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中国古代造船科技成就——辉煌的“六大发明”——中国水运网

          2007年是我国造船工业进入世界前三强后持续兴旺的一年,在中国造船业整体进入世界造船大国的今天,造船、航海和海洋界学者也在进行着深刻的思考:在船舶建造标准日益国际化的趋势下,如何弘扬我们中华造船的辉煌科技成就与悠久历史文化?曾经对世界舟船史进程做出重大贡献的中国,如何传承中华海洋文明?而这种弘扬、传承又对祖国的船舶工业和社会发展有什么现实意义?
  为此,中国造船工程学会科技咨询工作委员会副主任、北京郑和下西洋研究会名誉理事长郑明,与多年跟踪研究舰船技术发展动态的船舶工程研究员、现任《舰船知识》杂志社副社长田小川合作抛砖引玉推出此文,就中国在古代造船科技上的重大发明进行了探讨。 ——编者

骄傲——“六大发明”  勾勒完整的系统工程概念

    我国是世界上为数不多的拥有18000千米海岸线的海洋大国。仅从科技发展角度,源远流长的中华帆船与航海科技在世界上曾长期处于领先地位。
  就如同在其他领域中的发明创造一样,在我们的中华帆船上,凝聚了中华民族古代先人的智慧。比如:船尾舵、长橹、水密隔壁、强力多层甲板、船楼、首尾高翘尖底圆舭线型、无牵索桅杆、平衡硬式纵帆、桨轮、木爪石碇、船用辘轱、绞棍、绞车、船用指南针、罗盘和船载火铳铜炮等等,都是当时船舶建造和航海技术的重大发明创造;还有铁钉连接、钉锔加固、拚接榫构、麻絮桐油蛎灰木念缝、船底涂漆、坞渠船台修造船、模型放样等造船工艺;更有纵向龙骨、大拉、浮翅板、梗水木、首尾通水舱、土石压载等改善船舶结构与性能的技术改革创新措施都是中华民族先辈们的贡献。从中选择几项突出领先的科技发明是非常有条件、有资格的,而且还是实事求是、留有余地的。[NextPage]
  尽管目前许多看法并没有权威定论,但海内外学者比较公认中国有几项发展确实领先,参见下表。


    
    建议可把“壁、橹、轮、舵、针、铳”作为“中国古代造船科技的六大发明”(六大发明在明代郑和下西洋的宝船被集成采用,可参见陈列于中国国家博物馆的大型船模)。而且,这六大发明涵盖了舟船的船体结构、推进动力、操纵系统、导航设备和舰载热兵器,形成古代造船、航海、水战体系中领先的关键技术,说明中华民族自古以来在舟船科技发展中就建立有完整的系统工程概念。[NextPage]

期待——抛砖引玉  以期推动学术研究

    通观中国有关船史论著,提出以上所归纳的六项发明,当然不能说是绝对的合适、合理。对此,中外学者的观点不尽相同,目前也没有专著未正面系统地提出“造船科技发明”的概念。我们抛砖引玉地提出一个简练的概念,希望通过讨论、甚至学术争论引起广大公众、特别是青少年朋友的重视,以推动学术研究,促进历史考证。
  例如,对帆的发明究竟哪国贡献最大的问题便是各说其词,有人说埃及可能最早,在公元之前3100年左右已发明风帆,创建了单桅帆舶,但经过考证古埃及的帆是“软帆”。王冠倬先生认为:我国最迟在春秋战国时代(相当于公元前8-3世纪)已使用风帆,因为有出土的侧身人像钮铜錞于及珠海的岩画船图为证,都是有桅有帆的。看来虽出现得晚,却比起古埃及、腓尼基、罗马、希腊等西方国家都沿用软帆是迥然不同。
  而中华帆最有特色的有三点:一是硬帆,即带多道竹木撑条的竹蓬或布帆,利于保持受风面积,增加帆蓬强度,帆面有破损仍可使用;二是平衡帆,即帆蓬上的风压中心接近转帆的支点——桅杆,使转帆操作省力;三是纵帆,即帆蓬可以转到接近船的首尾线(即纵向位置)以利于横风、偏逆风下戗风航行;四是张挂帆采用升降式,升帆较重费力,但收帆时只要放松吊帆索,避免暴风前水手爬高收帆的危险。
    那么硬式平衡纵帆是否列在我们的重大发明之中呢?还有美国科技史学家推崇的中华多重桅杆技术又是与西方桅椼结构不同的,是否也可列入重大发明呢?诸如此类,当前争论较多,还需要通过严格的考证,逐步确定技术发明的国家与民族归属,但是深入研讨之后,可进一步认知我们的祖先为世界船舶科技发展做出过哪些重大贡献,再来充实“中国舟船文化”内涵。[NextPage]

遗憾——中华舟船文明 不该门庭冷清

       有一些材料表明,不但“非专业”的人士不太了解我国的舟船文明,甚至造船、航运的“业内人士”也都不够了解、也不注意宣传祖国民族的造船历史。我们见过一份业内报纸,在报道中国“航海日”永久性标志诞生的版面上,显赫位置配发的竟是一幅西洋帆船的图片。反映重大海事历史体裁的艺术作品是少而又少,这是为什么呢?
  在国外,大多数描述世界航海、造船历史的出版物当中,对中华传统造船技术普遍是贬低忽视的态度。如日本翻译美国出版的《16世纪的帆船》一书中,涵盖了14~18世纪的海史、船史,却未涉及15世纪明朝郑和下西洋的壮举。而俄罗斯新近出版的《世界海军史》当中,也未涉及中国,却对日本在对马海战打败俄军的舰船不敢不提。
        因此,面对历史,我们既不应夜郎自大,但更不能妄自菲薄。希望能够以此文作为开篇,争取达到以下四个目的:正确认知中国作为造船古国所曾拥有的领先造船科技创新成果;恰当评价中国作为作为造船古国在世界造船科技历史上的地位与影响;科学理解中国迈向造船大国的历史渊源和必然性;激励当代中国人民建设造船强国的创新意识和奋斗精神。更希望与船舶有关的同志们在工作中或工作之余,投入一些时间和精力,开展科学普及工作,弘扬中华舟船悠久的历史文化,传承中华海洋文明,增强中华民族海洋意识。
  现在,我国的造船行业已经跻身于世界造船大国的行列,在新世纪高新技术不断涌现的时候,如何既不断提高船舶的科技含量、提高工业化、信息化的程度,又能够发扬光大我们悠久、优秀中华舟船文明,保护世界海洋文明的多样性,这是一个大任务、大课题,还需要你、我、他,需要更多的人一起努力。[NextPage]


隋炀帝龙舟巡游想象图。


宋船中的水密舱壁。[NextPage]


1955年广州出土的东汉墓中陶制船模,是现存世界上最早的有舵船的模型。[NextPage]

壁——至今仍是船体结构重要部分
  壁,是用横隔舱板将船舱分隔为互不相通的一个一个舱区。顿贺教授考证认为晋代东南沿海义军首先采用了有水密隔壁的八槽船。它有三大公认的优点:第一,密封作用。一两个船舱破损进水,水也不会流到其他船舱,增加了航行的安全性。第二,方便货物分类装卸和管理。第三,隔舱板与船壳板紧密钉合,增加了船整体的横向强度。
  水密隔壁发明以后,不仅在中国传播,也被来访的许多外国人学习掌握。一般认为18世纪传入欧洲后得到更广泛应用,水密隔壁结构,至今仍是船体结构中的重要组成部分。

橹——启发了螺旋桨的发明
  橹则是一种推进装置,在汉代,橹作为推进技术已得到正式认可。橹安装在船尾或船舷的橹檐上,运动轨迹有点像鱼儿摆尾,由于摇橹的过程橹叶改变攻角却始终不出水面,可连续做功,而且橹的支点位于橹的近中点处,摇橹时较省力,所以古人有“一橹三桨”的说法。
  实际上橹不仅可以提供船前进的动力,而且可以操纵船的方向。西方也有人认为螺旋桨的发明,与受到中国人使用橹的启发有关。

轮——现代轮船的始祖
  轮,就是以轮代替桨,利用人力脚踏转动轮子,推动船的前进,这种船叫做“车船”。顿贺教授认为车轮舟最早出现在公元417年的晋代,一般认为桨轮发明并实用于唐代,因为唐曹王李皋二轮车轮轲图正式流传至今。随后,南宋时大量应用于水战。车船由桨楫的间歇推进方式,跨进到桨轮运转的连续推进方式,由仅用臂力到兼用腿力,是中国在世界造船史上的又一大贡献,领先西方约有千年左右,现在已是人们公认的现代轮船的始祖。

舵——使水手能轻松控制航向
  1955年广州出土的东汉墓中陶制船模已有尾舵,证明中国至少在汉代(公元1-2世纪)已发明船尾舵。舵的原理是通过舵面与舵柄的杠杆关系、舵面与船的转动中心的杠杆关系,十分轻易地使庞大的船体转向自如。杨槱院士认为中国帆船的方艉出艄结构给尾舵的设置带来方便,说明古代船总体设计也是讲究的。而且中国帆船普遍应用升降舵既适应航区水深提高舵效,防止搁浅,又有深插入水下的纵向木板可减少船舶横漂和摇摆是重要特色。
  船尾舵的出现,在船舶发展史上是一件重大意义的事,这项技术大约在公元10世纪传入阿拉伯地区,12世纪传入欧洲。

针——让地理大发现成为可能
    “针”是船用司南,或称船用罗经。一般认为船用指南针最早用于晋代,广泛应用于宋代。后来,人们又将不同航行地点之间的指南针针位连成线图,称之为“针路”,作为航行的依据。
  大约在公元13世纪初,阿拉伯人使用了中国的罗盘,然后再传到欧洲。美国科技史学家罗伯特·K·G·坦普尔在1986年曾出版《中国:发明和发现》一书,序言中写道:“如果没有从中国引进船艉舵、指南针、多重桅杆等改进航海和导航的技术,欧洲绝不会有导致地理大发现的航行,哥伦布也不可能远航到美洲,欧洲人也就不可能建立那些殖民帝国。”这个论断是比较客观求实的。

铳——彰显船舶科技综合性、系统性
  铳是火铳铜炮,此处特指最早的舰载火炮。火铳是中国元朝前期发明的,明朝大量使用的重要火器,属于重型热兵器。早在1372年(洪武五年),朱元璋的起义军部队就建造了名为“碗口铳”的火炮来装备他的水军战船。文献记载和出土实物都证实,中国军队是世界上最早装备和使用火铳的军队,比西方至少领先百余年。对于船舶这个综合系统工程来说,火铳在船上使用,铳的座架要适合发扬火力,又不影响木船结构,都是显示科技进步的关键。因此,把铳列为六大造船科技发明更突显船舶科技本身的综合性与系统性。

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