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        燕肅指南車文獻(xiàn)再研究

        2017-07-31 23:30:14
        關(guān)鍵詞:橫木齒間大平

        程 軍

        (中國(guó)科學(xué)技術(shù)館,北京市100012)

        燕肅指南車文獻(xiàn)再研究

        程 軍

        (中國(guó)科學(xué)技術(shù)館,北京市100012)

        燕肅指南車造于1027年,是我國(guó)古代第一個(gè)有詳細(xì)內(nèi)部構(gòu)造記載的指南車。《宋史》中記載有這些構(gòu)造。摩爾、王振鐸、鮑思賀已根據(jù)《宋史》對(duì)燕肅指南車進(jìn)行復(fù)原。復(fù)原牽涉到《宋史》中的一個(gè)關(guān)鍵字是“繫(系)”還是“撃(擊)”。幾乎相同的記載也出現(xiàn)在其他文獻(xiàn)中。根據(jù)這些史料發(fā)現(xiàn),這個(gè)關(guān)鍵字應(yīng)該是“撃(擊)”,因而得出結(jié)論:鮑思賀的復(fù)原比摩爾和王振鐸的復(fù)原合理。另外對(duì)與燕肅指南車相關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

        燕肅指南車;撃;鮑思賀

        指南車是中國(guó)古代的重要發(fā)明,古籍中對(duì)它多有記載。

        1 古籍中記載的指南車

        《魏志》卷二十九“杜夔傳”裴松之注中記載了馬鈞制作指南車:“時(shí)有扶風(fēng)馬鈞巧思絕世,傅玄序之曰:‘馬先生,天下之名巧也’……先生為給事中,與常使高堂隆、驍騎將軍秦朗爭(zhēng)論于朝,言及指南車,二子謂古無(wú)指南車,記言之虛也。先生曰:‘古有之,未之思耳!夫何遠(yuǎn)之有?’二子哂之曰:‘先生名鈞字德衡,鈞者器之模,而衡者所以定物之輕重,輕重?zé)o準(zhǔn),而莫不模哉?’先生曰:‘虛爭(zhēng)空言,不如試之易效也?!谑嵌铀煲园酌鞯郏t先生作之,而指南車成。此一異也,又不可以言者也。從此天下服其巧矣?!盵1]

        《宋書》記道:“指南車,其始周公所作,以送荒外遠(yuǎn)使,地域平漫,迷于東西,造立此車,使常知南北?!豆砉茸印吩疲亨嵢巳∮瘢剌d司南,為其不惑也。至于秦、漢,其制無(wú)聞。后漢張衡始復(fù)創(chuàng)造。漢末喪亂,其器不存。魏高堂隆、秦朗,皆博聞之士,爭(zhēng)論于朝,云無(wú)指南車,記者虛說(shuō)。明帝青龍中,令博士馬鈞更造之,而車成晉亂復(fù)亡。石虎使解飛、姚興使令狐生又造焉。安帝義熙十三年,宋武帝平長(zhǎng)安,始得此車。其制如鼓車,設(shè)木人于車上,舉手指南。車雖回轉(zhuǎn),所指不移。大駕鹵簿,最先啟行。此車戎狄所制,機(jī)數(shù)不精,雖曰指南多不審正。回曲步驟,猶須人功正之。范陽(yáng)人祖沖之有巧思,常謂宜更構(gòu)造。宋順帝升平末,齊王為相,命造之焉。車成,使撫軍丹陽(yáng)尹王僧虔、御史中丞劉休試之。其制甚精,百屈千回,未嘗移變。晉代又有指南舟。索虜拓跋燾使工人郭善明造指南車,彌年不就。扶風(fēng)人馬岳又造,垂成,善明酖殺之。”[2]

        另外,《晉書》、《南齊書》、《古今注》、《鄴中記》、《隋書》、《舊唐書》、《唐書》、《通志》等書對(duì)指南車也有記載。

        但以上這些記載都沒有涉及到指南車的內(nèi)部構(gòu)造。對(duì)指南車的內(nèi)部構(gòu)造有記載的是《宋史》、《愧郯錄》等文獻(xiàn)。

        目前學(xué)術(shù)界研究指南車都是以《宋史》為依據(jù)。

        下面介紹《宋史》中記載指南車的文字。

        《宋史》記道:“指南車,一曰司南車,赤質(zhì),兩箱畫青龍白虎,四面畫花鳥,重臺(tái),勾闌,鏤拱,四角垂香囊,上有仙人,車雖轉(zhuǎn)而手常南指。一轅,鳳首,駕四馬,駕士舊十八人,太宗雍熙四年增為三十人。

        仁宗天圣五年工部郎中燕肅始造指南車。肅上奏曰:‘黃帝與蚩尤戰(zhàn)于涿鹿之野,蚩尤起大霧,軍士不知所向,帝遂作指南車……歷五代至國(guó)朝不聞得其制者,今創(chuàng)意成之。’其法用獨(dú)轅車,車箱外籠上有重構(gòu),立木仙人于上,引臂南指。用大小輪九,合齒一百二十。足輪二,高六尺,圍一丈八尺;附足立子輪二,徑二尺四寸,圍七尺二寸,出齒各二十四,齒間相去三寸;轅端橫木下,立小輪二,其徑三寸,鐵軸貫之;左小平輪一,其徑一尺二寸,出齒十二;右小平輪一,其徑一尺二寸,出齒十二;中心大平輪一,其徑四尺八寸,圍一丈四尺四寸,出齒四十八,齒間相去三寸;中立貫心軸一,高八尺,徑三寸,上刻木為仙人。其車行,木人指南。若折而東,推轅右旋,附右足子輪,順轉(zhuǎn)十二齒,繫右小平輪一匝,觸中心太平輪左旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車東行,木人交而南指;若折而西,推轅左旋,附左足子輪,隨輪順轉(zhuǎn)十二齒,繫左小平輪一匝,觸中心太平輪右轉(zhuǎn)四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車正西行,木人交而南指;若欲北行,或東或西轉(zhuǎn),亦如之。詔以其法下有司制之。

        大觀元年,內(nèi)侍省吳德仁又獻(xiàn)指南車、記里鼓車之制,二車成,其年宗祀大禮始用之。其指南車身一丈一尺一寸五分,闊九尺五寸,深一丈九寸,車輪直徑五尺七寸,車轅一丈五寸。車箱上下為兩層,中設(shè)屏風(fēng),上安仙人一,執(zhí)杖,左右龜鶴各一,童子四,各執(zhí)纓立四角,上設(shè)關(guān)棙,臥輪一十三,各徑一尺八寸五分,圍五尺五寸五分,出齒三十二,齒間相去一寸八分;中心輪軸,隨屏風(fēng)貫下,下有輪一十三,中至大平輪,其輪徑三尺八寸,圍一丈一尺四寸,出齒一百,齒間相去一寸二分五厘;通上左右,起落二小平輪,各有鐵墜子一,皆徑一尺一寸,圍三尺三寸,出齒一十七,齒間相去一寸九分;又左右附輪各一,徑一尺五寸五分,圍四尺六寸五分,出齒二十四,齒間相去二寸一分;左右疊輪各二,下輪各徑二尺一寸,圍六尺三寸,出齒三十二,齒間相去二寸一分,上輪各徑一尺二寸,圍三尺六寸,出齒三十二,齒間相去一寸一分;左右車腳上,各立輪一,徑二尺二寸,圍六尺六寸,出齒三十二,齒間相去二寸二分五厘;左右后轅各小輪一,無(wú)齒,系竹?并索,在左右軸上。遇右轉(zhuǎn),使右轅小輪觸落右輪;若左轉(zhuǎn),使左轅小輪觸落左輪,行則仙童交而指南?!盵3]

        《宋史》是元代托克托等人所撰,成書于1345年。

        這里所用的版本是《文淵閣四庫(kù)全書》本。

        從這段記載可知,燕肅指南車制于1027年,吳德仁指南車制于1107年。燕肅指南車是我國(guó)古代第一個(gè)有詳細(xì)內(nèi)部構(gòu)造記載的指南車。

        2 今人對(duì)指南車的復(fù)原研究

        今人對(duì)我國(guó)古代指南車的研究始于歐洲。最早進(jìn)行這項(xiàng)研究的是翟理斯(Giles)教授,第一個(gè)設(shè)計(jì)出指南車傳動(dòng)系統(tǒng)的是摩爾(A.C.Moule)。[4]

        2.1 摩爾和王振鐸復(fù)原的指南車

        1924年,摩爾發(fā)表了《中國(guó)之指南車》一文,文中對(duì)燕肅指南車和吳德仁指南車都作了分析,尤其對(duì)燕肅指南車的結(jié)構(gòu)分析詳細(xì),對(duì)后人影響大。

        圖1 摩爾復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)圖

        摩爾是這樣設(shè)計(jì)的:甲是兩個(gè)足輪,兩輪相距六尺,足輪內(nèi)側(cè)各附一同心小輪乙,車的中部直立的柱子癸是中心大平輪丙的軸,丙輪平置且與乙輪的頂相齊,柱子癸的位置在二足輪軸的稍后或稍前,軸上固定的兩木桿上各安一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的小平輪丁,丁輪的一邊與乙輪相接,另一邊與丙輪相接(這兩邊并不在一條直徑的相對(duì)位置上),二丁輪各懸系在通過(guò)滑車戊的繩上。這兩個(gè)滑車,直徑各為三寸,系于一橫木的下面。此橫木在車軸的上面,且與車軸平行。通過(guò)滑車的繩子似系于轅的后端。此轅向后伸出到車的后部。甲輪、乙輪、丙輪、丁輪的直徑和齒數(shù)與《宋史》記載一致。

        車向南直行時(shí),木仙人指向南,車轅居中,二丁輪高懸在上,不與乙輪、丙輪的齒相接觸,如果要左轉(zhuǎn)90°,車必定先停下,馬向左轉(zhuǎn)時(shí),將車轅(此轅不是固定不可動(dòng)的)推向左側(cè),轅的后端轉(zhuǎn)向右,使右邊丁輪(附有鐵墜子)下落,與右邊乙輪及中間丙輪的齒相銜接。丙輪隨之向右轉(zhuǎn)過(guò)的角度抵消了車左轉(zhuǎn)的角度,所以木仙人仍指向南方。車轉(zhuǎn)彎結(jié)束,轅歸常位而將丁輪提起。

        摩爾還談到:“以上將燕肅指南車之制法,按《宋史》所述重構(gòu),絲毫無(wú)改更或附會(huì)原文之處。各輪之功用,乃從《宋史》之?dāng)⑹鲋型魄?,而亦頗得助于吳德仁指南車記載之啟示?!盵4]

        摩爾復(fù)原的燕肅指南車“是由可以自動(dòng)離合的定軸輪系所組成”。[5]

        1936年,王振鐸基本同意摩爾對(duì)燕肅指南車的復(fù)原,而且在摩爾工作的基礎(chǔ)上在細(xì)節(jié)方面做了補(bǔ)充和修改,并制成了復(fù)原模型。[6]

        中國(guó)國(guó)家博物館現(xiàn)在還陳列著王振鐸的復(fù)原模型。

        圖2 王振鐸復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)圖(俯視)

        圖3 王振鐸復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)圖(后視)

        2.2 鮑思賀復(fù)原的指南車

        據(jù)劉仙洲介紹,1948年,鮑思賀在“指南車之研究”一文中提出了燕肅指南車的另一種復(fù)原方案。

        鮑思賀是這樣設(shè)計(jì)的:A是車輪;B是附足立子輪;C是轅端橫木下立小輪;D是小平輪;E是中心大平輪,裝在轅上的一個(gè)立軸上,它的中心是O1;轅裝在車軸中間的一個(gè)短立軸上,它的中心是O2;木仙人裝在E輪立軸的最上端。

        圖4 鮑思賀復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)圖

        當(dāng)車一直向前走的時(shí)候,木仙人指向南方,小平輪D與中心大平輪E的齒彼此分離,兩邊車輪的運(yùn)動(dòng)都不影響中心大平輪。當(dāng)車向左轉(zhuǎn),轅的前端向左移,轅的后端一定向右移,使中心大平輪E和右邊的小平輪D銜接,結(jié)果中心大平輪E受右邊車輪的影響向右轉(zhuǎn)動(dòng),恰好抵消向左轉(zhuǎn)彎的影響。使木仙人所指方向不變。

        鮑思賀對(duì)“轅端橫木下,立小輪二,其徑三寸,鐵軸貫之”的作用解釋為:“可能是因中心大平輪和木仙人的重心偏在車軸后面,即偏在轅的轉(zhuǎn)軸后面,這樣可以使全車比較平衡,對(duì)傳動(dòng)不發(fā)生關(guān)系?!盵7]

        除此之外,還有不少學(xué)者對(duì)指南車的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)想。

        2.3 戴克斯的觀點(diǎn)

        1924年,戴克斯(K.T.Dykes)認(rèn)為摩爾推想的定軸輪系指南車駕馭方法遲緩而繁難,而且不能準(zhǔn)確指南,只有差動(dòng)輪系才能避免這些缺陷。戴克斯也同時(shí)承認(rèn)差動(dòng)輪系之說(shuō)沒有證據(jù)。[5]

        2.4 郎基斯特設(shè)計(jì)的指南車

        1947年,郎基斯特(G.Lanchester)撇開史料設(shè)計(jì)指南車。[5]

        2.5 斯里斯維克設(shè)計(jì)的指南車

        1977年,斯里斯維克(A.W.Sleeswyk)“提出燕肅指南車的傳動(dòng)系統(tǒng)是由齒輪與棘輪、棘爪及桿機(jī)構(gòu)等共同組成。當(dāng)車轅傾斜時(shí),棘輪、棘爪工作,并通過(guò)桿機(jī)構(gòu)促使齒輪進(jìn)入嚙合,帶動(dòng)大平輪及木仙人一起轉(zhuǎn)動(dòng)?!盵8]

        2.6 盧志明設(shè)計(jì)的指南車

        圖5 郎基斯特設(shè)計(jì)的指南車傳動(dòng)系統(tǒng)圖

        盧志明于1979年發(fā)表《中國(guó)古代指南車的分析》一文,認(rèn)為“唯有采用行星齒輪的差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”,“才能使指南車的指向性能合理”,在此思路基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了三種指南車的結(jié)構(gòu)形式,并按其中的一種形式制成模型,此模型“經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),確如史書描述‘圓轉(zhuǎn)無(wú)窮,而司方如一’”。[9]

        圖6 盧志明設(shè)計(jì)的指南車傳動(dòng)系統(tǒng)圖之一(它被據(jù)以制成指南車模型)

        2.7 兩角宗晴和岸佐年設(shè)計(jì)的指南車

        1989年,日本學(xué)者兩角宗晴和岸佐年也制成了差動(dòng)輪系指南車模型,并在日本《機(jī)械的研究》上發(fā)表文章介紹他們的工作。[10]

        還有一些學(xué)者如顏志仁、陸敬嚴(yán)、李紹青、楊慧香、閔峻英、劉海濤、李琛等,也進(jìn)行過(guò)指南車的相關(guān)研究。

        今人研究指南車的很多,遠(yuǎn)不止上面提到的這些。據(jù)陸敬嚴(yán)介紹,在1984年時(shí)他所見到的指南車傳動(dòng)系統(tǒng)推想圖已有近二十種。

        圖7 兩角宗晴和岸佐年制成的指南車

        有的學(xué)者在設(shè)計(jì)時(shí)加了一些“《宋史》記載中也找不到”的構(gòu)件,如斯里斯維克設(shè)計(jì)的燕肅指南車;有的拋開史料進(jìn)行設(shè)計(jì),如郎基斯特、盧志明等人設(shè)計(jì)的指南車。[5]

        其中有些學(xué)者并沒有提到復(fù)原的是燕肅指南車或吳德仁指南車,這樣的設(shè)計(jì)對(duì)開闊研究思路還是有幫助的。

        部分或完全脫離史料而復(fù)原的指南車,本文暫不研究,而且本文只研究依據(jù)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的燕肅指南車。

        依據(jù)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的燕肅指南車,存在兩種截然不同的設(shè)計(jì)方案。爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于其中所用繩索的有無(wú)。這取決于《宋史》中有關(guān)燕肅指南車的一個(gè)關(guān)鍵字是“繫(系)”還是“撃(擊)”。

        認(rèn)為這個(gè)關(guān)鍵字是“繫(系)”,進(jìn)而復(fù)原出燕肅指南車的以摩爾、王振鐸為代表。認(rèn)為這個(gè)關(guān)鍵字是“撃(擊)”,進(jìn)而復(fù)原出燕肅指南車的以鮑思賀為代表。

        究竟是“繫右小平輪一匝”?還是“撃右小平輪一匝”?

        3 有關(guān)燕肅指南車“(擊)”、“(系)”辨

        3.1 《宋史》中的相關(guān)文字

        《宋史》成書于元順帝至正五年(1344),并于次年由杭州路雕版刊印。此版本是《宋史》的祖本,即元至正本?!端问贰泛髞?lái)又有一些版本,如明成化本、明南監(jiān)本、明北監(jiān)本、清武英殿本(有乾隆四年和乾隆十四年兩種)、商務(wù)印書館百衲本、中華書局點(diǎn)校本等。其中“百衲本《宋史》采用了清內(nèi)閣大庫(kù)所藏元至正祖本與明成化本兩相補(bǔ)充、影印而成,同時(shí)使用乾隆四年武英殿本作對(duì)校,可信度充足?!薄段臏Y閣四庫(kù)全書》中《宋史》用的是乾隆十四年武英殿本。[11]

        王振鐸認(rèn)為這個(gè)關(guān)鍵字應(yīng)該是“繫(系)”。

        王振鐸在《指南車記里鼓車之考證及模制》一文中引用的《宋史》里的相關(guān)句子為:“擊(系)右小平輪一匝”。[12]

        不知王振鐸所據(jù)《宋史》是哪個(gè)版本?但此版本是“擊”,而王振鐸認(rèn)為應(yīng)該是“系”。

        關(guān)于“撃(擊)”、“繫(系)”問(wèn)題,王振鐸曾托北京大學(xué)陰法魯教授查找了多種版本的《宋史》,結(jié)果是:明成化本、明南監(jiān)本、北監(jiān)本、《四部備要》據(jù)武英殿本都是“系右小平輪一匝”,《四部叢刊》影元至正本是“擊右小平輪一匝”。王振鐸認(rèn)為“版本經(jīng)過(guò)精校,許多是后來(lái)居上”,“武英殿本出自當(dāng)時(shí)許多知名學(xué)者的校訂,‘系’字明確無(wú)誤”。[13]

        《四部叢刊》中并沒有《宋史》,是否書名弄錯(cuò)?但由此可知,有一個(gè)版本是“擊右小平輪一匝”。

        王振鐸認(rèn)為“版本經(jīng)過(guò)精校,許多是后來(lái)居上”的觀點(diǎn)有點(diǎn)牽強(qiáng)。如何能肯定后來(lái)的版本一定是正確的?

        劉仙洲提出了不同的觀點(diǎn):“此字殿版二十四史系繫字,百衲版系撃字;我認(rèn)為撃字正確。”[14]

        囿于《宋史》的記載目前還難以下結(jié)論。

        那么再來(lái)看看其他文獻(xiàn)中對(duì)這段內(nèi)容是如何記載的。

        這段文字在《愧郯錄》中也有記載。

        王振鐸認(rèn)為《愧郯錄》中記載指南車的文字與《宋史》中記載指南車的文字相同。[15]

        劉仙州也持相同的觀點(diǎn)。[14]

        那么它們的文字是否完全相同呢?

        3.2 《愧郯錄》中的相關(guān)文字

        《愧郯錄》記道:“天圣五年十一月壬寅,定王府記室參軍工部郎中直昭文館燕肅創(chuàng)意,始上其制。其車用獨(dú)轅,車箱外籠上有重高宗廟諱(應(yīng)為“構(gòu)”),立木仙人于上,引臂南指,用大小輪九只,合齒百二十。腳輪二只,高六尺,圍一丈八尺;附腳立子輪二只,徑二尺四寸,圍七尺二寸,出齒各二十四,齒間相去三寸;轅端橫木下,立小輪二只,徑三寸,鐵軸貫之;左小平輪一只,徑一尺二寸,出齒十二;右小平輪一只,徑一尺二寸,出齒十二;中心大平輪一只,徑四尺八寸,圍一丈四尺四寸,出齒四十八,齒間相去三寸;中立貫心軸一條,高八尺,徑三寸,上戴木仙人。其車行,木人南指。若折而東,推轅右旋,附右腳子輪,順轉(zhuǎn)十二齒,撃右小平輪一匝,觸中心大平輪右旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車東行,木人交而南指。若折而西,推輪(應(yīng)為“轅”?)左旋,附左腳子輪,隨輪順轉(zhuǎn)十二齒,撃左小平輪一匝,觸中心大平輪四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車正西行,木人交而南指。若欲比(應(yīng)為“北”?)行,或東西轉(zhuǎn),亦如之……肅之所為,或須人力?!盵16]

        《愧郯錄》是南宋岳珂所撰,成書于1214年。

        這里《愧郯錄》用的是《四部叢刊續(xù)編》本,此本依據(jù)的是上海涵芬樓影印常熟瞿氏鐵琴銅劍樓藏宋本。

        將上述文字和《宋史》中有關(guān)燕肅指南車的文字相比較,可以看出,它們確實(shí)基本相同。

        值得注意的是,涉及到“撃(擊)”、“繫(系)”的文字,這里為“撃(擊)”而不是“繫(系)”。

        除此之外,《太常因革禮》《文獻(xiàn)通考》也記載了燕肅指南車。

        3.3 《太常因革禮》中的相關(guān)文字

        《太常因革禮》記載了燕肅指南車:“天圣五年十一月六日,定王府記室參軍工部郎中直昭文館燕肅上言:‘按詣(應(yīng)為“指”?)南車,天子出常為先導(dǎo),示服遠(yuǎn)人而正四方也,自五代至于國(guó)朝,但設(shè)其車以備法駕,而不聞得其制者,臣今創(chuàng)意成之?!滠囉锚?dú)轅,車箱外籠上有重構(gòu),立木仙人于上,引臂南指,用大小輪九只,合齒百二十。腳輪兩只,高六尺,圍一丈八尺;附腳立子輪二只,徑二尺四寸,圍七尺二寸,出齒各二十四,齒間有相去三寸;轅端橫木下,立小輪二只,徑三寸,鐵軸貫之;左小平輪一只,徑一尺二寸,出齒十二;右小平輪一只,徑一尺二寸,出齒十二;中心太平輪一只,徑四尺八寸,圍一丈(應(yīng)加上“四尺”?)四寸,出齒四十八,齒間相去三寸;中立貫心軸一條,高八尺,徑三寸,上載木仙人。其車行,木人南指。若折而東,推轅右旋,附右腳子輪,順轉(zhuǎn)十二齒,撃右小平輪一匝,觸中心太平輪左旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車東行,木人交而南指。若折而西,推轅左旋,附左腳子輪,隨輪順轉(zhuǎn)十二齒,撃左小平輪一匝,觸中心太平輪右旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車行正西,木人交而指南。若欲北行,或東或西轉(zhuǎn),亦如之。召有司制造,仍付史館?!盵17]

        《太常因革禮》是北宋歐陽(yáng)修、蘇洵等人所撰,成書于北宋治平年間(1064—1067),記載了宋代建隆至嘉祐年間的禮典,距燕肅指南車的制成時(shí)間1027年僅約30年?!短R蚋锒Y》是目前所知最早記載燕肅指南車的。

        涉及到“撃(擊)”、“繫(系)”的文字,這里為“撃(擊)”而不是“繫(系)”。

        3.4 《文獻(xiàn)通考》中的相關(guān)文字

        《文獻(xiàn)通考》也記載了燕肅指南車:“指南車……天圣五年燕肅復(fù)創(chuàng)意造之。其法用獨(dú)轅,車箱外籠上有重構(gòu),立木人,用大小輪九,合齒一百二十。足輪二,高六尺,圍一丈八尺;附足立子輪二,徑二尺四寸,圍七尺二寸,齒各二十四,齒間相去三寸;轅端橫木下,立小輪二,其徑三寸,鐵軸貫之;左小平輪一,其徑一尺二寸,齒十二;右小平輪一,其徑一尺二寸,齒十二;中心大平輪一,其徑四尺八寸,圍一丈四尺四寸,齒四十八,齒間相去三寸;中立貫心軸一,其高八尺,徑二寸,上刻木為人。其車行,木人南指。若折而東,推轅右旋,附右足子輪順轉(zhuǎn)十二齒,撃右小平輪一匝,觸中心大平輪左旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車東行,木人交而南指;若折而西,推轅左旋,附左足子輪隨輪順轉(zhuǎn)十二齒,撃左小平輪一匝,觸中心大平輪右轉(zhuǎn)四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車正西行,木人交而南指”。[18]

        《文獻(xiàn)通考》為元代初年馬端臨(1254—1323)所撰。

        涉及到“撃(擊)”、“繫(系)”的文字,這里也是“撃(擊)”而不是“繫(系)”。

        從上面所引史料可知,《太常因革禮》《愧郯錄》《文獻(xiàn)通考》與《宋史》對(duì)燕肅指南車結(jié)構(gòu)的描述基本相同,其中《太常因革禮》《愧郯錄》《文獻(xiàn)通考》涉及到“撃(擊)”、“繫(系)”的文字,都是“撃(擊)”而不是“繫(系)”,因而可以判斷“撃”字正確。

        所以,當(dāng)指南車改變方向時(shí),左右小平輪不是被“系”而是被“擊”從而帶動(dòng)中心大平輪轉(zhuǎn)動(dòng),以保持木人指向南方。燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)不可能是摩爾和王振鐸設(shè)計(jì)的那種。鮑思賀復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)比較接近真實(shí)情況。

        當(dāng)然,鮑思賀復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)也有不足之處。

        劉仙洲就指出,小平輪和中心大平輪的齒之間的間隙如果過(guò)大,則轉(zhuǎn)小彎的時(shí)候,不起作用;但是如果間隙很小,轉(zhuǎn)大彎的時(shí)候,又受到了一定的限制,甚至到一定程度就不能再轉(zhuǎn)。[14]

        劉仙洲的分析確實(shí)有道理。

        不過(guò),這個(gè)問(wèn)題已由黃錫愷等人解決了。

        黃錫愷等人對(duì)鮑思賀的復(fù)原方案基本贊同,在鮑思賀復(fù)原的基礎(chǔ)上,增加了平幾H,它的功用“是阻止轅A繞O2轉(zhuǎn)動(dòng)太多而使輪G和輪F或F,楔緊不動(dòng);同時(shí)這樣可以使馬拖著車子一同轉(zhuǎn)彎。”[19]

        圖8 黃錫愷等人復(fù)原的燕肅指南車圖

        另外,鮑思賀對(duì)轅端橫木下的兩個(gè)小立輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中起的作用沒有解釋清楚。

        據(jù)上文介紹,鮑思賀對(duì)“轅端橫木下,立小輪二,其徑三寸,鐵軸貫之”的作用解釋為:“可能是因中心大平輪和木仙人的重心偏在車軸后面,即偏在轅的轉(zhuǎn)軸后面,這樣可以使全車比較平衡,對(duì)傳動(dòng)不發(fā)生關(guān)系。”

        如果只是用來(lái)起平衡作用,為何要用輪子?而且是“其徑三寸”的“立小輪”?

        4 有關(guān)燕肅指南車的幾個(gè)問(wèn)題

        除了特別說(shuō)明,下面引文都是用《太常因革禮》中的文字。

        有沒有用傘狀齒輪?

        如果燕肅指南車用了傘狀齒輪,那么文中對(duì)相應(yīng)輪的尺寸描述應(yīng)該分別有“上徑”和“下徑”的尺寸,但現(xiàn)在文中找不到“上徑”、“下徑”這樣的文字。

        所以,燕肅指南車很可能沒有用傘狀齒輪。

        轅端橫木下的小立輪有沒有齒?

        文中寫道:“轅端橫木下立小輪二只,徑三寸,鐵軸貫之”,沒有像描述其他輪那樣有“出齒”數(shù),很可能這兩個(gè)小輪上無(wú)齒。

        當(dāng)一個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),另一個(gè)車輪是否應(yīng)停下?

        文中寫道:“若折而東,推轅右旋,附右腳子輪,順轉(zhuǎn)十二齒,撃右小平輪一匝,觸中心太平輪左旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車東行,木人交而南指。若折而西,推轅左旋,附左腳子輪,隨輪順轉(zhuǎn)十二齒,撃左小平輪一匝,觸中心太平輪右旋四分之一,轉(zhuǎn)十二齒,車行正西,木人交而指南?!庇夷_輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)并未提到左腳輪的轉(zhuǎn)動(dòng),左腳輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也未提到右腳輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以當(dāng)一個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),另一個(gè)車輪很可能是停下的。《愧郯錄》中有“肅之所為,或需人力”,靠人力將另一個(gè)車輪固定住是有可能的。

        指南車由南行轉(zhuǎn)向東行,中心大平輪是“左旋”還是“右旋”?

        當(dāng)指南車由南行轉(zhuǎn)向東行時(shí),《太常因革禮》《文獻(xiàn)通考》《宋史》記載的都是中心大平輪“左旋四分之一”,而《愧郯錄》記載的是中心大平輪“右旋四分之一”。

        車由南行轉(zhuǎn)向東行,中心大平輪會(huì)隨著車向左轉(zhuǎn)動(dòng),要想與中心大平輪相連的木人仍指向南方,中心大平輪必須右旋相同的角度才能抵消車轉(zhuǎn)動(dòng)引起的角度的變化。所以中心大平輪應(yīng)該“右旋”。

        有可能岳珂寫《愧郯錄》時(shí)發(fā)現(xiàn)《太常因革禮》記述的錯(cuò)誤而將其改正,而《文獻(xiàn)通考》《宋史》中這部分資料很可能來(lái)源于《太常因革禮》。

        轅端橫木下的兩個(gè)小立輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中起什么作用?

        如前所述,鮑思賀認(rèn)為轅端橫木下的兩個(gè)小立輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中起平衡作用,對(duì)傳動(dòng)不發(fā)生關(guān)系。

        陸敬嚴(yán)也認(rèn)為兩小立輪“應(yīng)為支撐車廂的平衡輪”。[10]

        如果只是用來(lái)支撐車廂的平衡,為何要用“其徑三寸”的“立小輪”?

        黃錫愷等人將小立輪設(shè)計(jì)成“當(dāng)轅A繞O2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小立輪I和I,沿圓弧??滾動(dòng)。 ”(見圖8)[9]

        仍然看不出兩個(gè)小立輪對(duì)保持木人指南所起的作用。

        轅端橫木下的兩個(gè)小立輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中起的作用至今還未見到合理的解釋。

        綜上所述,有關(guān)燕肅指南車的一個(gè)關(guān)鍵字是“撃(擊)”而不是“繫(系)”,鮑思賀復(fù)原的燕肅指南車傳動(dòng)系統(tǒng)比較接近真實(shí)情況。

        燕肅指南車的研究還未結(jié)束。設(shè)計(jì)出一個(gè)完全與文獻(xiàn)符合的燕肅指南車是今后要解決的難題。

        [1][晉]陳壽撰,[南朝宋]裴松之注.魏志(卷二十九)[M].文淵閣四庫(kù)全書(第254冊(cè)).臺(tái)北:商務(wù)印書館,1983.

        [2][梁]沈約.宋書(卷十八)[M].文淵閣四庫(kù)全書(第257冊(cè)).臺(tái)北:商務(wù)印書館,1983.

        [3][元]托克托.宋史(卷一百四十九)[M].文淵閣四庫(kù)全書(第282冊(cè)).臺(tái)北:商務(wù)印書館,1983.

        [4]A C Moule.宋燕肅、吳德仁指南車造法考(原名“中國(guó)之指南車”)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1925,2(1):457-467.

        [5]陸敬嚴(yán).八十年來(lái)指南車的研究[J].自然辯證法通訊,1984(1):52-58.

        [6]王振鐸.科技考古論叢[M].北京:文物出版社,1989:21.

        [7]劉仙洲.中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史(第一編)[M].北京:科學(xué)出版社,1962:102.

        [8]李約瑟.中國(guó)科學(xué)技術(shù)史第四卷(第二冊(cè))機(jī)械工程[M].北京:科學(xué)出版社,1999:328.

        [9]盧志明.中國(guó)古代指南車的分析[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版),1979(2):95-101.

        [10]陸敬嚴(yán).指南車再研究[A].江曉原.多元文化中的科學(xué)史:第十屆國(guó)際東亞科學(xué)史會(huì)議論文集[C].上海:上海交通大學(xué)出版社,2005:231-242.

        [11]鄒賀.《宋史》版本流變考述[J].唐都學(xué)刊,2011,27(6):81-84.

        [12]王振鐸.科技考古論叢[M].北京:文物出版社,1989:11.

        [13]王振鐸.科技考古論叢[M].北京:文物出版社,1989:47.

        [14]劉仙洲.中國(guó)在傳動(dòng)機(jī)件方面的發(fā)明[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),1954,2(1):1-27.

        [15]王振鐸.科技考古論叢[M].北京:文物出版社,1989:10.

        [16]岳珂.愧郯錄(卷第十三)“指南記里鼓車”[M].四部叢刊續(xù)編(五四).上海:上海書店,1984:12.

        [17][宋]歐陽(yáng)修.太常因革禮(卷二十二)[M].續(xù)修四庫(kù)全書(第821冊(cè)).上海:上海古籍出版社,2002:3.

        [18][元]馬端臨.文獻(xiàn)通考(卷一百十七)[M].文淵閣四庫(kù)全書(第612冊(cè)).臺(tái)北:商務(wù)印書館,1983.

        [19]黃錫愷.機(jī)械原理[M].北京:人民教育出版社,1963:239.

        Further Study on the Sources about the South-pointing Carriage Constructed by Yan Su

        CHENG Jun
        (China Science and Technology Museum,Beijing,100012)

        The south-pointing carriage constructed by Yan Su in 1027 is the first south-pointing carriage whose detail descrip?tion of the machinery involved was given in ancient China.The machinery is recorded in History of the Sung Dynasty.Reconstructions of mechanism of the south-pointing carriage constructed by Yan Su have been given by Moule,Wang Zhen-duo and Bao Si-he.The re?construction involves a key word in History of the Sung Dynasty whether it is‘xi’or‘ji’.Passages almost identical wording also occur in other sources.The key word must be‘ji’according to these sources.It can be concluded that reconstruction by Bao Si-he is more reasonable than reconstructions by Moule and Wang Zhen-duo.Several questions involved are also discussed in this article.

        the south-pointing carriage constructed by Yan Su;ji;Bao Si-he

        F416-47

        A

        1674-0874(2017)03-0089-08

        〔責(zé)任編輯 高?!?/p>

        2017-02-23

        程軍(1965-),女,安徽蚌埠人,博士,研究員,研究方向:博物館史與科學(xué)技術(shù)史。

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