作者Nomic ((Nomis))
看板Warfare
标题[心得] 明清的木牛与自行车
时间Sun Jun 12 01:11:15 2016
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明清的木牛与自行车
说三国人物不能不提诸葛孔明。其人治蜀兴汉、文治武功俱有可观,而其慧黠又旁及
於兵器匠作,诸葛连弩、木牛流马,咸出其手。这般好发挥的材料在说书人讲史、文章作
手笔下一再演绎发挥,到罗贯中百川汇海,塑造出「诸葛之多智而近妖」 的高峰。虽然
人物形象在传说中转趋神化妖魔化,其人面目反模糊而失真,但垂为典范,鼓舞人心,倒
也另有一番积极作用。孔明以後,历代慧业才人推敲仿制其发明者不少,刘宋祖冲之 、
蒙元郭守敬 都曾试制木牛流马。到了明代,诸葛遗制依旧激发能工巧匠们热情发想,考
验自己的手艺构思是否能与神人比肩;尽管在同时已经有一种倾向认为,「木牛」 只是
一种车制,并无炫人耳目之处:
「誉问:『…木牛自行,皆可运粮,古人之制,果有之乎?』
喻子曰:『无之也。...古未有独轮短辕车,自孔明因蜀道之窄,大车既不能行,马
牛又敝其力而刍豆费多,故制小车。前二短辕为角,中一挽纽为鼻,後一推柄为尾。下施
四足以防倾,中设单轮以便转,其行虽略缓,负重为宜,故名之曰木牛。今之南方单车,
实用其法略文之也。武侯《心书》所载明甚。不然,安有实实木牛自行之妙术,而今人故
不用乎?』」
然而这段引子只是预作伏笔,先撇清後人的「木牛」与诸葛武侯无关,然後顺势推出
自家秘传:
「『…世所秘传所谓木牛者,固非《心书》之谓。其足转,宜平;其贯行,宜直。亦
未必便於高山窄路之中,则非孔明出蜀之物尤可知。然余所受於少室山人,有此一技,亦
非无当,酌而适用,在乎吾人。故附图之。』」
喻子喻龙得虽然发文兼附图,但大概出於机密考量,并没有详细描述其自行机制,只
含糊说了「於大牛肚中拨其机而引」,便可以一人照料,五牛并走。明代的木牛相关技术
、试制记录并不只明熹宗时的喻龙得一人。在15世纪末的明宪宗时期,便有成化末年进士
李晟,「少好谈兵,尝自言能造木牛流马」 。成化年间歙县的神医程玠,据说「能造木
牛流马,可五步」 。武宗正德年间,四川岳池又有异人余正已,「博闻强记,明数学。
造木牛流马,屡试辄騐」 。崇祯《吴县志》载有钟士奇事蹟,据说他也是「数岁能属文
,阅史传。慕诸葛亮,傚其木牛流马之法,盘走几上」 ,制作可以在桌上跑的小玩具。
不过上述资料几乎都没有提供相关的技术细节。明末真正能够图文并茂阐述机械原理
、说明其构造的畴人与着作,还要等到传教士东来以後,士大夫与其交流、绘图为文来引
介这些西方成就,顺便运用其原理创造发明。其中最知名者,当属传述邓玉涵《远西奇器
图说》的王徵。王徵是陕西泾阳人,万历举人,天启进士,进京赶考途中多次与西洋传教
士交往,由此途径接触耶稣会。他一面受洗为基督徒,一面学习拉丁字母拼音,一面将西
方科技、机械一一录出引进中华,一面又根据所传西法发明造作,自制有自行车(上图)、
自转磨、虹吸、鹤饮、水铳、连弩等等,邑人以为诸葛孔明复出 。王徵在《远西奇器图
说》书後附有《新制诸器图说》网罗其发明,当中便有〈准自鸣钟推作自行车图说〉。这
种自行车是以中央的「一机承重」,然後如图所示连续传动到甲乙丙丁上下四个齿轮,最
後推动後轮前进;车上的载重巧妙的被转化为动力,可说是为辎重粮运量身订作,「无木
牛之名而有木牛之实用,或以乘人,或以运重。人与重,正其摧行之机云尔」。
王徵後被任命为辽海监军道,至山东襄助登莱巡抚、同样被传授西洋铳炮、棱堡造法
的孙元化,以西洋枪炮法练兵。然而不幸的很,走马上任没多久他便遇上了吴桥兵变,孙
元化麾下的李九成、孔有德所部在援辽途中因缺饷乏粮而哗变,辗转流劫、叛据登莱;一
手培养起西法劲兵的孙元化不愿意就此失去这支劲旅,一意庇护,以抚代剿,不但失去战
机,最後孔耿等人还叛逃至後金,把最先进的红夷炮术一并献给皇太极,就此弭平明、金
间的炮术差距。孙元化与王徵两人因此被问罪下狱,孙元化最终弃市。而王徵虽然遇赦归
乡,却也从此失去了报效疆场的机会,最後只能在李自成攻取西安後绝食殉国 。与明代
之前某些几近玩具的木牛不同,王徵的自行车不但经过实验,「曾制小样,能自行三丈;
若作大者,可行三里」 ,而且王徵也不欣赏太过复杂难以制造、太昂贵而不实用的机械
。「乃其作法或难,如一器而螺丝转太多,工匠不能如法;又或器之工值甚钜,则不录。
特录其最简便者」 ;从王徵对机械装置的明了与他实学实用的倾向看来,假以时日或许
最终能使自行车、木牛改良至真正实用化的地步也说不定。然而随着吴桥兵变与王徵本人
的落职,这些终归只是猜想,无从落实。
王徵之後,将载重转化为动力的车辆设计,似乎要到雍正、乾隆时期考据学开始抬头
後,才再度出现在训诂家的文章中。赫赫有名的戴震便有一篇〈自转车记〉 ,也是上下
齿轮相交,最後下接「任挽之轮」(接地的车轮轴),上接「悬重之轮」(承担车上载重的
轮子),将车上所载人货重量一路传动到最底下的车轮。(戴震车制并未附图。左图系笔者
依戴震文意复原示意,并未严格依其尺寸按比例重绘。)
戴震此车并非向壁虚造横空出世,很可能是从其师江永那继承过来的。差不多与戴震
同个世代的才子袁枚记录了这样一个故事:
「婺源江秀才,号慎修,名永,能制奇器,…家中耕田悉用木牛,行城外骑一木驴,
不食不鸣,人以为妖。笑曰:『此武侯成法,不过中用机关耳,非妖也。』…此其弟子戴
震为余言。」
既然这些个道听涂说是袁枚从戴震那听来的,那麽戴震其师江永本身精通机关术,并
将造作机械的方法传其弟子,当属事有必至,理有固然。江永的传说不只於此。《清稗类
钞》中有一则江永轶事,说「慎修平生不妄交,惟与同村程翁善。程亦精奇门者」 。这
个程翁又是何许人呢?他或许与袁枚笔下的程嘉荫有关,或者就是程嘉荫本人 :
「赵衣吉曰:『予幼与程嘉荫同学。嘉荫有巧思,性好道,与范羽士交,得其《奇器
录》一本,能为木牛。亲见其制,外式人尽能之,惟中设机各异。其喉舌下横直木,一系
舌根,一坠心。心以铅为之。木四边有孔窍,悉用絚穿,贯通于足。行则心摇,铅体重坠
,则木一头下垂;少则舌本间又复下垂,则铅心又为所举而向上。如是俯仰,则足上所贯
絚曳足屈伸而行。但甚缓,不能驰;加重物于背,则行亦钝滞。』
程云:『尚有九风轮,木加内五以合五藏,外四以像四肢,则行疾如飞,数百斤皆可
负。拈其舌转,则铅机横搁腰上。贯绳曳起,足即曲卧。』与俗传武侯木牛式及壬遁诸书
、西洋大牛法皆异。」
由於未附图解,从文字描述来看,只能猜测程嘉荫的木牛或许是利用钟摆(「铅心」
、「心摇」)与擒纵器(系於舌根与铅心间的横直木)作动的机械。《奇器录》恐怕就是王
徵所传书 ,而传授给程嘉荫的木牛虽说得自「范羽士」,而且与俗传、西洋流派的木牛
形制都不一样,但其木牛与钟表间机关神似的线索则可连结到明末清初其他人的记载:
「明黄复初,北人也。身不满四尺,面目如鬼,声音不扬。能铸自鸣钟及木牛流马,
与木人捧茶、木喇叭、夜吠。寓南京。」
文中的黄复初既然原为北人,流寓南京,那他可能也就是道光《歙县志》中所记载、
康熙年间曾服侍宫廷、後来迁居歙县的黄异人:
「国(清)朝黄异人穷规矩之用,极於神奇,可使木偶行动,取携如所意指。常游京师
,供奉内廷。凡外夷所贡奇器必与观,观竟必依样制造,与所进无毫发爽,且精巧过之。
…异人僮仆悉木人,门设木狗,偷儿至,即被啮不得脱。」
黄异人既迁歙,稍晚即有临近婺源的江永、程嘉荫等人的机关造作,大概就是范羽士
其人从中牵线。如果以上线索都衔接得起来,那麽虽然形制互异,程嘉荫与江永的木牛应
该都是西法所传,只是巧妙各有不同。不过,清初既然钳制士人思想,禁毁於清不利的明
代刊物,其中兵家之言尤犯忌讳,像王徵那样期於实用、有益於军旅的发展方向是不可能
继续了。江永和程嘉荫的发明家事蹟被袁枚收录在《子不语》、《续子不语》当中,意味
深长。
与王徵约略同时而稍晚,曾经参与莱州守城战,与登莱巡抚徐从治共同对抗孔、耿叛
军的,还有山东掖县人满之章。其人名气不大,但传奇不下王徵,据说「精火器、太乙奇
门、勾股乘除诸算法,自以诸葛且当肩随」。从他「日讲西人奇器,自木牛流马以至龙尾
车、自推磨,无不手自制云。犹以西人磨法稍迟,益一齿,若有神助」 的记载来看,应
该也是传教士所传路术,只是更有青出於蓝之势。王徵以下诸人所传木牛、自行车还只是
将位能转化为动能,满之章所造自行车则另辟蹊径,自有动力:
「有自行车,载礮於车,以火行车,车前而礮作。」
传文写的非常简略,似乎是以外燃机为动力;而从17世纪上半叶西方已有(虽然尚未
成熟)蒸气涡轮机相关设计的书籍出版来看,透过传教士的引介而自制以蒸气机推进的车
辆,并非不可能。实际上,最早且证据确凿的蒸气车辆,可能就是1671年左右,由传教士
闵明我、南怀仁等人为康熙制作的蒸气涡轮动力载具(左图为米兰国家科学技术博物馆所
藏,闵明我所设计的蒸气涡轮载具复原模型 )。
满之章所设计的载具不但独树一帜,而且从简略的传文看来,与王徵一样,他也很热
切的想将自行车军用化,甚至能搭载火炮以为战具。有明以来制造战车搭载火炮的构想一
直非常盛行,但以蒸气炉作为战车动力的发想,恐怕只有满之章一人尝试过,前无古人後
无来者。後无来者,一方面或许是因为其发明太过先进,超出当时工匠普遍的技术水准而
难以流传,另一方面也和满之章最终殉国,身後无传人,相关着述也未能流布 有关。顺
治九年,得到永历任命为「兵部右侍郎、佥都御史、总督江北五省恢剿」的满之章,名不
副实的带着四十多人突袭寗海州城南门,被清守军直接杀败,人则直接被活逮,死於狱中
。在他的最後一役中,并未能见到什麽奇技淫巧神兵利器发挥扭转乾坤的奇效 ,就这样
又翻过了中国技术史的另一页。
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2F:推 Hartmann: 推 06/12 01:59
3F:→ saltlake: 前二短辕为角,中一挽纽为鼻,後一推柄为尾 <-上面的图 06/12 07:59
4F:→ saltlake: 在车後的推柄有两个 另外似乎也没有锁定车轮的机关 06/12 08:00
5F:推 ja23072008: 推 06/12 08:09
6F:推 asdf95: 中西交流促发的火花 06/12 09:33
7F:推 abysszzz: 看半天还是看不懂怎麽利用位能 一人控五车又是什麽魔法 06/12 11:12
呃我是觉得不妨把前者的工作原理类比为体重计,只是体重计转的是指针,自行
车转的是轮子。
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至於一人控五车,因为原始文献就没说清楚怎麽做的,我觉得就当是吹牛好了。
8F:→ kuma660224: 位能也不可能当成持续动力转轮子阿。 06/13 09:19
只能走一段距离,文中有写。
9F:推 lingray: 重力转变成动能,这是永动机了吧XD 06/13 10:28
10F:推 abysszzz: 脑补一下,假设路很平/木牛平衡性很好,运货伙夫身边有 06/13 12:58
11F:→ abysszzz: 五车,用N大说的体重计构造。他依序把一个重货物(比如说 06/13 13:02
12F:→ abysszzz: 面粉袋)搬上较高处的货架得以慢慢推动车前进,五台轮流 06/13 13:04
13F:→ abysszzz: 这样好像就能一人控五车。不过搬重物应该还是超累的只是 06/13 13:05
14F:→ abysszzz: 人不用来回跑。如果能克服路不平或山路的话那真的超强 06/13 13:07
呃五头牛是喻龙得的设计,体重计是王徵的设计,他们两人应该是独立设计,没
有关系。
※ 编辑: Nomic (223.142.0.111), 06/13/2016 13:29:40
15F:→ kuma660224: 一段距离也很扯阿,重量提供不了值得一提能量 06/13 14:29
16F:→ kuma660224: 那些额外器械构造就抵掉好处。反而是呆重 06/13 14:30
17F:→ hgt: 搬重物到高处让木牛走 比单轮车还没效率 人更累 06/13 14:31
18F:推 abysszzz: 若使用滑轮组,则能以较小的功率/较少的热功耗制造(储存 06/13 15:18
19F:→ abysszzz: 能量(位能),对没有燃机的古代也许有些有优势的应用状况 06/13 15:19
20F:→ abysszzz: 此外若要一人控多台单轮车则人空身来回走的消耗不能忽略 06/13 15:21