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第44章 科技发明(3)

自唐朝到明初七百多年间,在中国历史上完成了对玻璃从奇珍异宝到普通物体的看法的根本转变。清末,山东博山玻璃工厂林立,为全国玻璃生产的中心。民国初年,湖南省的玻璃制造业也渐渐发达起来,有300多个工厂,江苏最盛时期也有200多家工厂。

古代是如何制糖的

糖在人们日常生活中占有很重要的位置,我国制糖历史悠久,它是我国劳动人民长期积累经验的结果。

我国最早的糖,除蜜糖外,主要是麦芽糖。麦芽糖在古代又名“饧”、“饴”等。一般说来,植物种子在发芽时产生的糖化酵素可以把淀粉水解成麦芽糖。中国早在3000年前就知道用麦芽来制造麦芽糖了。远在西周至春秋时代,人们就开始做蜜饯了。战国时代,我国人民已用饴糖来调制食饼了。

北魏贾思勰《齐民要术》中详细记载了制作麦芽糖的方法,其工序从发芽、浸米、蒸米、糖化、过滤、煮饴、搅拌到加工,已与现代的制饴过程大致相同。

到明朝时期,人们巧妙地用各种方法把麦芽糖做成美味食品,多得难以一一列举,并且出现了更为详细的制饴记载。

我国用甘蔗制糖的历史也很久。甘蔗产于南方,从战国至汉末,已种甘蔗,并喝其浆汁。汉朝,人们已经能用蔗浆熬制的糖膏塑成各种动物的形状,虽产品仍较低级,但较之战国时代人们食用蔗浆,已是一个很大的进步。不过这还不是白砂糖,从东汉到唐初,我国蔗糖质量并不好,唐太宗派人赴印度摩揭陀国学习制糖技术,引进新的制糖法,从此,我国的蔗糖生产才进入一个新阶段。

据《唐会要》记载,白糖生产是从唐代开始的。明代宋应星《天工开物》有手工制糖的详细记载,这种手工制糖的方法,一直沿用到新中国建立前。

用甜菜制糖,l8世纪始于欧洲。清末,我国东北地区开始用甜菜制糖。

煤的发现与使用

我国发现煤的历史很早,明代中叶以前的古代文献有关于煤的大量记载,但那时不叫“煤”,而称“石涅”、“石炭”。《山海经》里曾提到,“女床之山其阴多石涅”,可见作为矿物的煤,最迟在战国时期人们就已经发现了。

最迟在西汉时期,人们已经掌握了煤矿的开采和煤的使用了,这在史籍中已有明确记载,如《史记·外戚世家》:窦太后“弟曰窦广国,字少君。……为其主人入山作炭,寒卧岸下百余人,岸崩,尽压杀卧者,少君独得脱”。“作炭”就是开采“石炭”。

经考古发现,我国基本上在西汉时期已开始利用煤来冶铁了。在河南巩县铁生沟西汉冶铁遗址曾发现燃烧过的煤块。这一重要发现,说明西汉已用煤开始作为炼铁的燃料。

到了隋朝,煤在民间已经通用。元朝时,“石炭”就被称为“煤炭”了。在明末清初方以智的《物理小识》中,就已有关于焦炭的记载。在《戒庵漫笔》、《颜山杂记》、《会理州记》等书中,有关于炼焦的记载。焦炭是由煤干馏得到的,它保留了煤的长处,避免了煤的缺点。

古代怎样利用地下水

我国古籍中未见有“地下水”一词,但根据古文献记载和考古发掘证明,我们的祖先早在六七千年前就能利用地下水了。

相传我国人民在黄帝时代就懂得凿井取水了。浙江省余姚县河姆渡新石器时代遗址所发现的一口水井,是迄今我国发现最早的水井,这个竖井四壁有由四排木桩组成的方形桩木墙,排桩内顶套着一个方木框,以防排桩向里倾塌,反映出当时建井所采用的方法已相当科学,曾为后代广泛沿用。从尧时民歌中有“凿井而饮”的词句看,最早凿建水井的目的,主要是为了供人们饮水用。

据先秦文献《世本》记载:“汤旱,伊尹教民田头凿井以灌田。”在陕西沣西张家坡西周遗址中,发现8口水井,有的深达9米以上,形状有长方形和椭圆形。说明这个时候,人们已开始利用井水来灌溉农田了。

战国时期开凿水井就更加普遍。这个时期还出现了陶井,这标志着我国古代凿井技术又有新的创新。陶井井圈与井壁之间用土或碎陶片填实。施工方法与现代修建桥墩时采用的沉井法相似,这是施工技术的一个创造。此种水井除供饮用外,还供手工业用水。西汉以后,水井多为砖砌,井筒从下向上逐渐缩小,成梯形,井口较小,加盖,注意了安全卫生。

与凿建水井技术的不断提高相适应,提水用具也有逐步的改进和发展。起初是在绳索或长杆上系上汲水器具,放入井中提水,约在春秋时发明了用简单的杠杆器械的提水工具桔槔。之后,又有利用轮轴制成的辘轳和滑车提水工具的出现。

古代的冰箱

冰箱现已成为大多数家庭中一种不可缺少的电器。它的用途很广泛,不仅可以对食物进行保鲜,还可以运用到储存医药等方面,为人们带来了许多方便。

实际上,我国在古代就已有了“冰箱”。古时候,天气再热,不能热了天子。于是,宫殿里有了最初的“机器”。这种设备,采用的是冷水循环的方法,用扇轮转摇,产生风力将冷气送入殿中。同时,还利用机械将冷水送向屋顶,任其沿檐直下,形成人造水帘,激起凉气,以达到消暑之目的。

在古籍《周礼》中还提到过一种用来储存食物的“冰鉴”。这种“冰鉴”其实是一个盒子似的东西,内部是空的。只要把冰放在里面,然后把食物再放在冰的中间,就可以对食物起到防腐保鲜的作用了。这就是人类使用最早的冰箱。

此外,在古书《吴越春秋》上也曾记载:“勾践之出游也,休息食宿于冰厨。”这里所说的“冰厨”,就是古代人们专门用来储存食物的一间房子,是夏季供应饮食的地方。明代黄省曾的《鱼经》里曾写道:渔民常将一种鳓鱼“以冰养之”,运到远处,可以保持新鲜,谓之“冰鲜”。

这样看来,我国古代早已懂得利用冷藏来保存食物,防止食品腐败的技术。

水车是如何发明的

我国在先秦以前是没有水车的,那时,人们一遇天旱,就“抱甑而汲”,意思是抱着瓦罐到河边或井中取水浇田。后来,出现了“桔槔”,这有点像旧式打井水和灌溉用的“挑竿子”,一头挂汲水的桶,一头挂石头,利用杠杆力取水,这比“抱甑”取水算是进了一步。

中国正式记载中的水车,则大约到东汉时才产生。东汉末年灵帝时,命毕岚造“翻车”,已有轮轴槽板等基本装置。又有一说三国时魏人马均也有翻车的制造(《三国志·魏志》卷二九杜预传裴松之注。不论翻车究竟首创于何人之手,总之,从东汉到三国翻车正式的产生,可以视为中国水车成立的最早阶段。

马镫的发明

马镫被西方马文化研究界称为“中国靴子”,它是人类历史上一项具有划时代意义的发明。

中国东北方的草原地区,约在公元3世纪中叶到4世纪初的十六国时期,就已开始出现马镫。当时慕容鲜卑在中国东北地区建立的前燕政权正与高句丽互相争夺地盘,双方都很重视发展骑兵。由于慕容鲜卑与北方草原游牧地区的关系更为密切,便率先发明了木芯长直柄包铜皮的挂式马镫,从而使其骑兵的战斗力猛增。

其后,马镫也被高句丽人掌握和改造,并很快扩散到朝鲜半岛和日本,继而出现了窄踏板金属马镫,在欧亚大草原上广泛传播。在中国南方地区,约在公元4世纪也已出现了马镫。

马镫发明以后,战马更容易驾驭,人与马连接为一体,骑在马背上的人解放了双手,骑兵们可以在飞驰的战马上且驰且射,也可以在马背上左右大幅度摆动。

现在最早的马镫实物,发现于公元3世纪中叶到4世纪初的中国东北的鲜卑人活动区域,出土地点在辽宁省西部与内蒙古赤峰相接的北票市,这对马镫长24.5厘米,宽16.8厘米。

古代石油的发现与利用

石油的生产和应用早在汉代就有记载,据《汉书·地理志》记载,上郡高奴县(今陕西延长县),“有洧水,可燃”。这种可燃的洧水就是石油。

在宋代以前,石油并不称为“石油”,而是名叫石脂水、石漆、泥井油、火井油等。直到沈括在《梦溪笔谈》中,才第一次开始采用“石油”这个名称。

沈括于1080年在延州(今陕西延安)任官时,发现当地的很多人都携带罐子,到泉边去装盛同时流出的黝黑油状物,说是可以用来点灯。沈括觉得好奇,也装了些带回家去。

他在这些黑油中放入灯芯,然后将灯芯点燃,发现真的可以像豆油一样用来点灯照明。它烧出的黑烟凝聚成黑灰,还是最好用的写字的墨。沈括于是将这种泉中流出的油称为“石油”。“石油”之名即由此而来。

另据《元一统志》第542卷“延安路”条有如下记载:在延长县南迎河有凿开石油一井,其油可燃,兼治六畜疥癣,岁纳一百一拾斤。有人据此判断远在元代以前便有油井。由近代机器开采的第一口石油井是1878年清政府在台湾苗栗县出矿坑油田钻成,至今这两处油田仍在开采。

古代天然气的利用

天然气是指蕴藏在地层内的碳氢化合物可燃气体,其主要成分为甲烷。常与石油共生,储存于地下岩石缝隙、空洞中,由钻井开采而得。主要用作工业和民用燃料,或其他有机化合物原料。

我国是世界上最早发现、开发和利用天然气的国家。据《汉书·地理志》载:“西河郡,汉武帝元朔四年(公元前125年)置。鸿门有天封苑、火井祠,火从地出也。”西河郡鸿门县在今陕西神木县一带,“火井”即天然气。可见至迟在西汉我国就已开发了天然气。

我国最早利用天然气来煮盐,是西汉末年的“临邛火井”。“盆盖井上,煮水得盐”(晋·张华《博物志》)。东晋党琚《华阳国志》也述及监邛用井火煮盐的情形。

我国古代人民在开发利用天然气的过程中,积累了丰富的经验,并创造了小口深井钻凿法等先进技术。公元152年,在四川钻出了世界上第一口油井;1821年钻透1200米的地层,钻出了“自贡古今第一大火井”——号称“火井王”的“磨子井”。

古代的取火方式

在古代,有一种被称为“引火奴”的东西。据北宋初年陶谷的《清异录》记载,这种引火奴是用杉木条蘸上硫磺做成的,遇火即着,是引火的好材料。引火奴直到清朝末年才逐渐绝迹。光绪年间修成的《雄县乡土志》说:“城东二里日亚谷城村,居民多以熬硝或以硫磺蘸促灯为业。自火柴行,而此业渐歇矣。”这里所说的促灯就是引火奴一类引火用品。

古人常用的一套点火用具是火镰、火石、火绒。使用时,先打开火镰荷包的盖,取出火石和火绒。一般用左手拿住火石并将火绒压在火石与手指间,右手握住火镰的荷包,将镰刃对准火石猛击。这种击石的过程一般要重复几次,直到撞击的火星将火绒点燃为止。冒烟的火绒用嘴吹气可直接点烟,也可以引燃火纸或火绳等再使用。

古人还有其他的取火方式。如《韩非子》等书中谈到燧人氏钻木取火的传说。另外,古人还有一种取火工具称为“燧镜”,它是铜制的凹面镜,可以聚拢阳光以取火。

丝绸溯源

我国是着名的“丝绸之国”,是历史上第一个发明丝绸的国家。我国织造丝绸,历史非常悠久,最初用野蚕丝,后来改用家蚕丝。使用家蚕丝的时间,有据可查的,至少有5000多年。

据考证,商代时,人们不但会织平纹的很细的绢,而且还能织菱形方格的绢。周代人已经能够控制丝支的粗细,并能把丝加以捻紧,然后织成绉织物,说明了当时缫丝技术的高度发展。

我国从商代就有官办的丝绸作坊,周代的统治者设有专职的官吏管理丝织。到了汉代,在长安设有专供皇家纺织的“东西二织室”,并在河南、山东、四川等丝绸的产区设立国家的工官,给皇帝收集丝绸锦缎,统治者骄奢淫逸的生活,甚至连犬马都以锦为衣。隋唐以后,官办的丝织生产规模更大。

在很早的时候,丝绸就开始远销到西亚和欧非两洲,极受西方国家的欢迎。古代罗马和埃及都把中国的丝绸看做“光辉夺目”的珍品,以能穿着这种珍品为荣。

五大农书指的是哪些农业典籍

《汜胜之书》、《齐民要术》、《陈敷农书》、《王祯农书》和《农政全书》统称为中国古代五大农书。

《汜胜之书》的作者是西汉汜胜之,它是我国历史上最早的农业科学着作。这本书系统地介绍了北方旱地耕作技术和作物栽培技术,总结出了一种叫“区田法”的耕作方法,还有“穗选法”、“浸种法”等选种和育种方法等,奠定了传统农书中作物栽培总论和分论的基础。

《齐民要术》的作者是北魏贾思勰,该书是我国现存最早最完整的农业百科全书。全书共10卷,92篇,11万多字。该书对农、林、牧、副、渔等多方面都有详尽的论述,既反映了当时中国农业的先进水平,也对推动后世农业科学和农业生产发展奠定了基础。

《陈敷农书》的作者是宋代陈敷,该书是我国古代(第一部)谈论水稻栽培种植方法的农书。书中包括水稻种植、耕牛饲养和种桑养蚕等方面的内容,体系完整,见解精辟。陈敷自耕自种,刻苦钻研,终于在74岁时写完这部着作,对古代的农业生产作出了巨大贡献。

《王祯农书》的作者是元代王祯,全书共36卷,136000多字,《王祯农书》可分为三部分:“农桑通诀”、“百谷谱”、“农器图谱”。书中对南、北方农业生产作了全面的论述,是当时农业生产技术的总结。

《农政全书》的作者是明代徐光启,这是一部集前人农业科学之大成的着作。全书60卷,50余万字,书中详细记录了中国的农具、土壤、水利、施肥、选种、嫁接等农业知识与技术,是世界上最有价值的古代农业百科全书之一。

《考工记》是一部什么书

《考工记》是中国目前所见年代最早的手工业技术文献,书中保留有先秦大量的手工业生产技术、工艺美术资料,记载了一系列的生产管理和营建制度,一定程度上反映了当时的思想观念。

关于《考工记》的作者和成书年代,长期以来学术界有不同看法。目前多数学者认为,《考工记》是齐国官书(齐国政府制定的指导、监督和考核官府手工业、工匠劳动制度的书),作者为齐稷下学宫的学者;该书主体内容章纂于春秋末至战国初,部分内容补于战国中晚期。

今天所见《考工记》,是作为《周礼》的一部分。故《考工记》又称《周礼·考工记》(或《周礼·冬官考工记》)。

《考工记》篇幅并不长,但科技信息含量却相当大,内容涉及先秦时代的制车、兵器、礼器、钟磬、练染、建筑、水利等手工业技术,还涉及天文、生物、数学、物理、化学等自然科学知识。正因为此,历代有关《考工记》的注释和研究层出不穷,其中成绩卓着的学者,早期有汉代的郑玄,中期有唐代的贾公彦,晚期有清代的戴震、程瑶田、孙诒让等。