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          中国古代最伟大的工具-----风箱

          2016-10-24 10:47:11点击:
          一 工具


            西方传统认为,是上帝创造了人,但马克思却认为,是劳动创造了人。这在当时无疑是颠覆性的,甚至大逆不道。马克思因此不仅发现了劳动,而且发现了“人”——人是一种“劳动动物”。人类的劳动产生了财富,也产生了工具。


            孔子说:“工欲善其事,必先利其器。”简单的工具和较为复杂的机器对人类的影响是如此重要,以至于人们常常用它们来划分世界文明的各个阶段,比如石器时代、青铜时代、铁器时代,乃至蒸汽机时代。


            距今300万年前,人类就已经开始用天然的石头(骨头)和木头制作工具,石器时代由此开始。


            用石头制成的“手斧”,是一种可以切割、砸击、投掷、挖掘的“万能工具”,出现在不同人类文明的早期时代。“古之人民皆食禽兽肉”,石器工具的日渐丰富使人类生活由狩猎采集向农耕游牧发展;这期间,最重要的火和弓箭的发明。


            “钻木取火”技术实现了对火的控制。“燧人氏”利用“木与木相摩则燃”的原理,“钻燧取火,以化腥臊”。火的发明完全改变了人类的食物结构,人类不再是适应大自然,而是要去控制大自然。


            “昔者昊英之世,以伐木杀兽,人民少而木兽多。”澳门永利皇网站可以被称为森林人,他们甚至比现在的猩猩更为稀少。当时森林覆盖着欧亚大陆。人们焚烧森林,开垦土地,种植和畜牧。


            人类第一个有效工具就是用石头做的斧子。在甲骨文中,“工”字是一把石斧。与石头和木头相比,矿石和金属是非常难以驾驭的物质,他们不仅不易发现,也难以加工。相对而言,木材是人类所遇到的最普遍也最容易加工的材料。一旦出现了石斧,人们就可以轻松地砍伐树木,清理土地;木材还可以被加工成为独木舟或其它器物。构木为巢,剡木为辑,横木为轩,直木为辕,揉木为轮,刳木为舟,斫木成器,凿木成机……木器与石器使人类不仅走出穴居时代,而且跨越海洋散布到地球表面的所有陆地。


            二 耒耜


            “古者丈夫不耕,草木之实足食也;妇人不织,禽兽之皮足衣也。”在早期人类生活中,木器比石器的应用更加广泛。中国人很早就放弃了用手抓取滚烫的食物,木制的筷子一直被沿用到今天。在纸发明之前,中国以木简作为文字载体,这比欧洲的羊皮纸要更加方便和廉价。从这两点上,可以看出中国早期文明是非常发达的。


            “至于神农,人民众多 ,禽兽不足。于是神农因天之时,分地之利,制耒耜,教民农作,神而化之,使民宜之,故谓之祖农也。”早期农业完全是建立在木器之上的。所谓农具,完全是木制的。没有农具就没有农耕,最早的农业被称为耜耕农业。“神农氏作,斫木为耜,揉木为耒,耒耨之利,以教天下”(《周易》)。“耒”是一个象形字,就是在尖木棒下部横着绑上一段短木;因为可以用脚踩在横木上加力,这使木尖可以插入更深的泥土,从而深耕土地成为可能,农业因此而出现。《说文解字》云:“耒,手耕曲木也,从木推丯,垂作耒耜以振民也。”将“耒”的尖头做成扁形板状刃,就叫做“耜”。有了耒耜,才有了真正意义上的农耕。


            今天南非的丛林人仍在使用挖掘棍挖薯蓣。印第安人除了用挖掘棍挖取植物块根外,还用来挖开小动物藏身的洞穴,捕捉小动物;或者用挖掘棍敲打粘附在岩石上的软体动物,将其剥离下来。可以说,正是简单的挖掘棍的使用,才启发了耒耜的发明和改进。


            随着耜耕农业的出现,原始的天文、历法、气象、水利、土壤、肥料、种子等知识和技术相应产生。黄帝时代的黄河中下游一带,自然植被茂密,遍布郁郁葱葱的森林和草原。深厚的黄土层富含大量的氮、磷、钾等天然肥力,木制的耒和耜就可以轻松地翻开松软的黄土层,从而孕育出最早的农耕文明,中国文化也从这里起步。


            三 木器


            从物理性能上来说,木材兼具石头和金属的双重特性。木材的横断面的强度胜过石头,抗拉抗压强度和弹性类似钢铁,但木材的密度要比石头和金属小得多;而且不同的木材具有不同的物理特性,这种多样性使人们具有更灵活的选择余地。另外,木材是自然生长的,可以得到不断补充。


            在人类绝大多数时间里,木材不仅构成人类器具的主要材料,也是燃料的主要构成。在19世纪钢铁—石油时代到来之前,人类始终生活木器时代。与木器相比,石器和青铜实际只是辅助性材料。


            无论石器时代还是青铜时代,甚至铁器时代,在钢铁制品普及化之前,人类数千年文明史其实都可以称之为木器时代。


            在很长的历史时期内,木器一直都是人类主要的甚至唯一的物质基础;比如中国古代兵器中的“殳”、“梃”和“杵”,其实都是木头棒子,武王伐纣据说“血流漂杵”。直到春秋战国时代,木棍和削尖的长矛仍然是主要武器装备。秦帝国末期,陈胜吴广起义亦是“斩木为兵,揭竿为旗”(《过秦论》)。


            青铜和铁器出现以后,最先用于祭祀、奢侈品和战争,最后才进入生产和生活领域。这种更加坚硬可塑的新式材料与其说代替了木材,不如说使木材的使用更加广泛,金属工具使木材加工技术出现了大跨越。在很短的时间内,人类的木器制造技术就达到了炉火纯青、登峰造极的程度。


            在木器时代,除了加工木材的切削刃具外,大多数工具和器具几乎都是木器。家具是木器,船和马车是木器,水泵和输水管道是用空心树干或者竹子,风车和水车是木制的,钟表是木制的,织布机和纺车都是木制的,谷登堡印刷机发明出来100年后仍然是木制的,即使最重要的机器车床和锅炉也是完全木制的。用木材来建造机器和工厂的做法一直持续到19世纪的大部分时间里。


            四 机器


            早期人类用石斧加工木材的过程中,大脑空间得到了充分的扩充;日益复杂的大脑反过来又使工具更加复杂多样,以至于很多年后,人类终于开始制造复杂化的工具——机器。


            现代考古发现,最迟在2万多年前就已经出现了弓箭。除过箭头和弓弦,弓箭的主体部分仍是竹木结构,特别是英国长弓和日本长弓,完全是用整根硬木制成。“断竹,续竹,飞土,逐宍(肉)。”这首流传于中国上古时代的民谣证明,早期弓箭完全是竹子制成的。中国盛产竹子,它的韧性胜过木材。


            如果说钻木取火还属于工具的话,那么弓箭的出现标志着人类已经开始制造更为复杂的机器。作为人类发明的第一件机器,弓箭将投射变成了一种机械装置。弓箭具备了马克思所说的机器三要素:动力,人做的功(拉弦)转化为势能(张开的弓),起到了动力和发动机的作用;传动,拉开的弦收回,势能转化为动能,把箭弹出去,射到一定的距离,起到了传动的作用;工具,箭镞起了工具的作用,射到动物身上,等于人用石制工具打击动物。


            工具与机器的根本区别,在于前者要适应人,而后者却要人去适应它,“机器要求劳动者为它们服务,劳动者被迫改变他身体的自然节律来适应机器的运动”,“即使最精巧的工具,也始终是人手的奴仆,不能指挥或代替人手;即使最原始的机器,也指挥着身体的劳动并最终取而代之”(马克思)。一旦进入机器时代,制造机器就成为人类无法逃避的一种嗜好或者使命。


            无论工具还是机器,其实都是人类的身体的延伸和拓展。比如,轮子是人双脚的延伸,弓箭是人双臂的延伸,而弩则是人目光的延伸。按照芒福德的说法,人的身体本身就是一部精妙绝伦的机器:手臂是杠杆,肺是风箱,眼睛是透镜,心是泵,拳头是锤子,神经则是通信系统。


            机床是制造机器的机器,没有机床就不会有现代机器的出现;现代以前,人们眼中的机床就是指木制机床。最古老的车床只有两个固定部件,它们夹着一个转轴,转轴上缠着绳索,用弯曲的树枝拉动绳索,从而驱动转轴转动;工匠用凿子抵住与转轴一起转动的木头,就可以将木头加工为圆柱形。后来经过改进,人们用脚踏板来驱动。这曾启发瓦特将蒸汽机的往复运动变为旋转运动。这种车床在欧洲具有悠久的历史;直到18世纪,其部件改为用金属铸造,动力也由脚踏驱动改为电力驱动,固定工件的法兰和固定刀具的滑动刀架使现代车床成为一件非常精密的机器。虽然说英国的莫兹利取得了现代车床的专利权,但其核心部件几乎都是来自古代流传下来的木制机床。


            五 水车


            如果将钢铁时代称为新机器时代的话,那么木器时代就是旧机器时代。


            在16世纪的矿物学家阿格里科拉的《关于金属物品》一书中,有许多关于机器的漂亮版画,这些机器除去几根发条以外,其他各个部件其实都是木头制成的。


            在漫长的传统时代,木匠一直是最受人们尊敬的职业,木匠几乎是技术者的代名词。鲁班是中国木匠的祖师爷,《墨子》中记载:“公输子削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下。”作为西方文明最伟大的先知,耶稣就是一个木匠的儿子。


            如果说战争是技术进步的最大动力,那么投石机和大型弩炮无疑代表了木器时代的最高制造水准。无论在东方还是西方,木制的攻城器械几乎是古代世界最明显的标志,甚至巨木本身就是冷兵器时代的战术武器。中国古人还发明了一种大型水战利器——拍杆;在战舰交锋时,这种水上投石机可以用巨石将对方的舰船和水手击沉击伤。中国古代最精巧的发明当推指南车和木牛流马,这两种全木质机器将轮子的作用诠释得淋漓尽致。


            在古希腊时代,较少肉体痛苦的斩首被认为是贵族专享的刑罚方式。因为刽子手常常会砍偏,受刑者试图通过行贿来得到“准确”。中世纪后期,欧洲发明了断头台,这是一种准确而极富效率的杀人装备;高高提起的铡刀沿着木质轨道疾速落下,人的头部与躯干即可瞬间分离。将杀人交由一台机器来完成,刽子手只需拉起或放下铡刀即可,这件看起来微不足道的事情体现了当时社会对机器的全民印象:机器就是权威的化身,它是公正和不可抗拒的。苏格兰人给断头台取了个可爱的名字,叫做“少女”。从英国的查理一世到法国的路易十六,断头台送走了专制君主,迎来了共和革命。


            木器时代最大的成就就是船。从石器时代的木筏和独木舟,到铁器时代的桨船和帆船,人类在造船技术上体现了最大的创造力和工艺水平。作为一个包含动力、控制和承载用途的大型机器,船的发展轨迹实际也是世界前进的步伐。


            除过造船,或许当推水车和风车了。这种木制机器与其说是提高了效率,不如说已经取代了人力和畜力,这无疑是革命性的。水车从罗马时代就由中国传入欧洲,很早就用在磨坊来研磨粮食,有时也用来锯木料。10世纪的英格兰就已经有5000多部水车,平均400人就有一部;而当时英格兰尚属于欧洲最边缘和落后的地区。14世纪以后,水车几乎遍及整个欧洲河流,从上游到入海口。16世纪直到18世纪,水车一直是欧洲最重要的动力来源,它是采矿和冶金的基础。


            水车的传动机构比较复杂,制造水车的木工成为后来产业革命的核心技术力量。斯米顿在1769年制造出了第一个铸铁水车轮轴,他设计的铸铁传动装置使水车达到了产生和传送动力的极限。同时,斯米顿的设计也标志着持续18个世纪的木制水车时代即将结束。


            风车是与水车类似的一种革命性机器;通过这种机器,人类从大自然中采集了大量的动力和能量;这种机器的意义绝不比钻木取火逊色多少。风车和水车虽然受到自然条件的影响,但风力和水力是免费的。这种伟大的机器在无需奴隶的条件下,创造了伟大科学和工程技术。事实上,正是水车——而不是蒸汽机——推动了18世纪的工业革命。


            六 风箱


            与欧洲相比,中国的木器时代要漫长得多。作为形声字,“机”字本身就表示中国机器的木制特点。古代中国不仅各种器具都是木制的,而且连建筑都一色是木制,甚至不使用一根钉子,就可以用卯榫连接得很好,这无疑体现了中国人制作工艺的精巧程度。


            春秋时代,中国人就利用杠杆原理制造出了汲水机——辘轳和桔槔。桔槔是水车的前身,“凿木为机,后重前轻,掣水若抽,数如沃汤”。大型中国水车依靠水力自动运行,一直被用来灌溉。最著名的当属创建于明嘉靖三十五年(1556年)的兰州“黄河大水车”。从广武门到雁滩河段,曾经水车林立,从单轮到五轮都有,蔚为壮观,兰州因此得名“水车之城”。黄河逝者如斯,水车亦不舍昼夜,自行将水提升10余米,每架水车可灌溉数百亩良田。


            兰州水车与云南筒车相似,不过形体更大,外形如巨大车轮,有轴、辐条和外圈,直径从10米到20米不等,仅车轴直径就达1米。整个水车大小部件达400多个,却不用一根铁钉和任何黏合剂,全部使用木楔加固连接。更令人惊异的是,如此构思精巧、工艺复杂的大型机械装置,竟然从来没有图纸,全靠工匠秘传口授。为了保证水车整体的强度和运行的可靠度,不同部件选用不同物理强度的木材。主轴必须坚硬质密且不怕水浸,因此选用数百年甚至上千年的上乘的整株榆柳大树,或者南方青棡木。辐条和穿撑选用上等的整株松树,外弦用上等杨树。所有木材必须没有结疤和裂口,否则其物理强度就大大折扣,必然危及水车整体的安全。


            作为中国最常见的水车,翻车从东汉时代出现以后很长时间,一直只能依靠人力运行,后来发展到人力畜力混用,这已经算是很大的进步,但始终没有发展到西方水车和风车那种高效和普及的水平。


            相对翻车,中国风箱堪称中国古代最伟大的机器。这个完美的机器虽然完全是木制的,但它却导致了铁器时代的来临。没有风箱,人们就无法将火的温度提高到铁的熔点,铁矿石就无法变成铁。