不知道大家有没有听说过马钧这个人,他是三国时期非常出众的发明家。说到三国的发明家,可能很多人会想到诸葛亮,当然了,诸葛亮也确实发明了一些东西。但是相比马钧,马钧更具有高超的制造技巧,丰富的想象力。那么马钧到底发明了什么,给当时的社会带来了什么样的影响。
在当时的织绫机结构复杂、笨重,操作起来比较麻烦,而且劳动力强度高,生产效率低,织工仅是织一匹绫便需要一个月的时间。马钧为了减轻工人的劳动,生产出更多的绫罗绸缎,马钧决定改进织绫机,设计出一种更简单,更容易操作的织绫机。
为此,马钧对织绫机进行了深入的观察和研究,对织绫机的操作因素进行了全面的分析。皇天不负有心人,很快,马钧就发现“绫”的花色与图案大部分是对称重复的,是否可以利用这一点来简化织绫机的结构和操作呢?
想到就做,马钧于是不厌其烦地进行了大量反复的试验,终于让他找到了突破口,马钧将原本的织绫机一律改为12蹑,简化了踏具,改造了开口运动机件,这样一下子就是织绫机的结构简化了许多,操作起来也更为方便,生产能力提高了好几倍。而且织出的绫的色彩、图案、质量也比之前的还要好。
经过马钧改造的织绫机很快就得到大家的认可,得到广泛的使用,大大促进了当时纺织业的发展速度,为中国家庭手工业织布机奠定了基础。
指南车是古代帝王出行时的先驱车,车上站一木人,伸展手臂指向南方,无论车子如何转动,手臂总是指向南方,因此使用此车来辨别方向。可是这样的发明在三国时期已经失传,根本没有人知道指南车的结构和原理。
在这样的情况下,马钧只能依靠古书的简略记载,再加上自己的天马行空,经过无数次的设想,给出了一个大概的方向。然后在工匠的帮助下,进行了反复的试验,终于让马钧制成了指南车。
正所谓李广有射虎之威,到老无封。就是因为在战争上屡次迷路,认不清方向,造成失误。而马钧制成的指南车可以在战火纷飞、硝烟弥漫的战场上,不管战车如何地翻动,车上木人的手指始终指南,给军队提供了方向,使得行军速度大大提升。
在东汉以前的农业灌溉主要提水工具有两种,一是桔槔,一种是辘轳。桔槔早在春秋战国时代就已经应用,它的结构为:在井旁的树上或木架上用绳子固定一根横木,横木的一端系桶,另一端坠个石块。当桶向上提水的时候,由于运用了杠杆和坠石的作用,比较省力和方便。
至于辘轳比桔槔又前进了一步,它主要是利用轮转原理进行提水,特别适用于深水井。
但这两种灌溉工具都有一个共同的缺陷,就是只能间隔地由低处向高处提水,不能连续运动,因此效率比较低,也比较费力。
马钧在发现这一现象后,为了解决这个引水灌溉的问题,为此大量地查阅了许多相关古书,通过古代的灌溉工具,经过无数次的试验,探索,钻研,终于设计出了一种新的灌溉机械—“翻车”,也叫“龙骨车”。
马钧发明的“翻车”结构简洁方便,利用流水动力,可以连续不断地提水,轻松省力,即便是儿童也能转动,效力大增。而且他制造的“翻车”不仅能提水,还能在雨涝的时候向外排水。
马钧制造的“翻车”出现以后,受到当时社会的普遍认可,迅速得到推广,对于灌溉农田、发展农业生产发挥了巨大的作用。是当时世界上最先进的农业工具,即便到了现代仍有一些地区在使用翻车提水,可见马钧的伟大。
据记载,翻车的大概结构:车身用三块板拼成矩形长槽,槽两端各架一链轮,以龙骨叶板作链条,穿过长槽;车身斜置在水边,下链轮和长槽的一部分浸入水中,在岸上的链轮为主动轮;主动轮的轴较长,两端各带拐木四根;人靠在架上,踏动拐木,驱动上链轮,叶板沿槽刮水上升,到槽端将水排出,再沿长槽上方返回水中。如此循环,连续把水送到岸上。
当时有人给魏明帝进献了一种叫“百戏”的木制模型,就像现在的木偶。这个木偶造型精美,可惜不能活动。魏明帝知道马钧的发明能力,于是便让马钧加以改进。
马钧在对“百戏”的结构进行了细致的研究,并将其进行分解,以此来了解其中的每一个零件。当时马钧已经发明了“翻车”,于是就在想能否使用水动来驱动旋转,是木偶各自动起来。在这样的基础上马钧定下了基础设想。
马钧首先用一块木料做成一个木轮子,然后用水力驱动,使其旋转,然后在轮子上放置许多木人,通过一套传输装置用水推动使木人活动起来,自行表演。如模仿乐工击鼓、吹箫等伴奏,歌女跳舞、耍剑助兴,表演各式各样的节目。在这样的构思上,马钧还设计出了不同的模型,可以表演不同的节目。如作山岳,使木人跳丸、掷剑、走绳索、翻筋斗倒立,动作灵活,一派山村娱乐形象。还有百官行暑,木偶坐堂审案,有的木人舂米磨面、斗鸡等杂耍等各种各样的动作。
马钧所创造的水转百戏,利用水利与机械方面传动的原理使得那么多木人各自行动自由,不断变化活动,其巧妙程度使原来的百戏木偶根本无法比拟。给我们展示了马钧高超的设计理念以及卓越的制造技巧。
我们都知道诸葛亮发明了一种可以将箭连续发射出去的连发射器,就是诸葛连弩。这种武器可以连续发射数十支弩箭,威力极大。后来魏国士兵曾在战场上捡到一把连弩,上交给朝廷。马钧在听到后,便要求观看。
马钧在观看到连弩后,对其发出赞叹其精巧。同时也指出了不足,认为还有加以改进的部分,威力还可以再提升五倍。动手能力极强的马钧于是将连弩进行了改进,成果出来后,果然效果比起之前提高了五倍。
另外一个就是投石车,我们都知道官渡之战,曹操使用发石车攻击袁绍的阵地,其威力极大令袁绍的军队吃尽了苦头。原本的投石车其造型像个大天平,一头挂着一个斗,斗里装满大小石头,另一头挂着许多根绳子,作战时,兵士们一齐用力拉绳子这头,装石头那头就飞快地翘起来投向敌方城楼。
但是在马钧的眼里,他认为发射速度慢,而且只能单发,无法像连弩一样连续发出。如果敌方在城楼上挂起湿牛皮,就能拦住发石车抛出的石块,投石车就无法发挥其作用。
马钧在这个基础上进行了改良,设计了一种新的攻城器械。马钧打算制造一个竖直绕轴转动的大木轮,在轮子的边缘用绳子拴上几十块大石头,然后用机械带动大轮迅速旋转,轮边的悬石也跟着一起旋转,等到旋转速度很大时,切断系石的绳索,石块就会连续不断发射出去,攻击敌人的城楼,使敌方来不及防御。
为此,马钧用车轮和几十块砖瓦做试验,在车轮边拴上石块,结果砖瓦连续飞射几百步远(一步合1.45米左右),威力很大,这也证明了他的设计是可行的。
当时马钧的好友曾数次在安乡侯曹义、武安侯曹爽那里推荐他,可是由于他们的眼光短浅,使得马钧的才能无法得到重视。对此傅玄感概道:“马先生技术上巧妙,即便是古代的公输班(鲁班)、墨翟王尔,近代汉朝的张衡,都不能超过他。然而公输般与墨子的却能在当时受过重用,所以他们的技术对国家有用。而张衡虽做官做到侍中,马先生做到给事中,但他们的官职都不是工程一类的,使得他们技术的巧妙无法贡献给国家。用人不能用他的专门才能,知道他才能又不让他去实践,这是非常可惜令人痛心的事情了。”
马钧的发明虽然不被当时的权贵者所重视,但是他的发明创造却能在民间得到广泛地使用,得于造福百姓,这也是一件幸事。