古代水力器械

人类的发展史是一个漫长的过程，从东非肯尼亚发现的露西开始算起到现在已经过了几百万年了，在这几百万年中，从猿进化到猿人再到真正意义上的人经历了很长一个过程。其中具有标志性的是工具的使用和发明，以及机械设备仪器仪表的发明。仪器仪表是用于检查、测量、控制、分析、计算和显示被测对象的物理量、化学量、生物量、电参数、几何量及

其运动状况的器具或装置。作为古代生产力不是很先进的时代，风力和水力成为主要的动力，今天就向大家介绍一下古代的水力机械和仪器。

在人们的生产和经济活动中，水力机械具有不可替代的重要作用。在欧洲，利用水力驱动磨石加工谷物的最早记载是公元前一世纪的古希腊时期；而在中国，对水力利用最早的记载则是在公元纪年前后的汉代。从时间上讲，目前我们能见到的关于水力机械的记载，中国比欧洲稍晚，但时间上的差距并不明显。究竟水力机械是在中国还是欧洲最先起源？是欧洲

的水力机械传播到中国，还是中国的水力机械传播到欧洲？两者之间有无互相影响或传承关系？这些问题尚未有一个公认的结论。

对于欧洲文明来说，在相当长的一段时间里，水力机械作为一种最主要的动力机械系统，被广泛应用在农业经济为特征的欧洲土地上，成为当时主要的粮食加工机械。人们在河流旁边设置水轮，建立磨坊，进行粮食加工，逐渐将其发展为一个十分重要的行业。在法国南部的阿尔勒，有公元4世纪罗马人修建的大型水磨坊，整套装置的粮食加工能力每天可达28

吨，足够供应居住在阿尔勒地区的1万多居民。到10世纪之后，水力机械在欧洲取得了较大发展，水磨坊的数量稳步增长。公元1086年，威廉一世时期编写的《舆地志》列出当时的英国有5000座水磨坊，整个英国人口中，平均约400人就有一座这样的水磨坊。在法国奥布，11世纪时有14座磨坊，到12世纪发展到60座，而到13世纪早期接近200座。在中世纪的欧洲，这样的粮食加工业对于当地经济发展具有重要作用，在一些地方甚至属于支柱产业。这一时期，水力机械也在漂染布料、冶炼鼓风和锯木等方面得到应用。

照西方学者的观点，自10世纪开始的两三百年间，是欧洲水力机械发展迅速、在生产劳动中发挥重大作用的时期。然而，许多人特别是许多西方人并不知道，就是在这一时期，在遥远的中国，水力机械的发展水平一点都不比欧洲逊色，甚至取得了许多远远超越欧洲的成就。10-14世纪是中国的宋、元时期，在这一时期，中国的水力机械被广泛应用于农业

、金属冶炼、纺织以及天文仪器制造等方面。按照中国古代文献的记载，这一时期的农业水力机械有用于灌溉的水车，有用于粮食加工的水磨、水碾、水碓，还有组合巧妙、可以实现多种功能的“水轮三事”，以及用1个水轮带动9盘水磨、从而大大提高工作效率的“九转连磨”。成书于公元1313年的《王祯农书》，不仅介绍了这些水力机械的名称、功能

和工作原理，而且绘制了机械图，使我们可以清楚地了解这些古代水力机械的形制和工作状况。据文献记载，北宋时期曾专门设置水力机械的管理机构--水磨务。公元970年，首都汴京的水磨务有两名监官、205名工匠；北宋元丰年间（公元1078-1085年），有人还制订过在汴河上设置水磨百盘的计划，从中可以看出，当时中国的水力机械不仅普及，而且

管理规范。应用于金属冶炼鼓风的水排，巧妙地把旋转运动转变为往复运动，被西方学者看作是曲柄连杆机构的最早发明。应用于纺织业的水转大纺车，效率比400多年后的英国水力纺织机械高出数倍。更加值得称道的是建成于公元1089年

的水运仪象台，根据宋代文献《新仪象法要》的记载，这座大型水力天文机械不仅实现了天文观测、天象演示和计时报时等多种功能，在精密传动机构、自动控制机构等方面具有领先于世的发明创造，代表了当时机械设计和制造的最高水平。

宋元时期被科学史研究者认为是中国古代科学技术发展的高峰，中国古代水力机械同样在这一时期取得了许多辉煌成就，但遗憾的是，这些成就没能延续下去。蕴含了古代中国人杰出智慧的水运仪象台、水转大纺车等伟大的水力机械，随着时代的发展而静静地消失了，只留下历史文献中的一些记载。与之不同的是，中世纪欧洲水力机械的广泛应用和普及，带

动了欧洲其他类型机械的发展，产生了被称为“现代意义的机械师”的机械修理工匠和专业行会，形成了机械发明创造和推广应用的传统。这一传统在欧洲孕育和传承，使得机械这一生产工具在18世纪后期开始的席卷整个西方世界的工业革命中发挥了巨大作用。纺纱机、蒸汽机、火车和轮船等在生产中发明出来并得到不断改进的新型机械，推动着工业革命取得

了巨大成功，使英、法、德、美等西方国家的生产能力提升了几十倍、上百倍，迅速超越了曾经领先的中国。而曾经辉煌的水力机械则被更加适合工业化生产的新型动力机械--蒸汽机所取代，成功地退出了历史舞台。

水力不仅在日常生活中机械运用以外，还在科学天文领域也有利用，着名的浑天仪就是水力仪器。浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。它们是我国东汉天文学家张衡所制的。西方的浑天仪最早由埃拉托色尼于公元前255年发明。 葡萄牙国旗上画有浑仪。自马努埃一世起浑天仪成为该国之象