村娛樂形象。還有百官行暑,木偶坐堂審案,有的木人舂米磨面、鬥雞等雜耍等各種各樣的動作。
馬鈞所創造的水轉百戲,利用水利與機械方面傳動的原理使得那麼多木人各自行動自由,不斷變化活動,其巧妙程度使原來的百戲木偶根本無法比擬。給我們展示了馬鈞高超的設計理念以及卓越的製造技巧。
五、改良連弩與投石車。我們都知道諸葛亮發明了一種可以將箭連續發射出去的連發射器,就是諸葛連弩。這種武器可以連續發射數十支弩箭,威力極大。後來魏國士兵曾在戰場上撿到一把連弩,上交給朝廷。馬鈞在聽到後,便要求觀看。
馬鈞在觀看到連弩後,對其發出讚歎其精巧。同時也指出了不足,認為還有加以改進的部分,威力還可以再提升五倍。動手能力極強的馬鈞於是將連弩進行了改進,成果出來後,果然效果比起之前提高了五倍。
另外一個就是投石車,我們都知道官渡之戰,曹操使用發石車攻擊袁紹的陣地,其威力極大令袁紹的軍隊吃盡了苦頭。原本的投石車其造型像個大天平,一頭掛著一個鬥,鬥裡裝滿大小石頭,另一頭掛著許多根繩子,作戰時,兵士們一齊用力拉繩子這頭,裝石頭那頭就飛快地翹起來投向敵方城樓。
但是在馬鈞的眼裡,他認為發射速度慢,而且只能單發,無法像連弩一樣連續發出。如果敵方在城樓上掛起溼牛皮,就能攔住發石車丟擲的石塊,投石車就無法發揮其作用。
馬鈞在這個基礎上進行了改良,設計了一種新的攻城器械。馬鈞打算製造一個豎直繞軸轉動的大木輪,在輪子的邊緣用繩子拴上幾十塊大石頭,然後用機械帶動大輪迅速旋轉,輪邊的懸石也跟著一起旋轉,等到旋轉速度很大時,切斷系石的繩索,石塊就會連續不斷髮射出去,攻擊敵人的城樓,使敵方來不及防禦。
為此,馬鈞用車輪和幾十塊磚瓦做試驗,在車輪邊拴上石塊,結果磚瓦連續飛射幾百步遠(一步合1.45米左右),威力很大,這也證明了他的設計是可行的。
當時馬鈞的好友曾數次在安鄉侯曹義、武安侯曹爽那裡推薦他,可是由於他們的眼光短淺,使得馬鈞的才能無法得到重視。對此傅玄感概道:“馬先生技術上巧妙,即便是古代的公輸班(魯班)、墨翟王爾,近代漢朝的張衡,都不能超過他。然而公輸般與墨子的卻能在當時受過重用,所以他們的技術對國家有用。而張衡雖做官做到侍中,馬先生做到給事中,但他們的官職都不是工程一類的,使得他們技術的巧妙無法貢獻給國家。用人不能用他的專門才能,知道他才能又不讓他去實踐,這是非常可惜令人痛心的事情了。”
馬鈞的發明雖然不被當時的權貴者所重視,但是他的發明創造卻能在民間得到廣泛地使用,得於造福百姓,這也是一件幸事。