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第17章

马钧的另一突出成就是制成了久已失传的指南车。

指南车又名司南车,是古代帝王出行时的先驱车,车上站一木人,伸展手臂指向南方,不管车子怎样转动,手臂总是指向南方,因此利用此车可以指示方向。

这是古代劳动人民的一项发明创造,最晚在西汉时就已经出现,东汉时著名科学家张衡曾经再次制造指南车,不幸的是,到三国时期指南车再次失传,许多人已不知道指南车的结构和原理。

魏明帝青龙年间(公元233一236年),马钧曾在京城担任小官职。

有一天,马钧和一部分官员在朝房里辩论时谈到了指南车,他们为此发生了争论。

当时在场的散骑堂侍高堂隆和骁骑将军秦朗认为:古书上关于指南车的记载是虚构的,不能信以为真,古代并没有制造过什么指南车。

马钧则坚信古代有指南车,不同意他们的看法,他说道:&ot;古代很有可能制造过指南车,只是我们没有进行深入的研究而已;其实制造指南车并不是人们想象的那么难,只要肯下功夫,认真钻研,是可以造出来的。

&ot;他这一番话遭到了高堂隆和秦朗的讥笑,他们讽刺道:&ot;先生名钧,字德衡,钧是器物的模型,衡是用来定物轻重的;可你说话连轻重都不分,难道可以作为模型吗?&ot;(古代制陶器所用的转轮叫陶钧)马钧反驳道;&ot;空口争论有什么用!

莫如试制一下,自然就可以分清谁对谁错&ot;,高堂隆和秦朗同意了马钧的要求,并把这件事报告了当时的魏明帝,魏明帝就命令马钧进行试制以明是非。

马钧仔细研究了古书的简略记载,经过刻苦钻研,提出了初步设想,然后在许多工匠帮助下,进行了反复试验,在不太长的时间内终于制成了指南车。

高堂隆和秦朗在事实面前哑口无言,只好认输。

马钧以自己的实际成果结束了人们的争论,赢得了众人信服,自此以后,全国都佩服他的才能和技巧。

在马钧之后,又有很多人制造过指南车,如南北朝时的大科学家祖冲之曾将一辆只有外壳的指南车予以修补,增添了内部结构。

但历代史书关于指南车的记载都相当简略,缺乏具体的机械结构和原理,使后人难以进行仿制。

指南车失传后,后人的制造等于再度发明。

宋朝时,著名仪器专家燕肃于公元1027年,吴德仁于公元11o7年又先后重新制造了指南车。

《宋史》对他们的制造方法和指南车的内部结构作了比较详细、明确的记载,根据此书人们知道了历代指南车的大致结构。

解放后,中国历史博物馆根据历史文献复制了指南车的模型,陈列在中国通史展览厅,在参观历史博物馆时就可以看到。

根据文献记载和今人的研究,指南车的结构和原理大致如下:指南车有两个直径为6尺的轮子,两轮之间的间距也是6尺,每一车轮的内侧都有一个带24个齿的小齿轮;车中有一个带48个齿的大平轮,轮中坚一立轴,轴上有一本人;在大平轮和车轮边的小齿轮的上端有一小平轮,小平轮由一根绳索通过滑轮和车辕的后端相连。

当车直行时,车辕的前端和后端方向没有变化,两边的小平轮悬在大平轮和小齿轮的上端,大平轮不转动,竖轴上面的小木人手指正南方不变。

当车向左转弯时,车辕前端向左,后端则向右偏,这样系在车辕后端的绳索就会左紧而右松,右边的小平轮就在铁坠子的重力作用下沉,嵌人车上的大平轮和轮内侧的小齿轮中间,与二者的齿轮互相咬合;如果转子向左转了90度,车子的右轮就会向左转90度,同时向前转动半周,轮侧的小齿轮则向前转动12齿(半周),小齿轮带动小平轮相应向左转12齿,小平轮则带动大平轮向右(相反方向)同样转动12齿,转动的角度恰好为90度,大平轮竖轴上的木人同样向右转动90度,抵消车子的左转,使木人始终保持指向南方,指南车设计的关键是大平轮和小平轮的自动离合。

这种巧妙的设计代表了我国古代机械设计和制造的高超技艺。

马钧制造的另一种有名机械是用于农业灌溉用的翻车,这是我国古代灌溉工具的重大革新。

我国在东汉以前的主要提水工具有两种,一是桔槔,一种是辘轳。

桔槔早在春秋战国时代就已经应用,它的结构为:在井旁的树上或木架上用绳子固定一根横木,横木的一端系桶,另一端坠个石块。

当桶向上提水的时候,由于运用了杠杆和坠石的作用,比较省力和方便。

辘轳比桔槔又前进了一步,它主要是利用轮转原理进行提水,特别适用于深水井。

但这两种灌溉工具都有一个共同的缺陷,就是只能间隔地由低处向高处提水,不能连续运动,因此效率比较低,也比较费力。

马钧住在京城洛阳的时候,看到城里有一片地可以种菜,但是因为地势比较高,难以解决引水灌溉问题,为此马钧经过查阅古书,深入研究古代的灌溉工具,经过不断试验、探索,设计制造了一种新的灌溉机械‐‐翻车。

据史书记载,在马钧以前的大半个世纪,东汉的毕岚曾经制造过一种翻车,但这种翻车是用来取河水喷洒道路的,能否用于灌溉,史书没有记载。

而马钧所造的翻车则是可以直接用于农业排灌,它结构精巧方便,可连续不断地提水,轻快省力,连儿童都能转动,效率比其它提水工具高出许多。

因此,翻车出现以后,受到社会的普遍欢迎,迅速得到推广,并沿用了1000多年,直到今天在我国一些地区仍然可以见到。

在近代水泵发明之前,翻车是当时世界最先进的提水工具。

后来经过历代劳动人民的不断改造、更新,又出现了以畜力、水力、风力等作为动力的牛转翻车、风转翻车和水转翻车,它对于灌溉农田、发展农业生产发挥了巨大作用。

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