中国古代造船术的“五大发明”
方燕儿 Pb04204026
我出生在四面是海的舟山岛上，听着悠长的船笛长大。记得儿少时，最喜欢迎着咸咸的海风，漫步在停靠着一排排船只的码头。望着各式各样的船，心里充满好奇与惊喜——在茫茫大海上，古代的船又是如何承受着巨大的重量，却依旧能够航行自如从不迷失方向？古人们在造船术上到底创造了哪些伟大的发明？……
至今我乘船经历不下百余次，也踏上过不少种类的甲板——木制的渔船，普通的客船，雄伟的军舰……而那份好奇也随之越加强烈，于是我带着那份好奇去寻求那个跨越历史的答案。
我国幅员辽阔，海洋国土面积约300万平方公里，绵长曲折的海岸线由东向南延伸，大陆岸线1.8万公里，岛屿岸线1.4万公里。我国的版图由于海域的加入而增加三分之一，因此我国不仅是一个大陆国家，也是一个海洋国家。
自古以来我国海上航运事业就很发达，海上丝绸之路、郑和七次下西洋等都充分说明了这
一点。考古资料表明，河姆渡文化等新石器时代的先民是发明舟楫和征服海洋的先躯，河姆渡遗址第三、第四文化层出土六只木桨，并采集到夹碳陶舟模型两件。[1]这说明距今大约7000年前，中国的先民已经开始了水上活动。
中国航海事业的繁荣显然离不开古代造船术上的发明，其中很重要的发明创造便是橹、船尾舵、多桅多帆、指南针和水密舱壁技术，这“五大发明”使得延绵不绝的中华造船术曾领先于世界，并且对世界造船史做出了巨大贡献。
橹
“在旁曰橹。橹，膂也。用膂力然后舟行也。” 这段记载出自东汉刘熙的《释名》[2]，由此可推断橹的出现最晚是在汉代。早期的橹被设在船舷两侧，而现今一些小船上的橹几乎都在船尾。
橹，与桨相比较具有更高的效率。桨在使用时要用手划，属于间歇做功，而橹则是左右连续不断地摇，属于不间歇地做功。橹对舟船推进是连续的，这在推进工具里是一次根本性改革。橹是纵向布置，当左右摇动橹柄时，橹板则在水中以较小的攻角滑动。由于攻角小，
滑动很省力，但却能产生较大的升力推船前进，这是橹被称为高效推进器的根本原因。
此外橹具有操纵和控制船舶航向的能力，所以从它出现以后，无论在内河还是沿海，都得到广泛应用。尽管风帆的使用使橹的推进功能失去了意义，但橹在帆船上仍被作为一种辅助工具与风帆长期并存。远洋船只进入无风地带时仍旧要依靠橹，进出港口的大船也靠橹控制进退和方向。
橹是中国对世界造船术的重要贡献之一，其高效连续推进及操纵船舶回转的功能，一直为科技史学者所称道。现代广为应用的螺旋桨推进器，其不间歇作转动的叶片，实际上也和在水中滑动的橹板相似，桨叶的叶片也具有阻力小而升力大的优点。螺旋桨的发明和改进，虽不能说源于橹，但其作用原理是一致的。[3]
船尾舵
在我国古代航运开始的阶段，是用篙和桨来控制船航行方向的。由于帆的发明和航海事业的发展，航行范围扩大到深水域，篙失去了作用。同时，随着船体的增大，桨的数目增多，使得桨无法负担起推进船舶及控制方向的双重职能。于是古人们就把桨按职能分为两
种：一种负责划行，起船的推动作用；一种则负责制导方向，被称为舵桨，后来桨的位置又从船舷移至船尾，成为尾桨，由此便演变出船尾舵来。
我国已知的最早的船尾舵是汉代陶船明器上的船尾舵。1955年，在广州近郊的东汉墓中出土一件陶船明器，其船尾有一个呈不规则四方形的舵，比近代的舵稍长，采用十字结构固定舵杆，舵叶上有一孔，是用来安装舵把的。从这件历史遗物上可以明显地看出由“梢”发展成舵的迹象，它标志着船尾舵的出现。由此可以看出，我国船尾舵的发明时间最迟不晚于东汉。
同西方相比较，我国的船尾舵出现早了约四个世纪。经过船工们的不断改进，船尾舵逐步发展起来，甚至有了正舵、副舵和三副舵。两千多年来，舵的形式在不断改变和创新。早期的舵从船尾伸出，形成一个较长的凸出，既不美观也不方便。于是古人们想出了将舵垂直插入水中的方法，这种舵被称为垂直舵。又由于内河航道常常深浅不一，为了方便行驶，便产生了升降舵，当船驶入浅滩或者靠岸时，可以把舵吊起，以防触底折断。此外，唐宋时期还发明了平衡舵，方法是把一部分舵面积分布在舵柱的前方，缩短了舵压中心与舵轴的距离,从而减少了转舵的力矩，使得操纵更为轻便。为使得转舵变得省力，大约在公
元11-12世纪，我国的劳动人民在舵上穿了许多孔，发明了多孔舵，以此来减少在水中的阻力。
船尾舵最先是在我国发明和使用的，直到公元10世纪左右，舵才传入阿拉伯地区，至于欧洲，大概是12世纪十字军第二次远征时才引入的。不仅如此，宋代的平衡舵直到18世纪才被西方使用，而开孔舵大约是在1901舒淇 5点年才传到欧洲。由此可见，中国古代造船术在这方面领先了西方好几百年。
多桅多帆
“魔兽后裔随风张幔曰帆，帆，汎也，使舟疾汎汎然也。”[2]这段记载源自东汉刘熙的《释名》。由此可知，我国最迟在东汉就已使用了布帆。虽然比国外稍晚，但有船尾舵与之相配合，加上中国风帆自身的特点使得中国的帆船领先于世界。
多桅多帆是我国在帆使用上的一个重大创新。这种方法使船在获得大推进力和高航速的同时，避免了桅过份高的问题，以保证船的稳定性与安全性。三国时期的海船就开始采用多帆，有三帆、四帆甚至七帆。多帆交错布置不仅提高了风帆效率，而且帆多风压中心低，并使船体受力较为均匀，有利于增强船体的强度。
多根桅杆前后错位配置和主桅杆向船尾方向倾斜等先进技术，我国在公元3世纪就广泛采用。在欧洲直到15世纪才拥有三桅帆船，19世纪才采用桅杆错位和主桅后倾。此外，我国风帆主要形式之一是采用多根横衍支撑、配置复杂的帆索操纵的翼面型风帆，它巧妙利用了各个方向的风力产生更高效率的推动力，这一原理在现代赛艇的风帆设计仍在使用，而西方船舶从未采用过这种高效率的风帆。可以说，在古代我国的风帆设备是世界上最先进的。
航海上的指南针应用
指南针是中国古代四大发明之一，起源甚早。公元前4世纪到前3世纪出现的司南，但只限于在陆上应用。成书于1041年的《武经总要》（北宋•曾公亮撰）中，所记的指南鱼可以在车、船上应用。成书于1085年的《梦溪笔谈》（北宋•沈括撰）中记载指南针的4种装置方法：水浮、指爪、碗唇和缕悬，沈括认为缕悬为最善，但后世广为应用的则是水浮法。指南鱼和指南针水浮法的出现，为指南针在航海上的应用奠定基础。[4]
12世纪之初，中国在世界上最早使用指南针导航，比西方早了两个世纪。北宋宣和元年（公元1119年），朱彧所著的《萍洲可谈》记述了中国海船在海上航行时的情形，“舟师（
船老大）识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦（天空阴暗）观指南针”，这是世界上将指南针用于航海的最早记载。类似的记载在宣和五年（公元1123年）徐兢出使朝鲜回国后所著《宣和奉使高丽图经》中也有，“惟视星斗前迈，若晦暝则用指南浮针，以揆南北孟子义2016年综艺”。说的是夜晚在海上航行注意看星斗辨方向而前进，如果天阴晦不晴可用指南浮针来决定南北方向。这两条记载比公元1180年英国的奈开姆记载要早七八十年。从中也可以看出，海船使用的是水浮罗盘。明代巩珍的《西洋番国志》中更有明确记载，“皆斵木为盘，书刻干支之字，浮针于水，指向行舟” 。
航海罗盘上定有二十四向，二十四向在我国汉代时就有记载，北宋沈括的地理图上也用到了二十四向。把罗盘三百六十度分为二十四等分，每相隔十五度为一向，也叫正针，但在实际使用时还用到缝针，缝针是指两正针夹缝间的一向，因此航海罗盘就有了四十八向。大约在南宋时已开始使用四十八向，四十八向每向间隔是七度三十分，这要比西方的三十二向罗盘在定向时精确得多。因此，三十二向罗盘的知识虽在明末从西方传进来，但是我国航海家一直沿用我国固有的航海罗盘。[5]
将指南针应用于航海开创了航海事业的新纪元，使得人们无论身处大海的哪一处，无论天气如何都可以辨别方向，在一定程度上不受制于时空，获得了在茫茫大海上航行的自由。
水密隔舱
水密隔舱是中国在造船业上的又一项伟大发明，即用隔板把船体严密分隔成若干个互不连通的舱室以增强船的结构。这样，船只在航行途中，即使遇到一舱、两舱破损情况，也可保证仅限于这一舱两舱进水，而不致全船沉没，从而大大提高了船舶的抗风浪和抗沉性能。
依据《义熙起居注》所记，晋代农民起义军领袖卢循于义熙年间（公元405年-418年）曾造八槽舰，这被认为是拥有八个水密隔舱的战船，虽然还没有得到确切的证明，但当时的确已具备了制造水密隔舱的条件。1960年，江苏扬州出土的唐代木船就设置有水密隔舱，这是世界上目前所发现的最早的水密隔舱。
宋元时期，我国船舶已普遍设置了水密隔舱，大船内隔有数舱乃至数十舱，且那时我国船舶的水密隔舱蜚声中外，而西方船只直至公元18世纪才应用水密隔舱技术。近代钢船的水密舱壁周围角钢的铆焊方法，从功用到铆焊部位都与古船工艺极为一致。
结语
造船术的“五大发明”不仅在中国古代的航海事业上起了十分重要的作用，也为现代造船技术的发展奠定了坚实的基础。时至今日，许多古代造船技术和航海技术仍被广泛沿用，现在世界上的运输船舶和战舰几乎无一例外的使用尾舵、罗盘针以及水密舱壁技术。
李约瑟（Joseph Needham,1900-1995）曾经说到，“中国的这些发明和发现往往远超过同时代的欧洲”，“在3到13世纪之间保持了一个西方所望尘莫及的科学知识水平”。 我们可从中国发明的橹、舵、驶风等先进技术上，看到其论断的公允性。
美国科技史学家罗伯特.K.G.坦普尔在《西方受惠于中国》序言中写道，“如果没有从中国引进船尾舵、指南针、多重桅杆等先进航海和导航技术，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，欧洲人也不可能建立那些殖民帝国”。可见中国古代造船业对世界的巨大影响，它为推动世界航海事业做出了极其突出的贡献。
参考文献：
[1]管敏义，《河姆渡文化新论——海峡两岸河姆渡文化学术研讨会论文集》，《河姆渡文化——百越文化与海洋文化》，海洋出版社
魔术气球[2]刘熙（东汉），《释名•释船》
[3] 席龙飞等，《中国科学技术史（交通卷）》，科学出版社，2004 郭艾伦个人资料介绍
[4]席龙飞，《中国造船史》，河北教育出版社，2000
[5]严敦杰，《中国古代航海技术上的成就》，自然科学史研究所（www.elaputa）
>李晟图片
发布评论