馬鈞：東方杰出的能工巧匠

中國(guó)古代有許多能工巧匠。三國(guó)時(shí)期的馬鈞，就是其中一位著名的代表人物。他技藝高超，在傳動(dòng)機(jī)械方面很有成就，當(dāng)時(shí)人們都很尊敬他，稱他為“馬先生”，贊譽(yù)他是“天下之名巧”。

東漢末年，宦官、外戚爭(zhēng)權(quán)，封建軍閥混戰(zhàn)，社會(huì)動(dòng)蕩不安。三國(guó)時(shí)期，戰(zhàn)爭(zhēng)雖然沒有停止，但是就總的環(huán)境來說，卻相對(duì)地穩(wěn)定了下來。魏、蜀、吳三國(guó)的統(tǒng)治者，為了增強(qiáng)自己的力量，都比較注意恢復(fù)和發(fā)展生產(chǎn)。而恢復(fù)和發(fā)展生產(chǎn)，就需要解決生產(chǎn)中遇到的一些技術(shù)問題。馬鈞就是生活在這樣一個(gè)時(shí)代。他為了解決生產(chǎn)實(shí)踐中的問題，搞出了許多科學(xué)技術(shù)發(fā)明。

馬鈞，字德衡，出生于曹魏統(tǒng)治下的扶風(fēng)，也就是今天陜西省的興平縣。扶風(fēng)地處渭河平原，農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)都比較發(fā)達(dá)，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)繁榮的地區(qū)。

少年時(shí)期的馬鈞，家境很貧窮，大概沒有受過比較正規(guī)的教育。但是，他能夠刻苦自學(xué)，讀了很多書。他除了從書本上獲得淵博的知識(shí)外，還十分注意向經(jīng)驗(yàn)豐富的工匠學(xué)習(xí)，并通過認(rèn)真觀察和鉆研實(shí)際事物，掌握各種生產(chǎn)技術(shù)。據(jù)說，馬鈞年輕時(shí)喜歡到各處游玩，并沒有意識(shí)到自己能夠成為技術(shù)高超的工匠。然而，在游歷過程中，他卻學(xué)到了更多的實(shí)用知識(shí)和技術(shù)，從而為他日后的創(chuàng)造發(fā)明打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

這時(shí)的馬鈞，由于口吃的緣故，不善言談?；蛟S正是因?yàn)樗粣鄱嗾f話，倒使他能有更多的時(shí)間和精力集中于思考問題，開動(dòng)腦筋，勤于動(dòng)手，這給他的成長(zhǎng)帶來了更大的好處。馬鈞在掌握了一些知識(shí)和技術(shù)之后，從來也不在別人面前夸夸其談，吹噓自己。因此，馬鈞年輕時(shí)，人們對(duì)他的高超技藝也就不怎么了解?？磥?，青少年時(shí)代的馬鈞，是一個(gè)腳踏實(shí)地、默默無聞的人。

馬鈞的成名，是在他到京城洛陽(yáng)做官之后。魏明帝曹散在位時(shí)，他在魏國(guó)朝廷里先任博士，后又任給事中。博士是一種學(xué)有專長(zhǎng)的官員，給事中的職責(zé)也只不過常在皇帝左右應(yīng)對(duì)一些問題，這兩種官職都帶有顧問的性質(zhì)，并沒有什么實(shí)權(quán)。當(dāng)然，他得到的俸祿也就不會(huì)很多了。加上馬鈞既不會(huì)鉆營(yíng)奉承，又不善于辭令，因此在朝中很不得意。

根據(jù)史書上的記載，馬鈞擔(dān)任博士的時(shí)候，生活仍然比較貧困。為了擺脫困境，他潛心鉆研技術(shù)，希望能在這方面有所作為。馬鈞的發(fā)明創(chuàng)造，就是這時(shí)從改進(jìn)織綾機(jī)開始的。

織綾機(jī)是我國(guó)古代一種織絲機(jī)具，能織出提花的絲織品。西漢時(shí)期，河北巨鹿人陳寶光的妻子，發(fā)明了一種織綾機(jī)。這種織綾機(jī)，每臺(tái)有120組經(jīng)線，需要120個(gè)踏板?？棾梢黄ド⒒ňc，要用兩個(gè)月時(shí)間。由于工序復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此織出來的綾，價(jià)錢很高，“匹值萬錢”，普通老百姓根本買不起。后來，經(jīng)過改進(jìn)，有人將織綾機(jī)簡(jiǎn)化成60個(gè)踏板，或者50個(gè)踏板。每個(gè)踏板操縱織機(jī)上的一組經(jīng)線。雖然經(jīng)過了這樣的改進(jìn)，但是操作起來還是很費(fèi)力，而且效率也不高，織一匹綾仍需幾十天時(shí)間。

馬鈞決心將這種織綾機(jī)加以改良。他經(jīng)過深入鉆研，多次試驗(yàn)，終于改制成功，造出了新式的織綾機(jī)。這種織綾機(jī)，把原來織機(jī)上50組或60組經(jīng)線，合并成12組；這樣，只需要安裝12個(gè)踏板就行了。同時(shí)，他還在織機(jī)上設(shè)計(jì)安裝了一些別的裝置，使之操作起來更為靈便。新式織綾機(jī)使生產(chǎn)效率提高了十多倍。它不僅大大減輕了人們的體力勞動(dòng)，而且織出來的絲織品，圖案變化無窮，有各種各樣的花紋，質(zhì)量比以前更好了。馬鈞改良織綾機(jī)，不僅推動(dòng)了我國(guó)古代絲織技術(shù)的發(fā)展和提高，而且對(duì)于后來制造和推廣家庭使用的織布機(jī)，也起到了一定的影響和推動(dòng)作用。

如果說織綾機(jī)的改良推動(dòng)了手工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，那么，馬鈞發(fā)明的“翻車”則極大地推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

當(dāng)時(shí)，洛陽(yáng)城里有一塊空地，很適合于種植蔬菜。但是因?yàn)檫@里的地勢(shì)較高，無法引水灌溉，所以一直荒蕪著。馬鈞看到這種情況，覺得讓這塊可耕地荒蕪下去，非常可惜。于是，他為了把這塊荒地改成菜園，決心研制一種提水工具，解決灌溉問題。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的思索和精心設(shè)計(jì)，一種新型的提水工具終于創(chuàng)制出來了。這種工具名叫“翻車”。他又進(jìn)行了多次試驗(yàn)，證明翻車能夠把河水提上坡地，非常管用。據(jù)史書記載，馬鈞制造的翻車，能夠“灌水自覆，更人更出”。就是說，翻車能夠?qū)⒑铀紊习秮?，自?dòng)傾倒流出，而且循環(huán)不停。由于它的結(jié)構(gòu)靈巧，不需要花費(fèi)多大的力氣，因此連小孩子都可以操作。翻車運(yùn)轉(zhuǎn)起來，提水效率很高。這樣，不僅使洛陽(yáng)城內(nèi)的那片荒地變成了菜園，而且在我國(guó)農(nóng)村中很快得到普遍的推廣應(yīng)用，大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

馬鈞發(fā)明的翻車，一直流傳了下來。因?yàn)榉噧?nèi)用來刮水的木板葉，是一節(jié)一節(jié)地連接起來的，好像龍骨一樣，所以也稱為“龍骨水車”，簡(jiǎn)稱水車。又因?yàn)樗僮鲿r(shí)是用雙腳踩動(dòng)，所以又叫做踏車。雖然馬鈞發(fā)明的翻車原樣，沒有保留下來，但是我們從后代人的記述中，卻可以看到這種提水工具的式樣、結(jié)構(gòu)及其制作方法。

在元代王楨的著作《農(nóng)書》和明代徐光啟的著作《農(nóng)政全書》中，都記述了馬鈞創(chuàng)制翻車之事。根據(jù)這兩部書中的記載，可以知道翻車的構(gòu)造。它的車身用木板做成長(zhǎng)約6．7米的槽，槽的寬度不等，0.132米至0．231米均可。槽內(nèi)有行道板一條。木槽的兩頭安裝大小輪軸；大軸在木槽上頭，小軸在木槽下頭。再將一片一片連接起來的板葉，套在輪軸上面。大軸兩端各帶拐木，置于岸上木架之間。操作時(shí)，人扶著木架，踏動(dòng)拐木，板葉隨著輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來，于是河水就沿著槽內(nèi)的行道板被刮上岸來了。王楨贊嘆說：“水具中機(jī)械巧捷，惟此為最?！睂?duì)于翻車的發(fā)明，給予了很高的評(píng)價(jià)。

馬鈞在擔(dān)任給事中的時(shí)候，在朝廷上同散騎常侍(宮廷的侍從官)高堂隆、驍騎將軍秦朗發(fā)生過一次激烈的爭(zhēng)論。爭(zhēng)論的主要問題是古代究竟有沒有指南車。

傳說我國(guó)上古時(shí)代，黃帝在同蚩尤作戰(zhàn)時(shí)，曾使用過指南車，辨明方向。西周時(shí)，周公也制作過指南車，但是沒有流傳下來。馬鈞對(duì)這種指南車非常有興趣，很想將它制造出來。當(dāng)時(shí)，朝廷內(nèi)的一些大臣對(duì)此都抱著懷疑態(tài)度。一次，高堂隆和秦朗都說古代根本就沒有指南車，不過是傳說而已，不足為憑。馬鈞卻說：“古代很可能是有指南車的，只是后來沒有人對(duì)它進(jìn)行研究，以致失傳了。這有什么深?yuàn)W呢?”高堂隆和秦朗非常高傲，平時(shí)就瞧不起馬鈞。這時(shí)，他們見馬鈞竟敢反駁，于是譏諷嘲笑道：“先生你名叫鈞，字德衡。鈞，是陶器的模型；衡，能用來稱東西的輕重。如果連輕重都沒有弄準(zhǔn)確，又怎么能夠制造出模型來呢?”馬鈞聽后非常生氣，不愿意再同他們爭(zhēng)論下去了，便說：“空口爭(zhēng)辯毫無用處，我們不妨試制一下，就可以得到證明了。”

高堂隆和秦朗把這件事向魏明帝作了匯報(bào)。于是，魏明帝就命令馬鈞制造指南車。馬鈞夜以繼日地苦心鉆研，過了一段時(shí)間，終于把指南車制造成功了。這輛指南車在實(shí)際表演中，真是靈巧極了。無論駕車的人將它向東南西北哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，車子上站立著的木人始終手指南方。其中巧妙之處，簡(jiǎn)直無法用語言表達(dá)出來。人們交口稱贊馬鈞，就連高堂隆和秦朗也不得不在事實(shí)面前服輸了。

指南車也稱司南車，是用來指示方向的兩輪車。它的發(fā)明，是我國(guó)古代機(jī)械制造方面的一項(xiàng)重大成就?？上У氖?，馬鈞制作的指南車，既沒有實(shí)物保存和流傳下來，它的制造方法也沒有記載。因此，歷代都曾有人進(jìn)行過研究制造。特別是宋代的燕肅，在重新制作指南車方面成就最為突出。根據(jù)《宋史》中關(guān)于燕肅等人制造指南車的記載，我們可以推知，這種指南車的結(jié)構(gòu)，同馬鈞所制造的指南車，可能大致上差不多。

除了指南車之外，馬鈞還創(chuàng)制了一種能夠連續(xù)射出石頭的軍事器械，名叫“發(fā)石車”，也可稱之為射石機(jī)。提到射石機(jī)，還得從諸葛亮發(fā)明的連弩說起。當(dāng)時(shí)，魏國(guó)與蜀國(guó)之間經(jīng)常發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)。蜀國(guó)丞相諸葛亮創(chuàng)制了一種武器，利用機(jī)械力量連續(xù)發(fā)射箭矢，稱為“連弩”。據(jù)說每次能射出10枝箭，殺傷力強(qiáng)，對(duì)魏國(guó)將士的威脅很大。馬鈞看到連弩后，認(rèn)為這種武器巧妙固然巧妙，但是還不夠完善；如果再改進(jìn)一下，可以將殺傷力提高5倍。他沒有去改進(jìn)連弩，而是創(chuàng)制了一種輪轉(zhuǎn)式射石機(jī)。原來有一種單發(fā)式射石機(jī)，每次只能射出一塊石頭，而且射出的石頭往往被敵方城樓上懸掛的濕牛皮擋住落地了，因此威力不大。馬鈞經(jīng)過研究后，將這種射石機(jī)加以改制。他制作一個(gè)木輪，將幾十塊石頭掛在木輪上，利用機(jī)械力不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)木輪，然后割斷拴石頭的繩子，于是石頭就接連不斷地向敵方的城樓射去，其速度如閃電一般，十分厲害。在制造射石機(jī)的過程中，馬鈞曾在車輪上懸掛幾十個(gè)磚頭瓦塊做過試驗(yàn)，能夠射出幾百步遠(yuǎn)。這種輪轉(zhuǎn)式射石機(jī)，在當(dāng)時(shí)來說，真可以算得上是一種遠(yuǎn)射程的先進(jìn)攻城武器。

雕刻精巧的木偶，是我國(guó)一種歷史悠久的民間藝術(shù)。這些木偶不會(huì)動(dòng)彈，只能作為擺設(shè)，以供觀賞?？墒牵?jīng)過馬鈞的巧妙構(gòu)思和制作，木偶卻能夠活動(dòng)起來了。

事情是這樣的。有一天，有個(gè)朝臣向魏明帝進(jìn)獻(xiàn)了一套玩雜技的木偶。這些木偶雕刻得非常精巧，可就是不會(huì)動(dòng)。魏明帝想到了馬鈞，看看他能不能設(shè)法讓這些木偶活動(dòng)起來。在召見馬鈞時(shí)，魏明帝問他：“你能夠使這些木偶自己動(dòng)起來嗎?”馬鈞回答道：“能!”魏明帝又問：“你還能進(jìn)一步做到使這些木偶進(jìn)行表演嗎?”馬鈞又作了肯定的回答。于是，魏明帝便讓馬鈞去進(jìn)行制作。

馬鈞接受了這項(xiàng)任務(wù)，并不輕松。他把木偶帶回家后，反復(fù)觀察，仔細(xì)琢磨。經(jīng)過一番苦心鉆研和設(shè)計(jì)，制作出一個(gè)又一個(gè)能夠表演各種動(dòng)作的活動(dòng)木偶。他先用木材造成一個(gè)小戲臺(tái)。在戲臺(tái)下面安裝上木頭齒輪，利用水力推動(dòng)齒輪。再用木材做了各種各樣的男女木偶。這些木偶在戲臺(tái)上，通過機(jī)關(guān)與臺(tái)下的齒輪相連接。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便帶動(dòng)了臺(tái)上的木偶，那些木偶就開始表演起來了。木偶們的表演豐富多彩，有的擊鼓，有的吹簫，有的舞劍，有的倒立。至于翻筋斗、疊羅漢、春米、斗雞的，樣樣都有。甚至還有木偶扮做官員，表演坐堂的樣子。真是變化多端，好不熱鬧。魏明帝和群臣觀賞到這種奇妙的木偶雜技表演，都感到十分開心。

馬鈞創(chuàng)制的這種有趣的活動(dòng)木偶，被人們稱之為“水轉(zhuǎn)百戲”。活動(dòng)木偶的制作，不僅給人們?cè)鎏砹藲g樂，豐富了人們的文化生活，尤其值得稱道的是，它表現(xiàn)出馬鈞對(duì)機(jī)械傳動(dòng)作用的深刻認(rèn)識(shí)和掌握，反映出我國(guó)古代科學(xué)技術(shù)的高度水平。