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水磨与水力机械转动的传奇
古代城市的繁华
就是隆隆转动的水墨日复一日磨出来的
大家好
欢迎来到世界历史必读精选
今天给大家带来水磨与水力机械转动的传奇
我是委婉的鱼子酱
本期素材来自全历史
一个小工具改变世界
就是水墨在历史上的真实写照
这个看似寻常又古老的机械
藏着不少历史的秘密
水墨
用流水推动水轮产生动力
并将其用于研磨
滚动或捶打的装置
虽然今天人们对于水墨已经屡见不鲜
然而在工业革命之前
这种水利机械无疑是顶尖科技之一
而更令人匪夷所思的是
这一项发明竟然一前一后
几乎同时出现在欧亚大陆的东西两端
这究竟是怎么回事呢
汉朝人桓谭在谈到伏羲发明楚旧的时候曾说过
后人更进一步
用畜力和水力来带动楚旧
此外
同一时期的杜师也发明了一种利用水力鼓动风香的技械
虽然相关记载都语焉不详
但他们表明当时的中国已经掌握了一定的水墨技术
注意
这里定义的水墨比通常的中文含义宽泛一些
比他们略早的希腊地理学家斯特拉波记录说
本都王朝米特里达提六世的王宫旁边就有水墨
本都王国是一个位于黑海南岸的希腊化国家
他在米特里答提六世统治末期被古罗马征服了
古罗马不仅征服了众多希腊化国家
同时也继承了希腊文化
曾经为凯撒效力的维特鲁威写了一本书
叫做建筑实书
这是西方古典时代遗留下来的唯一一部建筑学专著
同时也是一部影响巨大的经典名作
它在书中第十卷比较详细的描述了水墨的原理和工艺
总而言之
东西双方使用水墨的时间相隔这么近
让人不敢相信是各自独立发明的
从上面的历史记载来看
希腊人和罗马人比汉朝人提早几十年使用水墨
而且他们对水墨的阐述比较详细
同时期的汉朝人只有寥寥几笔
这些证据表明
水墨可能是希腊
罗马人发明的
它随着丝绸之路传到了中国
那么水墨究竟有什么神奇之处
值得丝绸之路沿线的民族竞相模仿
制造水墨的技术门槛又到底如何
接下来让我们一探究竟
想要制作出一台水墨
首先要有水轮
这是一种带有叶片的轮子
专业术语叫做转子
水流可以轻易的推动它
轮子中央固定着一根轴
水轮转动产生的动力就靠它传递出去
有了动力
怎么将其利用
用来研磨
滚动或捶打呢
光有轴不行
光靠靠齿轮
齿轮是一种很常见的机械零件
两个齿轮互相咬合就可以用来传递动能
由于它传动效率高
传动比准确
功率范围大
所以广泛应用于现代工业生产
别看他这么现代
其实早在公元前四世纪
中国人和希腊人就开始使用齿轮了
这也是汉朝人可以很容易的仿制水墨的重要原因
仔细观察维特鲁威水墨的模型和水利锯大理石示意图就会发现
水墨做工的原理一点也不难理解
两个齿轮
一个固定在水轮的轴上
另一个带动把手做圆周运动
最终带动锯子做往复运动
也就是锯大理石图中的锯子完全可以替代成环痰的楚旧和杜氏的风箱
因为处旧和封箱也是做往复运动
当然
由于处旧不是做水平方向的往复运动
所以这台设备还需要做一点调整
如果需要研磨的话
例如磨面
调整就会更大
例如清明上河图中带动石墨的是数轴水轮
这和常见的水轮略有差别
需要控制水流冲击某一侧的叶片
从而产生动力
它的特点是省略了复杂的齿轮系统
直接带动石墨转动
缺点是需要较高的水流速度
并且只能带动直径相对较小的石墨
维特鲁威水墨则通过专门的齿轮系统克服了这些缺点
天工开物中的水墨也是如此
千万不要小瞧了这种工具
水墨不仅可以研磨
滚动或捶打
稍加简化还能成为水车
水车需要增加给水装置
如竹筒
却不需要轴和齿轮来传动
中国把这种装有竹筒的水车叫做筒车
筒车要从河流中抽水
只需要依靠流水推动
但如果要从平静的湖面抽水
就需要依靠人力
畜力等驱动
水车也同样在西方出现
维特鲁威还在书中有过介绍
通过上面的例子可以看出
水墨的用途非常广
包括食品加工
木材加工
金属加工等
其中以食品加工最为常见
中世纪的英格兰在一零八六年时就至少有五千六百二十四个水墨
到一三零零年左右
这个数字已经上升到了一万到一万五千之间
而英格兰领土面积大约是十三万平方公里
这就是说
大约每十平方公里就有一个水墨
密度相当之大
中国方面虽然没有确切的数字记载
但可以肯定的是
自隋唐以来
水墨就已经开始普及了
回顾历史
公元一世纪之后
中西双方的水利机械发展就从同一起跑线上开始了比拼
最终率先实现质的飞跃的是西方人
蒸汽机的改良标志着工业革命的开始
从此以后
能源利用方式不断升级
比如水利发电
虽然同样是利用水能
但其效率比起水墨真是一个天上一个地下
因此二十世纪以来
水墨逐渐丧失了商用价值
只剩下观赏价值