交通运输
我国是疆域广大、海陆空辽阔的国家,有着发展水陆空交通的优越条件。
几千年来,生活在神州大地的中华民族,不仅写下了陆路交通的悠久历史,开创了水路交通的光辉历程,而且开辟了载人航天的新天地,用他们的勤奋和才智谱写出世界交通史上最壮丽的篇章。
我国古代陆路交通工具方面发明的车、马和轿,水路交通工具方面发明的独木舟、木板船及后来的弘舸巨舰,载人航天方面发明的奇肱飞车,无不体现了我国古人的聪明才智。
陆路交通工具的发明
我国古代陆路交通工具主要是车、马、轿。《史记》中的“陆行乘车,水行乘船,泥行乘橇,山行乘檋”,是对古代几种主要交通工具性能的总结。
春秋战国时期,畜力坐骑和人、畜力运输工具,已在境内广泛使用。舆轿是一种独特的代步工具。舆轿经历朝历代的发展,先后出现了“肩舆”、“步辇”、“轿子”、“礼舆”等。
我国是世界上最早发明和使用车的国家之一,相传在黄帝时已知造车。夏代还设有“车正”的职官,专司车旅交通、车辆制造。
轮是车上最重要的部件,《考工记》中说“察车自轮始”,因此,轮转工具的出现和使用是车子问世的先决条件。
古人运送物品,最初主要靠背负肩扛或手提臂抱,进而采用绳曳法。后来利用所谓橇载法,进而把圆木垫在木橇之下,借其滚动而移动木橇。
这种圆木与木橇的结合,可以说是车的雏形,装在木橇下的圆木可以视为一对装在车轴上的最原始的特殊形式的“车轮”。
利用车轮滚动而行,减少了车与地面的摩擦,省人力,又可多载重物,还可以长途运输。而当这个发明轮子被安装上轴时,人们就开始利用轮子把一个物体从一个地方移到另一个地方。
车的问世,标志着古代交通工具的发展进入了一个新的里程。我国所能见到的最早的车形象和实物均属商代晚期。继商车之后,西周、春秋战国时期的车实物在考古中也多有发现。
比如:西汉时期的双辕车和东汉的独轮车;两晋南北朝时期至唐代的牛车;两宋时期的太平车与平头车;明清时期的骡车。
驾马车的工具分为鞍具和挽具。鞍是鞍辔的统称,挽具则是指套在牲畜身上用以拉车的器具。
鞍具与挽具在汉代以后多有变化,或增或减,或同为一物而异名,或同为一名而异物。如清代轿车的鞎挽具就极为复杂,有夹板儿鞍子、套包、搭攀、后鞦、套靷、滚肚、嚼子、前靷、缰绳等。
马是人在陆路上的代行工具之一。我国古代单骑的马具也和马车的鞍具挽具一样,经历了一个漫长的发展过程。一套完备的马具,是由络头、衔、镳、缰绳、鞍具、镫、胸带和鞧带几部分所组成。
马镫,是马具中至关重要的一个部件。马镫的产生和使用,标志着骑乘用马具的完备。
舆轿也是代步工具。《史记》曾记载,大禹治水“山行乘檋”,檋就是轿。这是古文献中对舆轿类的最早记载,只是远古的事,荒邈难稽,人们已无从考证夏代舆轿的形制。
至今,人们所能见到的最早的舆轿实物属春秋战国时期。1978年从河南省固始侯古堆一座春秋战国时期的古墓陪葬坑中,发掘出3乘木质舆轿,由底座、边框、立柱、栏杆、顶盖、轿杆和抬杠等部分组成。
在我国历史上出现的舆轿,有魏晋南北朝时期的“肩舆”或“平肩舆”,盛唐之世的“步辇”、“步舆”、“檐子”、“舁床”,宋代的“显轿”与“暖轿”,清代的“礼舆”、“步舆”、“轻步舆”和“便舆”等。
水路交通工具的发明
长期与自然界的抗争不断增添了人们的智慧,自然现象的反复出现也给人以一定的启迪。古人终于认识到某些物体具有浮性,自然漂浮物成为人们创造舟船工具的最早诱因。
从独木舟到木板船是我国古代造船史上的一次重大飞跃。在此基础上,此后的各种弘舸巨舰、楼船方舟也陆续产生。
我国古人对单根竹木浮力的认识是逐步加深的。由于单根竹木浮在水中易滚动而且面积窄小,运载力有限,于是,古人就将数根并扎,以利于平稳漂浮和运载量的增加,这样可载物又可载人。
古人创制的最早的水上交通工具筏子,是一种用树干或竹子并排扎在一起的扁平状物体。筏子,古时也称为“桴”、“泭”,或“箄”。
继编木为筏之后,《周易·系辞》中说“刳木为舟”。“刳”是割开、挖空的意思,“舟”是指古代船舶的直系祖先独木舟。
有了舟,人们尚不能在水中随意行驶,还必须有推动独木舟行进的工具。《周易·系辞》中说“剡木为楫”,即是指古人制桨的方法,“剡”的意思是削。削木头做成桨,以推进舟的行驶。人们才可较随意地在水面上活动。
独木舟具体出现的时代尚不能断定。
1977年在浙江省余姚河姆渡遗址中,出土一柄用整木“剡”成的木桨,表明至迟在大约7000年前,我国已开始使用独木舟。同时也说明,我国发明和使用舟船的历史较之车马出现的时代要早数千年之久。
我国古代独木舟的形制,大致有3种:一种头尾均呈方形,不起翘,接近平底;一种呈头尖尾方形,舟头起翘;一种头尾均呈尖形,两头起翘。
独木舟的优点就在于一个“独”字,舟身浑然一体,严整无缝,不易漏水,不会松散,而且制作工艺简单,所以沿用的历史很长。直至今日,在我国西南少数民族地区,独木舟还被用作渡河工具。
筏子与独木舟的相继出现,是人类开拓水域交通迈出的第一步。有了它们,人类的活动范围便从陆地扩大到水上,人类从此可以跨江渡河,大大缩短了地域上的阻隔。
在独木舟的基础上,人们开始直接用木板造船,创制出新型的船,这就是木板船。早期的木板船是由一块底板和两块侧板组成的最简单的“三板船”。全船仅由3块板构成,底板两端经火烘烤向上翘起,两侧舷板合入底板,然后用铁钉连接,板缝用刨出的竹纤维堵塞,最后涂以油漆。
舟船的出现原本是人类为了满足载货、运输和生产的需要,但在奴隶制社会的夏、商、周时期,舟船和马车一样,也成为了战争的主要工具。
战舰是从民用船只发展起来的,但由于战舰既要装备进攻武器,又要防御敌舰攻击,所以其结构和性能均比民用船只要优越得多。因此可以说,战舰是当时造船技术水平的最高体现。秦汉时期的船只类型多,规模大,而且行船的动力系统、系泊设施基本完备。从文献记载看,当时水军的战舰种类繁多,有“艅艎”、“三翼”、“突冒”、“戈船”等。
“艅艎”又称“余皇”,船头装饰鹢首,专供国君乘坐,因此又称“王舟”。战时则作为指挥旗舰。“三翼”指大翼、中翼、小翼,即3种同类型轻捷战舰的合称。“突冒”是一种冲突敌阵的小型战船。“戈船”是一种船上安有戈矛的战船。
魏晋南北朝时期至隋唐五代,我国船舶制造有两个方面值得提出来,一是沙船的出现;二是设置水密舱。沙船是我国古代四大航海船型之一。它是在古代平底船基础上发展起来的一种船型。据专家考证,沙船始造于唐代的崇明岛,首尾俱方,又增强了抗纵摇的阻力。成为唐宋元明清各代内河、近海、远洋船舶中的主要船型之一。
将船舱用隔舱板隔成数间,并予以密封,这种被隔开的舱称为“水密舱”。
水密舱的出现也是我国对世界造船技术的一大贡献。世界其他国家直至18世纪末,才吸收了我国这一先进技术,开始在船上设置水密舱。
宋元时期的造船较之前代又有改进,更为完善。海船在中部两舷侧悬置竹梱,称“竹橐”。其作用是消浪和减缓船只左右摇摆,以增强航行的稳定性。同时它也是吃水限度的标志。
大船都有大小两个主舵,舵可升降,根据水的深浅交替使用。这种平衡舵的舵面呈扁阔状,以增大舵面面积,提高舵控制航向的能力。而且又因一部分舵面积分布在舵柱的前方,可以缩短舵压力中心对舵轴的距离,减少转舵力矩,操纵更加灵便。
宋元时已开始使用仪器导航。此外,这一时期还出现了导航标志,以指示船舶安全进港。
明代是我国造船史上的第三次高峰,最能反映明代造船技术水平和能力的,当属郑和所乘坐的宝船。大型宝船长约150米,宽约60米。
据推测,郑和每次出洋的船舶数量当在100艘以上,其中大型宝船在40多艘至60艘之间,另外还有马船、粮船、坐船、战船等大小辅助船只。
明代造船不仅数量多、规模大,而且船舶的种类也很多。有运输船、海船、战船等。如此种类众多的船舶,其船型除沙船和福船船型以外,还有广船与鸟船船型。
空中载人工具的发明
自古以来,行走于地上的人类一直向往着能像鸟儿一样在天空翱翔,所以才有了“嫦娥奔月”的神话传说,同时人类也不懈地进行着飞天的探索与尝试。我国古代载人飞行器也同样走在世界前列。
且不说我国古代的“四大发明”如何惠及世界泽被后世,单单在载人飞行器方面的大胆探索,就足以令世界对古老的中国惊异和敬仰。
据传说,远在3500年前的商汤时期,古人就已经发明制造了借助风力飞行的载人飞行器“奇肱飞车”。
据《山海经·海外西经》中的记载的奇肱国,国中男子善机巧,曾经制作的一种能借助风力能载人在天空远距离飞行的装置。
传说大禹就曾乘坐过这种飞车。大禹等人从男子国往南,就到了奇肱国。从今天的重庆乘“奇肱飞车”穿过湖北省西北部直达河南省中部,其间有1000千米航程,飞车4天就能到达。
“奇肱飞车”可以说是最早的飞机,但因为是无动力的,乘坐它只能从风而行。
类似的文字也见于晋文学家张华《博物志·外国》记载:“奇肱民善为拭扛,以杀百禽。能为飞车,从风远行。”
《山海经·海外西经》和张华的资料来源出自何典,奇肱飞车的构造如何,其借助风力飞行的装置是风帆还是螺旋桨,现在已经无从考证不得而知了。
但是它的出现不仅远在黄帝的指南车之后,而且还有“善为拭扛”的当时机械制作技术作为背景,所以它的出现应该是没有违背科学发展逻辑的。
如果说《山海经》、《博物志》上所载商汤时期的“奇肱飞车”语焉不详,不足采信,那么晋代葛洪《抱朴子》所载飞车就不得不令人信服了。
随着机械技术的进一步发展,魏晋时期人们利用空气的反作用力原理制成“登峻涉险远行不极之道”的飞行器具,使之发展成为一种较为便利具有实用价值的飞行交通工具了。
葛洪在《抱朴子》中记载:或用枣心木为飞车,以牛革结环剑,以引其机。或存念做五蛇六龙三牛,交罡而乘之,上升四十里,名为太清。太清之中,其气甚罡,能胜人也。师言鸢飞转高,则但直舒两翅,了不复扇摇之而自进者,渐乘罡气故也。
这段话不仅言之凿凿地记载了飞车的结构分为用枣心木制成的飞行装置,和用牛革制成的动力装置环剑两个部分,而且还记载了“太清之中,其气甚罡”的空气动力学知识。所谓罡风或罡气就是高空中强烈的风或气流。古代儿童的竹蜻蜓玩具,可以作为古人能够制作螺旋桨飞行装置的旁证。
按照《抱朴子》所载飞车结构,用古代已有的机械技术完全可以复制出一部载人飞行器。元明清时期以来,民间能工巧匠制造飞行器的就更多了。
古时的火箭是将火药装在纸筒里,然后点燃发射出去,起初只是用于过年过节放烟火时使用,是我们祖先首先发明的。第一个想到利用火箭飞天的人,是明代的士大夫万户。
万户把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在椅子上,双手举着两只大风筝,然后叫人点火发射。设想利用火箭的推力,加上风筝的力量飞起。
在发射当天,万户穿戴整齐,坐上座椅。随从他的47位仆人同时点燃了烟花。随着一阵剧烈的爆炸,当硝烟散尽后,万户和他的“飞行器”已经灰飞烟灭。
目前,只有火箭才能把人送上太空。以此为标准,最早尝试飞天的应是明代的万户飞天。万户考虑到加上风筝的上升的力量飞向前方,这是很少有人想到。西方学者考证,万户是“世界上第一个想利用火箭飞行的人”。
据清代著名学者毛祥麟撰《墨余录》记载,元顺帝年间,平江漆工王某,富有巧思,能造奇器,曾制造一架“飞车”,两旁有翼,内设机轮,转动则升降自如。
上面装置一袋,随风所向,启口吸之,使风力自后而前,鼓翼如挂帆,度山越岭,轻若飞燕,一时可行200千米,越高飞速越快。实令观者为之惊叹“真奇制”。
这种带有风袋的飞机,利用自后而前的风力实现飞行,应该也是如同“奇肱飞车”一般从风远行,可能还不能实现自由驾驶。
据明末清初布衣诗人徐翥《香山小志》记载:清代初期吴县能工巧匠徐正明,从少年时就“性敏,志专一”,他设计、制造的车辆,灵巧牢固,在乡里颇有声誉。
吴县是江南鱼米之乡,地处太湖之滨,河湖港汊,纵横交错,交通不便。
有一天,徐正明偶读古代典籍《山海经》,得知商汤时期有“奇肱飞车”,受到启迪,立志制造一架“飞车”飞越湖渠港汊,方便交通。
徐正明潜心钻研“飞车”,经过一年苦思冥想,完成了“飞车”的设计草图。接着,他便“按图操斫,有不合者削之,虽百易不悔”。
由于徐正明“家故贫”,他只好边打短工,边造“飞车”。经过10年锲而不舍地苦心钻研,他终于制造出一架“栲栲椅式”的“飞车”。
这架“飞车”构思精绝,“下有机关,齿牙错合,人坐椅中,以两足击板上下之,机转风旋,疾驰而去”,“离地尺余,飞渡港汊”,令乡人为之叹绝。
徐正明制造的“飞车”试飞成功后,决心进一步改进,提高飞行高度。但是徐家贫困日甚,“妻、子啼号”,孤身无援。在贫病交加、生活重压下,他“不幸早殁”。
更为遗憾的是,徐妻因丈夫将毕业心血花在“飞车”的研制上,不禁伤心落泪,竟将它“斧斫火燎”化为灰烬了。
徐正明的这架“栲栲椅式”的“飞车”,被《香山小志》详细地记载下来,从中可以了解到这架飞车是依靠人力驱动连杆、齿轮、进而带动“机转”,产生“风旋”。这很有可能是一架人力旋翼机。
再据《湘潭县图志十二篇》、《湘潭县志》等记载:清嘉庆、道光年间,有个年轻人叫石甘四,“有技勇举三百斤,能巧思造奇器,尝读《蜀志》,见木牛流马法,曰:‘此易耳’。遂为木人,执器左右;供使令。继后,又以鹅毛作床如鸟翅,坐则腾上二十丈,横行五里许。其时,西夷轻气学未传,甘四以重力升之”,实在可与《天方夜谭》中神奇魔毯相媲美。
石甘四的“飞床”使用鹅毛制成机翼,重量轻,能有效扇动空气,也有其合理性。
事实上,我国古代科学技术水平长期以来远远领先于世界各国。从载人飞天的飞车的发明,恰恰表现了中华民族先辈的勇敢探索精神和杰出智慧。