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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078171]
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九 机械制造的新成就
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马钧及其成就
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马钧，字德衡，曹魏时扶风（今陕西兴平东南）人，是这时期出现的一位伟大机械发明家，时人曾称颂他“巧思绝世”。他生活在曹魏时期，当时的统治集团对机械发明很不重视，更谈不上了解机械制造的意义，因而他一生受到权势们的歧视，郁郁不得志。但他刻苦自学，不尚空谈，专心致志地钻研机械设备，因而取得了机械制造方面杰出的成就。他的成就，最突出的是改进织机和发明（或改进）翻车。当时的绫机中，“五十综者五十蹑，六十综者六十蹑”，综是使经线分组一开一合上下运动，以便穿梭的机件，蹑为踏具，这样的绫机笨拙而效率低。马钧感到原有这种绫机“丧功费日”，“乃思绫机之变”，对旧绫机进行改进，把50蹑、60蹑的绫机都改成12蹑，使操作简易方便，提高了生产效率。这种新绫机很快就得到推广应用，促进了丝织业的发展。据《后汉书·张让传》载，在马钧之前约半个世纪的东汉人毕岚曾“作翻车”，供洒道之用。毕岚的翻车是否就是后世的龙骨水车，不得而知。而马钧所作的翻车，则无疑是用于农业排灌的龙骨水车。其结构精巧，“灌水自覆，更入更出”，可连续不断地提水，效率比其他提水工具高得多，“其巧百倍于常”，运转轻快省力，儿童都可操作。所以，马钧应是供农业上排灌之用的龙骨水车的发明者，至少可以说他是继毕岚之后，对翻车作了极重要的改革，并首次用于农业排灌的创新者。翻车问世后，受到了社会上的普遍欢迎，迅速得到推广，并沿用了一千多年。在近代水泵发明之前，翻车是世界上最先进的提水工具之一，它对于灌溉农田，发展农业生产，发挥了巨大的作用。
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马钧还制成了久已失传的指南车。关于马钧作指南车的问题以及和高堂隆、秦朗在宫廷上的争论，史书有很生动的描写。其后的祖冲之曾将一辆只有外壳的指南车，增补了内部的机构，予以修复。但它们都缺乏具体的机械结构的记述，历代史书关于记里鼓车和指南车的记载也都比较简略。直到宋代，燕肃在1027年，吴德仁在1107年，又先后制造了指南车和记里鼓车，《宋史》详细地记载了它们的内部构造。据此，我们始得知历代指南车与记里鼓车的具体结构。
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图5－9 指南车复原图
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指南车以简单的结构，就能使木人的手臂始终指向南方，关键就在于传动机构或联或断的设计。当车辆偏离正南方向，向左（即向东）转弯时，车辕前端向左移动，而后端就向右（即向西）移动，即将右侧传动齿轮放落，使车轮的转动能带动木人下大齿轮向右转动，从而恰好抵消车辆向左转弯的影响，使木人手臂所指方向不变，仍指向南方。车辆向正南方向行驶时，车辆和木人下大齿轮是分离的，因此木人不受车轮转动的影响，指南车具有这种能自动离合的齿轮系（现称差动齿轮系），其技巧高于记里鼓车。记里鼓车有一套减速齿轮系，始终与车轮同时转动，其最后一根轴在车行一里或十里时才回转一周，再经过传动机械，令木人击鼓以计所行里程。我国古代记里鼓车，尤其是指南车是古代巧妙的自动化机械，结构均很简单，构思十分灵巧，它体现了我国机械制造的高度水平，是我国古代技术的卓越成就。
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此外，马钧还改进了连弩和发石车。他又曾利用机械传动装置，创造了以木为轮、以水为动力的“变巧万端”的水转百戏。【63】这些也都表明了马钧在传动机械研究方面的很深造诣。
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运输工具
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三国以前，陆上运输所用的车辆，多数是双轮车。双轮车只适用于平地的大道上行驶，在山间小道上就无法使用。三国时，蜀汉在与曹魏的战争中，由于山道运粮困难，运输工具亟待解决。这时，蒲元发明了独轮车——“木牛”，“廉仰双辕，人行六尺，牛（指‘木牛’）行四步，人载一岁之粮也”【64】。这也就是后世所传说的“木牛”。这种独轮车适用于在崎岖小道上行走，一千多年来一直被广泛使用。
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造船技术这时期也有很大的发展。孙吴建立不久，就拥有船舰五千余艘，并不断派出较大规模的船队，北航辽东，南通南海。其中大船上下五层，可载三千人。晋在作灭吴准备时，发明将许多小船拼装成一艘大船的造船方法。这种大船称为“连舫”，“方百二十步，受二千人。以木为城，起楼橹，开四出门，其上皆得驰马来往”【65】。这时期的造船数量很大，东晋安帝时，建康一次风灾，所毁官商船只约达万艘；北魏神三年（430年），在冀、定、相三州造船即达三千艘。由此均可见当时船舶数量之多与造船业之发达。提高船行速度，是船舶建造中为人们所关心的问题。这时期在这方面出现了重大的突破。祖冲之造的“千里船”，可“日行百余里”，有人认为这是利用轮桨的车船（因缺乏明确记载，尚不能确定）。关于车船的最早明确记载，出现在唐代。《旧唐书·李皋传》载有李皋设计的新型战舰，“挟二轮蹈之，翔风鼓浪，疾若挂帆席”。梁时侯景军中还出现有一百六十桨的高速快艇“”，“去来趣袭，捷过风电”【66】，这是历史上桨数最多的快艇，后世快艇桨数大多在四十至六十桨之间。在这一时期中船上设备亦有改进，船尾已采用升降舵，帆的面积逐渐加大，大帆用布120幅，高9丈，并注意到帆的方位，以提高风帆的效率。这些反映了当时造船技术和航行技术的进步。
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兵器和军事技术
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这时期的战争频繁，在几百年当中，展开了一系列的攻防战。由于战争的需要，攻城略地的战略战术以及攻防器械和兵器制造，都有不同程度的发展。在攻守器具方面，有火车、发石车、钩车、虾蟆车等的制造，梁时的侯景在造攻城器械方面尤为突出，他曾“设百尺楼车”，又造飞楼、撞车、登城车、钩堞车、阶道车、火车等，“并高数丈，一车至二十轮”。【67】攻防器械的制造，在战争中发挥了很大作用。如曹操与袁绍在官渡之战中，先是曹军失利，为营防守，袁绍军“为高橹，起土山，射营中”，使曹军“大惧”，曹操便令制造发石车，摧毁了袁军的楼车，这种发石车被袁军称为“霹雳车”，显示了巨大的威力【68】。在兵器制造方面，各种器具的质量和数量都有所提高。汉代弩机已普遍使用，并有望山以瞄准。两晋时，弩机在汉代基础上趋向大型化，晋《舆服志》称，“中朝大驾卤簿，以神弩二十张夹道……刘裕击卢循，军中多万钧神弩，所至莫不摧折”，可见巨大弩机已大量使用。关于连弩，《汉书》、《后汉书》中亦已有记载，如《后汉书·艺文志》记有“兵技巧家，有望远连弩射法”。三国时，诸葛亮对连弩加以改进，“以铁为矢”，“一弩十矢俱发”【69】。马钧就是在这种连弩的基础上加以改进，提高发射效率的。
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图5－10 曹魏正始二年制铜弩机
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还要指出的是，这一时期有人把对冰的认识应用到战争中，这是科学知识在战争中的巧妙运用。北魏昭成帝在征卫辰时，当时河中的水还未冻结，“乃以苇约澌”，减慢水流速度，促成冰冻，使“俄然冰合”，但冰“犹未能坚”，便在冰上放置芦苇，“冰草相结，如浮桥焉”，争取了时间，出奇制胜。【70】在北魏征伐蠕蠕的战争中，督运粮草的司马楚之，在敌军逼近，欲断粮运时，于空旷之地，无坚可守，便“使军人伐柳为城，水灌令冻”，形成冰城，“冰峻城固，不可攻逼”，敌军不得不退走。【71】这种因时制宜，因地制宜，大胆而又巧妙地运用科学知识，是值得称道的。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078172]
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十 自然观和宇宙论方面的论争
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玄学、道教、佛教的唯心主义自然观
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汉代思想意识中处于统治地位的儒家今文经学和谶纬神学，在王充等唯物主义思想家和东汉末农民起义的打击下，已经支离破碎，魏晋玄学则伴随着统治者重建支撑其统治地位的思想理论的要求应运而生，并与逐步取得正宗地位的道教和佛教相结合，成为封建统治者的三大精神支柱，组成了一个束缚中国人民的唯心主义罗网。就其自然观而言，三者大同小异，结成了一个唯心主义的阵营。
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玄学的开拓者名士何晏（约195—240）和王弼（226—249），以祖述老子自命，宣扬以“无”为本的本体论，主张“无”（亦即“道”）是宇宙的本原，世界上万物都是由“无”所派生，“万物皆由道而生”，“凡有皆始于无”【72】，万物的运动变化，最终都是要统一于“无”这个“本”。按照这样一个本体论，他们否定客观事物的存在的真实性。在他们看来，自然的天不过是一个“形”的名称而已，“形”又是“物之累”，从而客观事物只不过是一些假象，只有“道”“寂然无体，不可为象”【73】，才是最高的真实存在。
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何、王之后的玄学著名人物向秀和郭象（约252—312），吸取了何、王以后关于“贵无”和“崇有”的斗争教训，在继承何、王本体论的同时，放弃了“凡有皆始于无”的命题，并接过了裴“崇有”的旗帜。他们表面上也说“无”不能生“有”，“有”是自己产生的，但是他们却提出万物产生的总根源是不能深究的，每个事物本身都是自己产生，独立存在的（独化），其存在是自有、自生、自灭，彼此间没有任何的联系，每个事物都是绝对独立而存在。这种“独化”，归根到底又不存在任何差别，“独化于玄冥之境”，【74】也即是万物产生的总根源是一个不可认识的神秘境界。他们宣扬的是一套神秘唯心主义自然观。