Machine China將以時(shí)間為序?yàn)槟归_一幅機(jī)械歷史畫卷,第一篇為您揭曉的是遠(yuǎn)古時(shí)代的機(jī)械。
在遠(yuǎn)古時(shí)期的精致工具階段,原始的機(jī)械已經(jīng)出現(xiàn),雖然還不夠典型,但它為以后的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。
一、犁
犁是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)翻土機(jī)械,對(duì)人類的生活有巨大的影響。犁的應(yīng)用很多,自古以來(lái)的研究也比較多,研究者雖都認(rèn)為犁是由最初的農(nóng)業(yè)上的翻田工具發(fā)展而成,但又有不同的說(shuō)法。
1 認(rèn)為犁是有前翻土的耒耜發(fā)展而來(lái)的
有較多的學(xué)者認(rèn)為其發(fā)展過程(如圖1)所示。
第一步:耒耜翻土。操作時(shí)以手握耒耜柄,腳踏橫木,使耒耜刺人土中,利用手臂力量向前翻土。
第二步:兩三個(gè)人共同翻土。為了提高效率,可由耒耜耜后的一人專以使耒耜人土中,再由一兩人在前用繩拉耒耜翻土,耒耜可比原來(lái)大些,每次翻土數(shù)量較多。兩三個(gè)人共同翻土的情況,歷史上稱為“耦耕”,這種耕種方法,在現(xiàn)代的中國(guó)仍有采用。
第三部:連續(xù)翻土。這是由耒耜到犁的關(guān)鍵的一步,是犁形成的重要突破。由間歇?jiǎng)幼髯兂蛇B續(xù)動(dòng)作,效率顯著提高,翻土器的結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化:人土部分更向前,耜板就成了犁鏵,翻土器的強(qiáng)度大得多了,操作也更方便了。初始,刺土的犁鏵為石質(zhì),后為金屬。
至此,犁大體形成。
2 認(rèn)為犁是由向后翻土的鋤發(fā)展而成的其發(fā)展過程當(dāng)能從(圖2)中看出。
最早的木鋤當(dāng)是樹權(quán),用以向后翻土。
鋤只可間歇翻土,這一步加大了翻土面積,提高了效率,同時(shí)提高了翻土器的強(qiáng)度和剛度。
犁形成。經(jīng)過改進(jìn),角度更合理,強(qiáng)度與剛度都更高,刺土部分的前端形成了犁鏵。
二、獨(dú)木舟
在浙江余姚河姆渡的遺址中,發(fā)現(xiàn)有距今7000年左右的木槳。在浙江杭州、江蘇武進(jìn)、福建連江等地都曾發(fā)現(xiàn)過獨(dú)木舟或木槳。獨(dú)木舟有不同的式樣,(如圖3)所示,他們既可作為水上交通工具,又可使古人漁獵的活動(dòng)范圍擴(kuò)大。
三、孔加工與鉆木取火
考古工作者曾出土過一些新石器時(shí)代晚期鉆有細(xì)長(zhǎng)孔的石器和玉器,如甘肅永昌鴛鴦池就出土過一個(gè)管狀石器,上面得孔直徑不足1厘米,而長(zhǎng)達(dá)22厘米,這種細(xì)長(zhǎng)孔不大可能用手直接操作而加工出來(lái),需用專門工具。而對(duì)于所有工具的工作原理與組成尚須專門考證,但參考已知的古代鉆孔工具有助干這一問題的解決。
古代常用舞鉆及牽鉆兩種鉆孔工具,鉆頭的形狀前已繪出。
舞鉆(圖6a)。這種鉆上有鉆桿,鉆桿下裝鉆頭,上面有個(gè)大木塊,轉(zhuǎn)動(dòng)慣性越大,能起到飛輪的作用。鉆桿上面套有橫木桿,允許其在鉆桿軸的方向上下往復(fù)。工作時(shí),鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆孔位置,操作人員不斷用兩手推動(dòng)橫桿上下,橫桿即通過皮條帶動(dòng)鉆桿往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),鉆頭旋轉(zhuǎn)下行鉆孔。
牽鉆(圖6b)。這種鉆桿上無(wú)大木塊,其他略同舞鉆。鉆桿與橫木桿原未并不相聯(lián),用橫木桿上的繩索纏繞鉆桿。工作時(shí),將鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆孔位置,而后操作人員一手向下?lián)遄°@桿,另一手左右牽動(dòng)橫木桿,橫木桿之繩索就帶動(dòng)鉆桿往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),鉆頭即行鉆孔(圖7)。
上述鉆具發(fā)明的時(shí)間難以準(zhǔn)確論定,但可推斷:鉆具出現(xiàn)很早,他不但和孔加工技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān),可能還與古代“鉆木取火”的技術(shù)有關(guān)。
四、織布與踞織機(jī)
估計(jì)最早的織布是宙編織籮筐發(fā)展而成的,使用藤條或竹子編織籮筐等物時(shí),必須有芊且互垂直交錯(cuò)的植物,發(fā)展成了織物的經(jīng)線和緯線。圖8所示即為早期織物的編織方法,這種方法是將線掛在樹上,緯線宙人工操作。
踞織機(jī)是最簡(jiǎn)單的織布機(jī)。這種織機(jī)沒有機(jī)架,操作的人坐在地上或竹榻上織布,所以叫踞織機(jī)。“踞”就是坐著或蹲著的意思,但它必須具有織布的功能,圖9是踞織機(jī)織布的示意圖。織布人的腳用力蹬直經(jīng)線,而其左右手交替著打緯織布,這種織機(jī)的效率應(yīng)當(dāng)說(shuō)相當(dāng)?shù)?。在我?guó)現(xiàn)代邊遠(yuǎn)地區(qū),還可看到用踞織機(jī)織布。
五、陶器的出現(xiàn)與制陶轉(zhuǎn)輪
現(xiàn)從考古資料得知,我國(guó)制陶業(yè)已有7000~8000年的歷史,約后世留下了大量精美珍貴的陶器,也為瓷器的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件,因而也為我國(guó)贏得了陶器之邦的美名。
陶器的出現(xiàn)可能源于意外,古人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過高溫?zé)频酿ね?,就?huì)變得異常堅(jiān)韌,而且不易透水,開始時(shí)古人在木制的容器外面涂抹泥土或泥漿,經(jīng)過燒制以后,泥土變得堅(jiān)韌,而且具有原來(lái)容器的形狀,而原來(lái)容器已經(jīng)燒毀,清除原容器的殘留后,就變成原始的陶器了。
陶器出現(xiàn)以后,發(fā)展成了手制陶器,制陶時(shí),只是徒手制作,把陶坯捏成所需形狀,或用陶土先搓成條,再用泥條盤制成坯,外表用稀泥涂抹,使其更加光滑,而后燒制而成(圖10)。
以后在加工制作圓形陶坯時(shí),普遍運(yùn)用了制陶轉(zhuǎn)輪,原始的制陶轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)應(yīng)很簡(jiǎn)單,大約在地上打個(gè)洞,轉(zhuǎn)輪下連著一個(gè)垂直的軸,插入這個(gè)洞中。轉(zhuǎn)輪工作情況如圖2-35所示,將陶坯放在轉(zhuǎn)輪上,讓陶坯隨著轉(zhuǎn)輪一齊轉(zhuǎn)動(dòng),用手或器皿腎陶坯加工成形。但也有專家估計(jì),原始的制陶轉(zhuǎn)輪應(yīng)是兩個(gè)人操作,一個(gè)人手握木柄,平衡住身體,腳用力踩踏轉(zhuǎn)輪,使其不斷轉(zhuǎn)動(dòng);另一個(gè)人俯身用手專注地操作著陶胎。一個(gè)人或兩個(gè)人操作都是可行的,視具體情況而定。現(xiàn)在不少學(xué)者還提出制作陶器的轉(zhuǎn)輪有快輪和慢輪之別,實(shí)際上這是無(wú)法區(qū)分的,因?yàn)樘蛰喌霓D(zhuǎn)動(dòng)直接由人力驅(qū)動(dòng)的,中間并無(wú)傳動(dòng)裝置。因而轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢完全由制陶工人控制,快與慢隨心所欲,因此快輪與慢輪無(wú)結(jié)構(gòu)上的差別。
制陶技術(shù)的成就,與日后金屬冶煉業(yè)的產(chǎn)生與迅速發(fā)展密切有關(guān)。