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(chēng)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(méi)有停止，但是就總的環(huán)境來(lái)說(shuō)，卻相對(duì)地穩(wěn)定了下來(lái)。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(wèn)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(wèn)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(méi)有受過(guò)比較正規(guī)的教育。但是，他能夠刻苦自學(xué)，讀了很多書(shū)。他除了從書(shū)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(guò)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(shuō)，馬鈞年輕時(shí)喜歡到各處游玩，并沒(méi)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(guò)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?ài)多說(shuō)話，倒使他能有更多的時(shí)間和精力集中于思考問(wèn)題，開(kāi)動(dòng)腦筋，勤于動(dòng)手，這給他的成長(zhǎng)帶來(lái)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(lái)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?lái)，青少年時(shí)代的馬鈞，是一個(gè)腳踏實(shí)地、默默無(wú)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(zhuān)長(zhǎng)的官員，給事中的職責(zé)也只不過(guò)常在皇帝左右應(yīng)對(duì)一些問(wèn)題，這兩種官職都帶有顧問(wèn)的性質(zhì)，并沒(méi)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(shū)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(kāi)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(lái)的綾，價(jià)錢(qián)很高，“匹值萬(wàn)錢(qián)”，普通老百姓根本買(mǎi)不起。后來(lái)，經(jīng)過(guò)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(guò)了這樣的改進(jìn)，但是操作起來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)的絲織品，圖案變化無(wú)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(lái)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(shuō)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(chē)”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(wú)法引水灌溉，所以一直荒蕪著。馬鈞看到這種情況，覺(jué)得讓這塊可耕地荒蕪下去，非?？上?。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(wèn)題。經(jīng)過(guò)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(lái)了。這種工具名叫“翻車(chē)”。他又進(jìn)行了多次試驗(yàn)，證明翻車(chē)能夠把河水提上坡地，非常管用。據(jù)史書(shū)記載，馬鈞制造的翻車(chē)，能夠“灌水自覆，更人更出”。就是說(shuō)，翻車(chē)能夠?qū)⒑铀紊习秮?lái)，自動(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(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，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(chē)，一直流傳了下來(lái)。因?yàn)榉?chē)內(nèi)用來(lái)刮水的木板葉，是一節(jié)一節(jié)地連接起來(lái)的，好像龍骨一樣，所以也稱(chēng)為“龍骨水車(chē)”，簡(jiǎn)稱(chēng)水車(chē)。又因?yàn)樗僮鲿r(shí)是用雙腳踩動(dòng)，所以又叫做踏車(chē)。雖然馬鈞發(fā)明的翻車(chē)原樣，沒(méi)有保留下來(lái)，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(shū)》和明代徐光啟的著作《農(nóng)政全書(shū)》中，都記述了馬鈞創(chuàng)制翻車(chē)之事。根據(jù)這兩部書(shū)中的記載，可以知道翻車(chē)的構(gòu)造。它的車(chē)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(lái)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(lái)，于是河水就沿著槽內(nèi)的行道板被刮上岸來(lái)了。王楨贊嘆說(shuō)：“水具中機(jī)械巧捷，惟此為最?！睂?duì)于翻車(chē)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(guò)一次激烈的爭(zhēng)論。爭(zhēng)論的主要問(wèn)題是古代究竟有沒(méi)有指南車(chē)。

傳說(shuō)我國(guó)上古時(shí)代，黃帝在同蚩尤作戰(zhàn)時(shí)，曾使用過(guò)指南車(chē)，辨明方向。西周時(shí)，周公也制作過(guò)指南車(chē)，但是沒(méi)有流傳下來(lái)。馬鈞對(duì)這種指南車(chē)非常有興趣，很想將它制造出來(lái)。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(shuō)古代根本就沒(méi)有指南車(chē)，不過(guò)是傳說(shuō)而已，不足為憑。馬鈞卻說(shuō)：“古代很可能是有指南車(chē)的，只是后來(lái)沒(méi)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(jiàn)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(lái)稱(chēng)東西的輕重。如果連輕重都沒(méi)有弄準(zhǔn)確，又怎么能夠制造出模型來(lái)呢?”馬鈞聽(tīng)后非常生氣，不愿意再同他們爭(zhēng)論下去了，便說(shuō)：“空口爭(zhēng)辯毫無(wú)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(chē)。馬鈞夜以繼日地苦心鉆研，過(guò)了一段時(shí)間，終于把指南車(chē)制造成功了。這輛指南車(chē)在實(shí)際表演中，真是靈巧極了。無(wú)論駕車(chē)的人將它向東南西北哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)子上站立著的木人始終手指南方。其中巧妙之處，簡(jiǎn)直無(wú)法用語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。人們交口稱(chēng)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(chē)也稱(chēng)司南車(chē)，是用來(lái)指示方向的兩輪車(chē)。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(chē)，既沒(méi)有實(shí)物保存和流傳下來(lái)，它的制造方法也沒(méi)有記載。因此，歷代都曾有人進(jìn)行過(guò)研究制造。特別是宋代的燕肅，在重新制作指南車(chē)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(chē)的記載，我們可以推知，這種指南車(chē)的結(jié)構(gòu)，同馬鈞所制造的指南車(chē)，可能大致上差不多。

除了指南車(chē)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(chē)”，也可稱(chēng)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(shuō)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(chēng)為“連弩”。據(jù)說(shuō)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(méi)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(lái)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(guò)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(guò)程中，馬鈞曾在車(chē)輪上懸掛幾十個(gè)磚頭瓦塊做過(guò)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(lái)說(shuō)，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?，經(jīng)過(guò)馬鈞的巧妙構(gòu)思和制作，木偶卻能夠活動(dòng)起來(lái)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(lái)。在召見(jiàn)馬鈞時(shí)，魏明帝問(wèn)他：“你能夠使這些木偶自己動(dòng)起來(lái)嗎?”馬鈞回答道：“能!”魏明帝又問(wèn)：“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(guò)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(guò)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(kāi)始表演起來(lái)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(kāi)心。

馬鈞創(chuàng)制的這種有趣的活動(dòng)木偶，被人們稱(chēng)之為“水轉(zhuǎn)百戲”?；顒?dòng)木偶的制作，不僅給人們?cè)鎏砹藲g樂(lè)，豐富了人們的文化生活，尤其值得稱(chēng)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。