中國古代造船術(shù)的五大發(fā)明中國科技史概論論文

1、中國古代造船術(shù)的“五大發(fā)明”方燕兒 Pb04204026我出生在四面是海的舟山群島上， 聽著悠長的船笛長大。 記得兒少時， 最喜 歡迎著咸咸的海風， 漫步在?？恐慌排糯坏拇a頭。 望著各式各樣的船， 心里 充滿好奇與驚喜在茫茫大海上，古代的船又是如何承受著巨大的重量，卻 依舊能夠航行自如從不迷失方向？古人們在造船術(shù)上到底創(chuàng)造了哪些偉大的發(fā) 明？至今我乘船經(jīng)歷不下百余次，也踏上過不少種類的甲板木制的漁船， 普通的客船，雄偉的軍艦而那份好奇也隨之越加強烈，于是我?guī)е欠莺闷?去尋求那個跨越歷史的答案。我國幅員遼闊， 海洋國土面積約 300 萬平方公里， 綿長曲折的海岸線由東向 南延伸， 大陸岸線

2、 1.8 萬公里， 島嶼岸線 1.4 萬公里。我國的版圖由于海域的加 入而增加三分之一，因此我國不僅是一個大陸國家，也是一個海洋國家。自古以來我國海上航運事業(yè)就很發(fā)達， 海上絲綢之路、 鄭和七次下西洋等都 充分說明了這一點。 考古資料表明， 河姆渡文化等新石器時代的先民是發(fā)明舟楫 和征服海洋的先軀， 河姆渡遺址第三、 第四文化層出土六只木槳， 并采集到夾碳 陶舟模型兩件。 1 這說明距今大約 7000年前，中國的先民已經(jīng)開始了水上活動。中國航海事業(yè)的繁榮顯然離不開古代造船術(shù)上的發(fā)明， 其中很重要的發(fā)明創(chuàng) 造便是櫓、船尾舵、多桅多帆、指南針和水密艙壁技術(shù)，這“五大發(fā)明”使得延 綿不絕的中華造船術(shù)

3、曾領(lǐng)先于世界，并且對世界造船史做出了巨大貢獻。櫓“在旁曰櫓。櫓，膂也。用膂力然后舟行也。 ” 這段記載出自東漢劉熙的 釋 名2 ，由此可推斷櫓的出現(xiàn)最晚是在漢代。早期的櫓被設(shè)在船舷兩側(cè)，而現(xiàn)今 一些小船上的櫓幾乎都在船尾。櫓，與槳相比較具有更高的效率。槳在使用時要用手劃，屬于間歇做功，而 櫓則是左右連續(xù)不斷地搖， 屬于不間歇地做功。 櫓對舟船推進是連續(xù)的， 這在推 進工具里是一次根本性改革。 櫓是縱向布置， 當左右搖動櫓柄時， 櫓板則在水中 以較小的攻角滑動。 由于攻角小，滑動很省力， 但卻能產(chǎn)生較大的升力推船前進， 這是櫓被稱為高效推進器的根本原因。此外櫓具有操縱和控制船舶航向的能力， 所以

4、從它出現(xiàn)以后， 無論在內(nèi)河還 是沿海，都得到廣泛應(yīng)用。 盡管風帆的使用使櫓的推進功能失去了意義， 但櫓在 帆船上仍被作為一種輔助工具與風帆長期并存。 遠洋船只進入無風地帶時仍舊要 依靠櫓，進出港口的大船也靠櫓控制進退和方向。櫓是中國對世界造船術(shù)的重要貢獻之一， 其高效連續(xù)推進及操縱船舶回轉(zhuǎn)的功能，一直為科技史學(xué)者所稱道。 現(xiàn)代廣為應(yīng)用的螺旋槳推進器， 其不間歇作轉(zhuǎn)動的葉片， 實際上也和在水中滑動的櫓板相似， 槳葉的葉片也具有阻力小而升力大的優(yōu)點。螺旋槳的發(fā)明和改進，雖不能說源于櫓，但其作用原理是一致的。 3船尾舵在我國古代航運開始的階段， 是用篙和槳來控制船航行方向的。 由于帆的發(fā) 明和航海事

5、業(yè)的發(fā)展，航行范圍擴大到深水域，篙失去了作用。同時，隨著船體 的增大，槳的數(shù)目增多， 使得槳無法負擔起推進船舶及控制方向的雙重職能。 于 是古人們就把槳按職能分為兩種： 一種負責劃行， 起船的推動作用； 一種則負責 制導(dǎo)方向，被稱為舵槳，后來槳的位置又從船舷移至船尾，成為尾槳，由此便演 變出船尾舵來。我國已知的最早的船尾舵是漢代陶船明器上的船尾舵。 1955 年，在廣州近 郊的東漢墓中出土一件陶船明器， 其船尾有一個呈不規(guī)則四方形的舵， 比近代的 舵稍長，采用十字結(jié)構(gòu)固定舵桿，舵葉上有一孔，是用來安裝舵把的。從這件歷 史遺物上可以明顯地看出由“梢”發(fā)展成舵的跡象，它標志著船尾舵的出現(xiàn)。由 此可

6、以看出，我國船尾舵的發(fā)明時間最遲不晚于東漢。同西方相比較，我國的船尾舵出現(xiàn)早了約四個世紀。 經(jīng)過船工們的不斷改進， 船尾舵逐步發(fā)展起來，甚至有了正舵、副舵和三副舵。兩千多年來，舵的形式在 不斷改變和創(chuàng)新。 早期的舵從船尾伸出， 形成一個較長的凸出， 既不美觀也不方 便。于是古人們想出了將舵垂直插入水中的方法， 這種舵被稱為垂直舵。 又由于 內(nèi)河航道常常深淺不一， 為了方便行駛， 便產(chǎn)生了升降舵， 當船駛?cè)霚\灘或者靠 岸時，可以把舵吊起，以防觸底折斷。此外，唐宋時期還發(fā)明了平衡舵，方法是 把一部分舵面積分布在舵柱的前方，縮短了舵壓中心與舵軸的距離 , 從而減少了 轉(zhuǎn)舵的力矩，使得操縱更為輕便。

7、為使得轉(zhuǎn)舵變得省力， 大約在公元 11-12世紀， 我國的勞動人民在舵上穿了許多孔，發(fā)明了多孔舵，以此來減少在水中的阻力。船尾舵最先是在我國發(fā)明和使用的，直到公元 10 世紀左右，舵才傳入阿拉 伯地區(qū)，至于歐洲，大概是 12 世紀十字軍第二次遠征時才引入的。不僅如此， 宋代的平衡舵直到 18世紀才被西方使用， 而開孔舵大約是在 1901年才傳到歐洲。 由此可見，中國古代造船術(shù)在這方面領(lǐng)先了西方好幾百年。多桅多帆“隨風張幔曰帆，帆，泛也，使舟疾泛泛然也。” 2 這段記載源自東漢劉熙 的釋名。由此可知，我國最遲在東漢就已使用了布帆。雖然比國外稍晚，但 有船尾舵與之相配合，加上中國風帆自身的特點使得

8、中國的帆船領(lǐng)先于世界。多桅多帆是我國在帆使用上的一個重大創(chuàng)新。 這種方法使船在獲得大推進力 和高航速的同時， 避免了桅過份高的問題， 以保證船的穩(wěn)定性與安全性。 三國時 期的海船就開始采用多帆， 有三帆、 四帆甚至七帆。 多帆交錯布置不僅提高了風 帆效率，而且帆多風壓中心低， 并使船體受力較為均勻， 有利于增強船體的強度。多根桅桿前后錯位配置和主桅桿向船尾方向傾斜等先進技術(shù)， 我國在公元 3 世紀就廣泛采用。在歐洲直到 15世紀才擁有三桅帆船， 19 世紀才采用桅桿錯位 和主桅后傾。 此外，我國風帆主要形式之一是采用多根橫衍支撐、 配置復(fù)雜的帆 索操縱的翼面型風帆， 它巧妙利用了各個方向的風力

9、產(chǎn)生更高效率的推動力， 這 一原理在現(xiàn)代賽艇的風帆設(shè)計仍在使用， 而西方船舶從未采用過這種高效率的風 帆?？梢哉f，在古代我國的風帆設(shè)備是世界上最先進的。航海上的指南針應(yīng)用指南針是中國古代四大發(fā)明之一， 起源甚早。公元前 4 世紀到前 3 世紀出現(xiàn) 的司南，但只限于在陸上應(yīng)用。成書于 1041 年的武經(jīng)總要（北宋 ?曾公亮撰） 中，所記的指南魚可以在車、船上應(yīng)用。成書于 1085 年的夢溪筆談（北宋 ? 沈括撰）中記載指南針的 4 種裝置方法：水浮、指爪、碗唇和縷懸，沈括認為縷 懸為最善， 但后世廣為應(yīng)用的則是水浮法。 指南魚和指南針水浮法的出現(xiàn)， 為指 南針在航海上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 412 世

10、紀之初，中國在世界上最早使用指南針導(dǎo)航，比西方早了兩個世紀 北宋宣和元年（公元 1119 年），朱彧所著的萍洲可談記述了中國海船在海上 航行時的情形，“舟師（船老大）識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦（天空陰 暗）觀指南針”，這是世界上將指南針用于航海的最早記載。類似的記載在宣和 五年（公元 1123 年）徐兢出使朝鮮回國后所著宣和奉使高麗圖經(jīng)中也有， “惟視星斗前邁， 若晦暝則用指南浮針， 以揆南北”。 說的是夜晚在海上航行注 意看星斗辨方向而前進， 如果天陰晦不晴可用指南浮針來決定南北方向。 這兩條 記載比公元 1180 年英國的奈開姆記載要早七八十年。從中也可以看出，海船使 用的是水浮羅盤

11、。明代鞏珍的西洋番國志中更有明確記載， “皆斵木為盤， 書刻干支之字，浮針于水，指向行舟” 。航海羅盤上定有二十四向， 二十四向在我國漢代時就有記載， 北宋沈括的地 理圖上也用到了二十四向。 把羅盤三百六十度分為二十四等分， 每相隔十五度為 一向，也叫正針，但在實際使用時還用到縫針，縫針是指兩正針夾縫間的一向， 因此航海羅盤就有了四十八向。 大約在南宋時已開始使用四十八向， 四十八向每 向間隔是七度三十分， 這要比西方的三十二向羅盤在定向時精確得多。 因此，三 十二向羅盤的知識雖在明末從西方傳進來， 但是我國航海家一直沿用我國固有的 航海羅盤。 5將指南針應(yīng)用于航海開創(chuàng)了航海事業(yè)的新紀元， 使

12、得人們無論身處大海的哪 一處，無論天氣如何都可以辨別方向， 在一定程度上不受制于時空， 獲得了在茫 茫大海上航行的自由。水密隔艙水密隔艙是中國在造船業(yè)上的又一項偉大發(fā)明， 即用隔板把船體嚴密分隔成 若干個互不連通的艙室以增強船的結(jié)構(gòu)。 這樣，船只在航行途中， 即使遇到一艙、 兩艙破損情況， 也可保證僅限于這一艙兩艙進水， 而不致全船沉沒， 從而大大提 高了船舶的抗風浪和抗沉性能。依據(jù)義熙起居注所記，晉代農(nóng)民起義軍領(lǐng)袖盧循于義熙年間（公元 405 年 -418 年）曾造八槽艦，這被認為是擁有八個水密隔艙的戰(zhàn)船，雖然還沒有得 到確切的證明，但當時的確已具備了制造水密隔艙的條件。 1960 年，江蘇

13、揚州 出土的唐代木船就設(shè)置有水密隔艙，這是世界上目前所發(fā)現(xiàn)的最早的水密隔艙。宋元時期，我國船舶已普遍設(shè)置了水密隔艙，大船內(nèi)隔有數(shù)艙乃至數(shù)十艙， 且那時我國船舶的水密隔艙蜚聲中外，而西方船只直至公元 18 世紀才應(yīng)用水密 隔艙技術(shù)。 近代鋼船的水密艙壁周圍角鋼的鉚焊方法， 從功用到鉚焊部位都與古 船工藝極為一致。結(jié)語 造船術(shù)的“五大發(fā)明”不僅在中國古代的航海事業(yè)上起了十分重要的作用， 也為現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。 時至今日， 許多古代造船技術(shù)和航 海技術(shù)仍被廣泛沿用，現(xiàn)在世界上的運輸船舶和戰(zhàn)艦幾乎無一例外的使用尾舵、 羅盤針以及水密艙壁技術(shù)。李約瑟（Joseph Needham,1900-1995）曾經(jīng)說到，“中國的這些發(fā)明和發(fā)現(xiàn) 往往遠超過同時代的歐洲” ，“在 3 到 13 世紀之間保持了一個西方所望塵莫及的 科學(xué)知識水平”。 我們可從中國發(fā)明的櫓、舵、駛風等先進技術(shù)上，看到其論斷 的公允性。美國科技史學(xué)家羅伯特 .K.G. 坦普爾在西方受惠于中國 序言中寫道，“如 果沒有從中國引進船尾舵、 指南針、多重桅桿等先進航海和導(dǎo)航技術(shù)， 歐洲絕不 會有導(dǎo)致地理大發(fā)現(xiàn)的航行， 哥倫布也不可能遠航到美洲， 歐洲人也不可能