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從教科書中“消失”的張衡地動儀 真是“造假”嗎
www.3537299.live  2020/1/18 21:42:59  來源: 新京報
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原標題:從教科書中“消失”的張衡地動儀,真的是“造假”嗎?

古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?爭議頗多且被教科書刪掉的張衡地動儀真的是“造假”嗎?在“四大發明”以外,中國古代到底有沒有科技?神秘的“木牛流馬”究竟長什么樣?同濟大學教授陸敬嚴通過復原制作模型,再現了中華古代技術文明。

古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?爭議頗多且被教科書刪掉的張衡地動儀真的是“造假”嗎?在“四大發明”以外,中國古代到底有沒有科技?神秘的“木牛流馬”究竟長什么樣?

1月10日,《中國古代機械復原研究》出版研討會在北京維景國際大酒店召開,中國科學院自然科學史研究所所長、國際科學史研究院院士張柏春,清華大學科技史暨古文獻研究所所長、國際科學史研究院院士馮立昇,清華大學社會科學學院教授劉兵,北京大學醫學人文研究院教授王一方,清華大學深圳研究生院教授戴吾三,中國科學院自然科學史研究所研究員孫烈等業內專家共同就“古代機械文明”展開了探討。

《中國古代機械復原研究》出版研討會以“再現中國古代機械文明”為主題。

李約瑟曾列舉26種中國古代的杰出發明

一直以來,提及中國古代科學技術,人們往往會想起“四大發明”,但在“四大發明”之外,卻往往知之不詳。在“四大發明”以外,中國究竟有沒有科技?答案當然是有。那么,中國古代科技在世界范圍內究竟是什么發展水平?

著名科技史家陸敬嚴在力作《中國古代機械復原研究》一書中指出,中國科學技術在秦漢時期開始進入先進行列,而且在這一階段出現的重要科技成果特別多,超過以往任何時期,比如秦陵銅車馬、指南車、記里鼓車、三腳耬、獨輪車、被中香爐、風扇車、龍骨水車、平織機、地動儀、水利天文儀器——渾象等。陸敬嚴認為,中國科學技術位于先進行列的時間應從秦陵銅車馬算起。

  20世紀80年代秦陵出土的銅車馬,形態逼真、造型優美、結構復雜而完善,展現出秦代很高的科技水平和制造技術。

從什么時候起,中國的科學技術不再先進呢?陸敬嚴說,中國科學技術退出先進行列的時間約為明代中后期,也就是15-16世紀。這一時期的西方,正處于改變世界面貌的產業革命前夜,科學技術的進步十分明顯。明代中晚期到清初,歐洲的科學技術水平總體上已經超過中國,這也從另一方面證明了中國科學技術先進的局面已經結束。

陸敬嚴在書中指出,中國是世界上最早使用和發展機械的國家之一。歷史上,中國機械技術曾長期保持世界領先,在農業、冶金、紡織、車船、軍事、天文、鉆井等領域取得了一系列令人矚目的成就。英國學者李約瑟曾在其宏篇巨著《中國科學技術史》的總論中,以英文字母編號,列舉了26種中國古代的杰出發明,并指出這些杰出發明在歐洲使用的時間晚于中國幾個世紀到十幾個世紀。這26種發明中,12種屬于機械范疇,另有10種或多或少與機械有一定關系。毫不夸張地說,中國古代機械是古代科技的重要組成部分,中國古代機械技術的輝煌,其種類、數量和豐富的內涵,對我國乃至世界科學技術發展的影響都非常巨大。

英國學者李約瑟(Joseph Needham,1900-1995)。

在研討會現場,上?茖W技術出版社社長溫澤遠向與會嘉賓介紹了《中國古代機械復原研究》一書的出版初衷和編輯經過。他表示,實際上這些中國古代的杰出成就,中國人了解的并不多,甚至非常不了解!吨袊糯鷻C械復原研究》生動形象地再現了中華古代機械技術文明的整體樣貌,而且通過復原不同時期的機械制作成果,可以讓更多讀者了解中國古代科技發展的脈絡,揭示其發展的軌跡和興衰的歷程,進而了解當時的社會政治、經濟狀況。

張柏春同樣肯定了這部著作的重要意義和非凡價值,他表示,中國古代機械復原工作的人力、物力花費很大,見效又較慢,以往從事此項研究工作的人極少,在這片學術園地上有大批的空白,也很少有專著論及復原研究工作。但陸敬嚴一直沒有放棄寫一部完整的中國機械工程史的目標,先后撰寫了《中國古代兵器》《中國科學技術史·機械卷》《中國機械史》等著作。

張柏春說,《中國古代機械復原研究》作為一部技術史專著,將古文獻記載、考古資料和田野調查結合起來,進行機械的技術史研究和復原,不僅傳承了劉仙洲先生的機械史研究方法,還發展了王振鐸等先生開創的古代科技復原研究!霸诙嗄甑目蒲泄ぷ髦,陸敬嚴教授實地踏勘西南古棧道,結合實際復原木牛流馬;在江西貴溪仿古吊裝懸棺,破解千古之謎;對古籍文獻細致推敲,復原制作成多種軍事機械……他制作的近百種約150具大小模型展現了我國先人的智慧和巧思,再現中華古代技術文明!

古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?

起源于武夷山及周邊地區的懸棺,被認為是千古之謎,古時懸棺究竟是如何被送上懸崖的呢?陸敬嚴在《中國古代機械復原研究》一書中指出,根據古籍記載和實地調研,確定了懸棺并非依靠神或自然的力量,而是古代的一項起重工程問題,并歸納了升置懸棺的四種方法:吊升法、棧升法、堆土法和漲水法。其中吊升法使用最多,棧升法使用必須要有一定的棧道基礎,堆土法的使用有限,漲水法的使用則更少。但無論何種方法,都要將起重和運輸結合起來。那么,升置懸棺所使用的設備是什么呢?陸敬嚴在書中寫到,升置懸棺所用的設備應是當時已有的起重機械,如杠桿、滑輪、轆轤、絞車、棍棒和繩索等。

  四川和云南的交界之處有很多懸棺,懸棺葬的年代十分古老,從如今發現的懸棺葬遺存來看,最早從春秋戰國時期開始,一直持續到元明時期。

懸棺,也是王一方最為感興趣的內容。他在北京大學醫學人文研究院教授生死哲學,除此以外還有一個身份是中國殯葬協會專家委員會副主任。在研討會現場,王一方從懸棺談起,認為懸棺的“懸”既是懸掛的“懸”,又是懸案的“懸”,書中的相關研究,破除了其中的神秘色彩,也解決了中國殯葬文化中的一個謎。座談會現場,《科普時報》總編輯尹傳紅也舉懸棺、記里鼓車和被中香爐等極具中國特色的發明為例,來說明古代機械復原的趣味性、學術價值和科普意義。

出現于西漢的被中香爐,無論怎樣翻滾灰盂始終不會傾翻,原理與今天的陀螺儀相同。

不過,陸敬嚴在書中還提到,不同地區的懸棺吊裝具體方法可能會有所不同,但必須要強調的是,無論采用哪種方法,所用的機械都不能超越當時的年代,必須符合當地的客觀條件,因地制宜地予以選擇。他曾經專門寫成《中國懸棺研究》,根據所處環境,列出了實際中升置懸棺的方法。

從教科書中“消失”的張衡地動儀,真的是“造假”嗎?

近年來,對張衡地動儀的議論頗多。在2010年以前的人教版教材中,曾經介紹了張衡和他的地動儀。課文稱:“科學家張衡制造了一種儀器,能測定地震方向,叫做地動儀。這是世界公認的最早的地震儀器!钡2016年的部編本教材和2017年的統編本教材中,都不再介紹張衡及地動儀。

舊版人教版教材中曾經介紹了張衡和他的地動儀。

從歷史教科書中“消失”的張衡地動儀,真的是“造假”嗎?陸敬嚴在書中指出,從古籍記載可知,張衡地動儀由兩個系統組成,一是接收地震信號系統,其組成是都柱和八個軌道;二是報知地震系統,其組成是內部機關、龍頭、銅丸及蟾蜍。遺憾的是地動儀的核心部件——機關難知其詳。

許多現代學者對張衡的地動儀進行了深入研究。早在19世紀,日本學者已有論述。之后影響比較大的設想,還包括有王振鐸復原地動儀的設想、席文提出的地動儀設想、中國地震局等單位復原地動儀的設想。陸敬嚴表示,這些關于地動儀工作原理的設想,都利用了物體的慣性,從科學的角度看,都是合理的,具有較高的學術價值,其中后兩種設想更加靈敏。因為《后漢書》提供了張衡創制地動儀的珍貴史料,比其他國家早約1700年,李約瑟稱張衡的發明是“地動儀的鼻祖”,是了不起的成就。

但陸敬嚴同時強調,地震學是新興的獨立學科,了解中國古代在地震學上的巨大成就,能使現代研究者受到啟發,但不應過分夸大地動儀的靈敏性。對張衡地動儀的誤差做分析后發現,其都柱只能按照八個軌道傾倒,兩個相鄰軌道之間有45°夾角。當兩個相鄰軌道之間的方向發生地震時,地動儀難以做出正確報告,當方向與每個軌道相差22.5°時,誤差最大。且張衡地動儀只能報知地面的震動,無法甄別這一震動是由地震還是其他原因引起的。此外,地震必須達到一定的強度和有一定的距離時,地動儀才能做出報告,也無法將地震的強度數字化。

“不用人力能自己走動”的“木牛流馬”究竟長什么樣?

戴吾三現場回憶起兩次參觀中國人民革命軍事博物館中陸敬嚴復原的戰爭模型時的情景,他認為,展示幾千年來中華文明的延續并不限于“四大發明”,更應從民生角度,對古代的生產生活工具加以關注,正是這些工具支撐了我們千年富足的生活。中國的物質文化研究不應局限于享樂生活文化和市井生活文化,而在機械的靈巧、技術的智慧等方面還有許多工作要做。戴吾三提到,當時有一個采訪的標題中提到“木牛流馬入夢來”。這其中化用的“木牛流馬”,其實也是陸敬嚴及其學生眾多復原作品中的一件。

傳說中解決了諸葛亮運糧難題“不用人力能自己走動”的“木牛流馬”究竟長什么樣?陸敬嚴在《諸葛亮集》中發現了對“木牛流馬法”的詳細記載。根據其中“一腳四足”的形容,推斷出它很可能是一種牛首做裝飾的用于貨運的人力推行獨輪車,一個輪子用于行進,四根柱子用于停車時支撐,而且具備當時很先進的剎車系統。

按木牛推想圖復原的模型。

為了驗證假設,陸敬嚴專門從上海趕往四川,爬上峭壁測量古棧道留下的楔孔,經過計算發現,按照力臂力矩關系,古棧道可以承受的通行重量基本在150公斤至200公斤,這既是當時制造水平下可以造出的一輛較大型獨輪車的載重,也基本是當時一個士兵一年口糧的分量,完全符合古書中“一木牛載一歲糧”的記載。在對當地老人的訪問中,他還得到了“五尺道”(即古棧道寬約為古制五尺)的信息,同樣與獨輪車的尺寸相符,最終得以復原出木牛流馬的模型。

記者丨何安安

 
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