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        以小窺大

        2021-09-18 21:28:48史曉雷
        知識(shí)就是力量 2021年9期
        關(guān)鍵詞:舵葉汲水轆轤

        當(dāng)我們從技術(shù)史的視角欣賞北宋畫家張擇端的《清明上河圖》時(shí),能發(fā)現(xiàn)哪些有趣的細(xì)節(jié)呢?

        框架鋸——省料小能手

        在畫面的一個(gè)十字路口附近一棵大樹(shù)旁,修理鋪的兩個(gè)伙計(jì)一個(gè)跨在長(zhǎng)凳上刨木,一個(gè)正在用木棰敲打置于地上的車輪輪輞(車輪外周)。在長(zhǎng)凳前端的地上,可以清晰地看到一把框架鋸。

        框架鋸是一種“工”字形鋸。“工”字形的木框一側(cè)安裝鋸條,另一側(cè)用繩帶連接起來(lái),然后把木棍一端插到繩帶中間絞幾下,另一端搭到“工”字形木框的中柱上,從而把鋸條繃緊。

        框架鋸(供圖/ 史曉雷)

        《清明上河圖》中出現(xiàn)的這把鋸,是中國(guó)最早的框架鋸形象,說(shuō)明當(dāng)時(shí)已被百姓普遍使用。在框架鋸出現(xiàn)之前,鋸木工具有手鋸和弓形鋸,這兩種鋸由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),無(wú)法勝任大型木料的縱向加工。框架鋸的出現(xiàn),是中國(guó)古代木工技術(shù)發(fā)展史上的重大突破,不但使大型板材的加工簡(jiǎn)單易行,還能節(jié)省許多木料,提高木材利用率。

        平衡舵——省力小幫手

        《清明上河圖》中的船舵從形態(tài)上看屬于平衡舵。平衡舵的舵桿軸線后移,使得一部分舵葉位于舵軸的前側(cè)。舵靠自身轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)水,水對(duì)舵葉產(chǎn)生反作用力,從而改變船只航行方向。而平衡舵因其舵軸兩側(cè)均有舵葉,所以轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)更省力。而且,汴河船只上的舵不但是平衡舵,還是升降舵。從船只尾部與舵葉之間懸吊連接的繩索可知,舵可以升降。那么當(dāng)船只行駛到淺水區(qū)時(shí),把舵升起來(lái),就能避免觸底損壞。

        ?明代古籍《瑞世良英》中的轆轤汲水圖? (供圖/史曉雷)

        隱蔽而重要的小工具——轆轤

        畫中還有一件更不起眼的提水器具——轆轤。轆轤在畫面上很隱蔽,輕易不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。在整幅畫面靠右側(cè)的上端人群旁邊有片田地,田地中間有一口水井,水井上架設(shè)了一件轆轤?!肚迕魃虾訄D》中的這件轆轤表明當(dāng)時(shí)轆轤已經(jīng)普遍被人們應(yīng)用在生活中,具有重要的歷史意義。

        《清明上河圖》中的轆轤位置隱蔽,很難找到(供圖/ 史曉雷)

        轆轤是一種利用輪軸原理的省力機(jī)械,在北宋之前廣泛使用的汲水工具有桔槔和滑輪。桔槔和滑輪使用的歷史非常漫長(zhǎng),因?yàn)樵谠S多漢代出土文物中都能看到它們的身影,可知在漢代已經(jīng)被人們普遍使用。桔槔就是一根杠桿,一端捆縛石頭或別的重物,一端懸掛汲水用具(比如木桶),這樣當(dāng)從井中向上提水時(shí)就會(huì)省力?;啽举|(zhì)上雖然并不省力,但改變了力的方向,汲水者站著就可以完成操作,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。自從轆轤發(fā)明和使用之后,滑輪的使用場(chǎng)景就明顯少了。

        《清明上河圖》中的汴河船只可以明顯看到平衡舵(供圖/史曉雷)

        《清明上河圖》中像這樣可以“以小窺大”的細(xì)節(jié)還有許多。比如汴河上的虹橋不設(shè)墩柱,以巨木伸臂疊架,結(jié)構(gòu)輕盈,是中國(guó)最早的木拱懸臂橋樣式;再比如街道上各種形式的車輛,牛車、驢車、獨(dú)輪車等,車輛結(jié)構(gòu)和駕駛方式各具形態(tài),為考證當(dāng)時(shí)的交通工具提供了形象資料;畫中還有兩處出現(xiàn)了桿秤的身影,為考察中國(guó)古代度量衡發(fā)展史提供了依據(jù)。除了帶給大家藝術(shù)審美上的愉悅,它還像一座知識(shí)寶庫(kù),通過(guò)許多不起眼的畫面細(xì)節(jié),反映了那個(gè)時(shí)代的物質(zhì)文明和技術(shù)特色,留待大家去探尋、去挖掘。

        知識(shí)鏈接

        轆轤為什么可以省力氣

        轆轤原理示意圖(繪圖/ 史曉雷)

        G為水桶的重量,H為轆轤軸的半徑,F(xiàn)為手搖柄處所用的力(即提水的力),L為用力點(diǎn)到轆轤軸中心的距離。據(jù)杠桿原理:FL=GH,因此F=GH/L,可見(jiàn)若L為H的兩倍,那么提升水桶所用的力就為水桶重量的一半。

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