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第9章 马钧:东方杰出的能工巧匠

中国古代有许多能工巧匠。三国时期的马钧,就是其中一位著名的代表人物。他技艺高超,在传动机械方面很有成就,当时人们都很尊敬他,称他为“马先生”,赞誉他是“天下之名巧”。

东汉末年,宦官、外戚争权,封建军阀混战,社会动荡不安。三国时期,战争虽然没有停止,但是就总的环境来说,却相对地稳定了下来。魏、蜀、吴三国的统治者,为了增强自己的力量,都比较注意恢复和发展生产。而恢复和发展生产,就需要解决生产中遇到的一些技术问题。马钧就是生活在这样一个时代。他为了解决生产实践中的问题,搞出了许多科学技术发明。

马钧,字德衡,出生于曹魏统治下的扶风,也就是今天陕西省的兴平县。扶风地处渭河平原,农业和手工业生产都比较发达,是一个经济繁荣的地区。

少年时期的马钧,家境很贫穷,大概没有受过比较正规的教育。但是,他能够刻苦自学,读了很多书。他除了从书本上获得渊博的知识外,还十分注意向经验丰富的工匠学习,并通过认真观察和钻研实际事物,掌握各种生产技术。据说,马钧年轻时喜欢到各处游玩,并没有意识到自己能够成为技术高超的工匠。然而,在游历过程中,他却学到了更多的实用知识和技术,从而为他日后的创造发明打下了坚实的基础。

这时的马钧,由于口吃的缘故,不善言谈。或许正是因为他不爱多说话,倒使他能有更多的时间和精力集中于思考问题,开动脑筋,勤于动手,这给他的成长带来了更大的好处。马钧在掌握了一些知识和技术之后,从来也不在别人面前夸夸其谈,吹嘘自己。因此,马钧年轻时,人们对他的高超技艺也就不怎么了解。看来,青少年时代的马钧,是一个脚踏实地、默默无闻的人。

马钧的成名,是在他到京城洛阳做官之后。魏明帝曹散在位时,他在魏国朝廷里先任博士,后又任给事中。博士是一种学有专长的官员,给事中的职责也只不过常在皇帝左右应对一些问题,这两种官职都带有顾问的性质,并没有什么实权。当然,他得到的俸禄也就不会很多了。加上马钧既不会钻营奉承,又不善于辞令,因此在朝中很不得意。

根据史书上的记载,马钧担任博士的时候,生活仍然比较贫困。为了摆脱困境,他潜心钻研技术,希望能在这方面有所作为。马钧的发明创造,就是这时从改进织绫机开始的。

织绫机是我国古代一种织丝机具,能织出提花的丝织品。西汉时期,河北巨鹿人陈宝光的妻子,发明了一种织绫机。这种织绫机,每台有120组经线,需要120个踏板。织成一匹散花绫,要用两个月时间。由于工序复杂,费时费力,因此织出来的绫,价钱很高,“匹值万钱”,普通老百姓根本买不起。后来,经过改进,有人将织绫机简化成60个踏板,或者50个踏板。每个踏板操纵织机上的一组经线。虽然经过了这样的改进,但是操作起来还是很费力,而且效率也不高,织一匹绫仍需几十天时间。

马钧决心将这种织绫机加以改良。他经过深入钻研,多次试验,终于改制成功,造出了新式的织绫机。这种织绫机,把原来织机上50组或60组经线,合并成12组;这样,只需要安装12个踏板就行了。同时,他还在织机上设计安装了一些别的装置,使之操作起来更为灵便。新式织绫机使生产效率提高了十多倍。它不仅大大减轻了人们的体力劳动,而且织出来的丝织品,图案变化无穷,有各种各样的花纹,质量比以前更好了。马钧改良织绫机,不仅推动了我国古代丝织技术的发展和提高,而且对于后来制造和推广家庭使用的织布机,也起到了一定的影响和推动作用。

如果说织绫机的改良推动了手工业生产的发展,那么,马钧发明的“翻车”则极大地推动了农业生产的发展。

当时,洛阳城里有一块空地,很适合于种植蔬菜。但是因为这里的地势较高,无法引水灌溉,所以一直荒芜着。马钧看到这种情况,觉得让这块可耕地荒芜下去,非常可惜。于是,他为了把这块荒地改成菜园,决心研制一种提水工具,解决灌溉问题。经过长时间的思索和精心设计,一种新型的提水工具终于创制出来了。这种工具名叫“翻车”。他又进行了多次试验,证明翻车能够把河水提上坡地,非常管用。据史书记载,马钧制造的翻车,能够“灌水自覆,更人更出”。就是说,翻车能够将河水刮上岸来,自动倾倒流出,而且循环不停。由于它的结构灵巧,不需要花费多大的力气,因此连小孩子都可以操作。翻车运转起来,提水效率很高。这样,不仅使洛阳城内的那片荒地变成了菜园,而且在我国农村中很快得到普遍的推广应用,大大促进了农业生产的发展。

马钧发明的翻车,一直流传了下来。因为翻车内用来刮水的木板叶,是一节一节地连接起来的,好像龙骨一样,所以也称为“龙骨水车”,简称水车。又因为它操作时是用双脚踩动,所以又叫做踏车。虽然马钧发明的翻车原样,没有保留下来,但是我们从后代人的记述中,却可以看到这种提水工具的式样、结构及其制作方法。

在元代王桢的著作《农书》和明代徐光启的著作《农政全书》中,都记述了马钧创制翻车之事。根据这两部书中的记载,可以知道翻车的构造。它的车身用木板做成长约6.7米的槽,槽的宽度不等,0.132米至0.231米均可。槽内有行道板一条。木槽的两头安装大小轮轴;大轴在木槽上头,小轴在木槽下头。再将一片一片连接起来的板叶,套在轮轴上面。大轴两端各带拐木,置于岸上木架之间。操作时,人扶着木架,踏动拐木,板叶随着轮轴转动起来,于是河水就沿着槽内的行道板被刮上岸来了。王桢赞叹说:“水具中机械巧捷,惟此为最。”对于翻车的发明,给予了很高的评价。

马钧在担任给事中的时候,在朝廷上同散骑常侍(宫廷的侍从官)高堂隆、骁骑将军秦朗发生过一次激烈的争论。争论的主要问题是古代究竟有没有指南车。

传说我国上古时代,黄帝在同蚩尤作战时,曾使用过指南车,辨明方向。西周时,周公也制作过指南车,但是没有流传下来。马钧对这种指南车非常有兴趣,很想将它制造出来。当时,朝廷内的一些大臣对此都抱着怀疑态度。一次,高堂隆和秦朗都说古代根本就没有指南车,不过是传说而已,不足为凭。马钧却说:“古代很可能是有指南车的,只是后来没有人对它进行研究,以致失传了。这有什么深奥呢?”高堂隆和秦朗非常高傲,平时就瞧不起马钧。这时,他们见马钧竟敢反驳,于是讥讽嘲笑道:“先生你名叫钧,字德衡。钧,是陶器的模型;衡,能用来称东西的轻重。如果连轻重都没有弄准确,又怎么能够制造出模型来呢?”马钧听后非常生气,不愿意再同他们争论下去了,便说:“空口争辩毫无用处,我们不妨试制一下,就可以得到证明了。”

高堂隆和秦朗把这件事向魏明帝作了汇报。于是,魏明帝就命令马钧制造指南车。马钧夜以继日地苦心钻研,过了一段时间,终于把指南车制造成功了。这辆指南车在实际表演中,真是灵巧极了。无论驾车的人将它向东南西北哪个方向转动,车子上站立着的木人始终手指南方。其中巧妙之处,简直无法用语言表达出来。人们交口称赞马钧,就连高堂隆和秦朗也不得不在事实面前服输了。

指南车也称司南车,是用来指示方向的两轮车。它的发明,是我国古代机械制造方面的一项重大成就。可惜的是,马钧制作的指南车,既没有实物保存和流传下来,它的制造方法也没有记载。因此,历代都曾有人进行过研究制造。特别是宋代的燕肃,在重新制作指南车方面成就最为突出。根据《宋史》中关于燕肃等人制造指南车的记载,我们可以推知,这种指南车的结构,同马钧所制造的指南车,可能大致上差不多。

除了指南车之外,马钧还创制了一种能够连续射出石头的军事器械,名叫“发石车”,也可称之为射石机。提到射石机,还得从诸葛亮发明的连弩说起。当时,魏国与蜀国之间经常发生战争。蜀国丞相诸葛亮创制了一种武器,利用机械力量连续发射箭矢,称为“连弩”。据说每次能射出10枝箭,杀伤力强,对魏国将士的威胁很大。马钧看到连弩后,认为这种武器巧妙固然巧妙,但是还不够完善;如果再改进一下,可以将杀伤力提高5倍。他没有去改进连弩,而是创制了一种轮转式射石机。原来有一种单发式射石机,每次只能射出一块石头,而且射出的石头往往被敌方城楼上悬挂的湿牛皮挡住落地了,因此威力不大。马钧经过研究后,将这种射石机加以改制。他制作一个木轮,将几十块石头挂在木轮上,利用机械力不断地转动木轮,然后割断拴石头的绳子,于是石头就接连不断地向敌方的城楼射去,其速度如闪电一般,十分厉害。在制造射石机的过程中,马钧曾在车轮上悬挂几十个砖头瓦块做过试验,能够射出几百步远。这种轮转式射石机,在当时来说,真可以算得上是一种远射程的先进攻城武器。

雕刻精巧的木偶,是我国一种历史悠久的民间艺术。这些木偶不会动弹,只能作为摆设,以供观赏。可是,经过马钧的巧妙构思和制作,木偶却能够活动起来了。

事情是这样的。有一天,有个朝臣向魏明帝进献了一套玩杂技的木偶。这些木偶雕刻得非常精巧,可就是不会动。魏明帝想到了马钧,看看他能不能设法让这些木偶活动起来。在召见马钧时,魏明帝问他:“你能够使这些木偶自己动起来吗?”马钧回答道:“能!”魏明帝又问:“你还能进一步做到使这些木偶进行表演吗?”马钧又作了肯定的回答。于是,魏明帝便让马钧去进行制作。

马钧接受了这项任务,并不轻松。他把木偶带回家后,反复观察,仔细琢磨。经过一番苦心钻研和设计,制作出一个又一个能够表演各种动作的活动木偶。他先用木材造成一个小戏台。在戏台下面安装上木头齿轮,利用水力推动齿轮。再用木材做了各种各样的男女木偶。这些木偶在戏台上,通过机关与台下的齿轮相连接。当齿轮转动时,便带动了台上的木偶,那些木偶就开始表演起来了。木偶们的表演丰富多彩,有的击鼓,有的吹箫,有的舞剑,有的倒立。至于翻筋斗、叠罗汉、春米、斗鸡的,样样都有。甚至还有木偶扮做官员,表演坐堂的样子。真是变化多端,好不热闹。魏明帝和群臣观赏到这种奇妙的木偶杂技表演,都感到十分开心。

马钧创制的这种有趣的活动木偶,被人们称之为“水转百戏”。活动木偶的制作,不仅给人们增添了欢乐,丰富了人们的文化生活,尤其值得称道的是,它表现出马钧对机械传动作用的深刻认识和掌握,反映出我国古代科学技术的高度水平。

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