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  • 1 # 沈辛成

    壓水泵並不是中國的發明,有回答說宋朝的,我不知道這個出處是什麼,我沒有找到呢。我給大家說說我的發現。

    最早的壓水泵的概念,出現在古希臘。發明他的人,名叫克特西比烏斯Ctesibius,生活在公元前三世紀的埃及亞歷山大城。這個人比較逗樂,出身很平凡,但發明了不老少東西,然而最後還是很窮……壓水泵就是克特西比烏斯的眾多發明之一,其原理是:兩個氣缸,一個把水從下部抽上來,水在經過壓水泵上部時,因為活塞運動給水施壓,所以能朝一個特定的方向滋出水柱——這也是今天所謂“往復泵”的基本構造。

    現在對這個壓水泵的復原,基本是憑藉後世的文字記錄,並沒有證據表明克特西比烏斯的這個發明當時得到了廣泛的應用,至於有沒有用於消防——因為看上去很像是水槍的雛形——也是不可考證了。

    克特西比烏斯之所以會創造這個發明,後世對此也有一種說法,說是克特西比烏斯出生在一個理髮師的家庭,從小幫家裡打雜。因為每個客人坐下之後高度不同,他就設計了一個可上下移動的鏡子——一頭拴著鏡子,另一頭用重物吊著,重物又置於一個管道之中,免得到處亂動。在使用鏡子調整高度的時候,克特西比烏斯注意到重物擠壓空氣之後在管道里發出的聲音,於是給了他發明壓水泵的靈感。

    這個說法當然也是很難考證的,而且更有趣的是,克特西比烏斯發明的這個“黑科技”隨後就消失了,一直到十七世紀,也就是克特西比烏斯之後一千七百多年,利用空氣壓水的泵設計才重新出現在歐洲(聽起來匪夷所思,但其實科技史上這樣的事情比比皆是)。

    時間快進到十七世紀,有個德國科學家(儘管當時還沒有德國……)叫做奧托·範·居里克(Otto van Guericke)。他的名字你可能不那麼耳熟,但是馬德堡半球實驗你肯定聽說過吧。1654年5月8日,居里克在雷根斯堡向當時神聖羅馬帝國的皇帝和貴族們(當時這些地都屬於神聖羅馬帝國)展示他的一項發明,兩個半球合併,中間抽成真空,兩頭用了十五匹馬,居然都拉不開。這個實驗之所以叫馬德堡半球試驗,既不是因為科學家的人名,也不是因為試驗發生的地名,而是因為居里克是當時馬德堡市的市長。。。

    居里克成為現代壓水泵設計的發明家絕非偶然,他當時對空氣和真空的問題抱有濃厚的興趣,做了各種各樣的試驗。在他1657年的著作《流體-氣壓動力學》(Mechanica hydraulico-pneumatica)一書中,書中有這樣一頁插圖,圖中顯示居里克正在向皇室貴族們展示他的半球,還有圖中央小天使斜插在水中的——空氣泵。

    到這個時候,古希臘時期就已經誕生了的構思,獲得了重生。當時的冶金技術顯然已經能夠做到古希臘時期做不到的製作精度,古希臘時期用木頭,現在金屬製的活塞和氣缸的出現,為之後壓水泵的成型奠定了重要基礎。

    至於壓水泵是如何普及的,不好說。起初肯定製作價格不菲,並不可能人人都買得起,時至今日大家早已見怪不怪,這當中普及的過程就很難探明瞭。不過,透過Google Ngram搜尋詞頻,我們可以管中窺豹一下下。

    在英語裡,那種社群里居民使用的壓水泵叫做parish pump。Parish是教區的意思,從名字來看,每個教區應該都有一個壓水泵。確實,到十九世紀中後期的歐洲大城市,壓水泵應該是很平常的了(因為著名的John Snow移除壓水泵的手柄來遏制霍亂透過水源傳播的故事,就是在1854年在倫敦發生的)。順便民辦教師附體一下:在英式英語裡,parish pump今天還可以用來作為形容詞,表示非常本地的事件/事物,外人不會知道的那種。比如,上海曾經有條洋涇浜,but that is like a really parish-pump thing.

    從parish pump詞頻的變化來看,它走俏似乎是從1820年代開始的,不過真正“火”起來似乎是二十世紀的事。有趣的是,parish pump詞頻走衰是從二戰結束之後開始,這不禁讓人想到,是不是戰事和這樣方便的臨時供水裝置有關聯呢?

    另一個詞,hand pump,也是壓水泵。它的詞頻變化和parish pump基本吻合,只是幅度有差異,從1880年後,這個詞就比parish pump更為常用了。這很可能意味著(1)英國某家企業在大規模出口壓水泵,所以起了一個不是那麼英國特色的名字。

    當然也可能意味著壓水泵開始應用於社群之外的用途了,比如(2)美國重新統一之後,西進的移民需要壓水泵作為便捷的汲水裝置,城市發展也需要更多水,所以在美國的各種廣告和文獻裡,改了個更通俗的名字。我在搜尋美國專利系統的歷史中,確實發現了1876年由發明家A. S. Baker註冊的壓水泵專利。這款壓水泵設計如此簡單直接,可見在同類型中應該是屬於早的(越晚的專利改良越多,不可能是這麼簡單的)。所以也可能印證了我之前說的:美國西進以及美國的城市發展,需要更多的壓水泵。

    除此之外,我還查了查德語當中壓水泵wasserpumpe的詞頻變化,畢竟這是今天德國地界上的發明創意……從下圖中我們可以看到,壓水泵忽然普遍起來,似乎確實起始於1820年代,這也印證了我們英語搜尋的結論。

    於是總結如下:壓水泵的概念最早出現於公元前三世紀的古希臘時期的埃及,然後消失了N久,十七世紀的時候德國科學家因為研究空氣和真空,又歸納出了發現了壓水泵的原理,並改用金屬製作。進入十九世紀二十年代,壓水泵開始常見於歐洲大城市中,隨著美國的發展,十九世紀晚期和二十世紀前半葉,壓水泵更加走向世界。

    壓水泵頻繁見於中國,應該也是二十世紀前半葉開始的了。中國古代的灌溉運水裝置,沒有一款是利用真空和氣壓的,軲轤也好,井車也好,筒車也好,都是以露天舀水作為基本原理,所以如此常見於中國鄉村的壓水泵,基本可以判斷是一個不起眼的舶來品了。

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