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从大航海来看中国古代的科学技术成就
送交者: 寒水[太守★☆] 于 2017-02-04 16:57 已读 4072 次  

中国古代的科学技术成就

人们一提到中国几千年对世界科学技术的贡献,似乎只有“可怜”的四大发明,至多加上祖冲之的圆周率,除此之外几乎为一片空白,这是无数人的共识,也是无数国人自惭形秽的痛点。面朝黄土背朝天是典型中国人的形象,开拓、创新、探索的精神仿佛只能是根植于“先进”欧洲文明的专属品,与落后保守的华夏文明沾不上半毛钱关系。尤其近代百年以欧洲人美国人为主导的现代科技革命所带来的巨大变化更加深了所有人这样的看法。难怪现在不少洋人都知道中国的四大发明,但是往往是以一种轻蔑的口气这样说:你们中国人从古至今只会拷贝别人的东西,除了几百年前的火药和指南针还有其它什么东西值得一提的?中国古代的科学技术真的是如此不济拿不出手吗?我们就先来看看一个根植于人们思维里属于欧洲人的大航海时代。

大航海时代,中国的贡献仅仅是一个指南针吗?

被西方世界大书特书作为典型例证的大航海时代,几乎是他们独享的骄傲和对人类文明进步的伟大恩赐。教科书里偶尔被提到的关于中国人那一丁点用处也就仅限于指南针,这个有用但似乎也可有可无的小玩意儿,毕竟还有日月、星光、洋流、季风的知识同样可以实现定向和远航。

那么我们就要问这么一个问题,中国的贡献真的仅仅是一个指南针吗?如果我们认真考证一下大航海时代所依靠的最先进的风帆动力远洋船舶都有些什么至关重要的部件,再去追溯一下这些组件的来源,一查才发现怎么这些几乎全是中国发明的,而且都比欧洲早数百到上千年。是的,没错,几乎全是中国这个所谓落后保守的文明发明的。这么说是不是很搞笑?换一个方式再重复一遍:一个落后保守的文明比欧洲早数百到上千年发明了几乎所有远洋航行船舶所需要的最至关重要的技术。这句不合逻辑和常理的话肯定有什么不对,肯定有哪个地方的叙述不符合事实。

我们来一个个列举这些关键技术,重要性排名不分先后。第一个就先说说舵。这个看似简单的东西,世界各国很早都出现了原型,但真正意义上的现代船舶上能够适应远洋航行的舵是中国发明的,比欧洲早数百年,欧洲几百年之后也没有发明出来,而是直接从中国进口了这个技术。这还不是全部最令人惊叹的地方,如果只是在船尾加个柱子绑个木板也就算不上技术也算不上发明了。在内河和近海航行,舵的主要作用是改变航向,对其科技含量的要求并不那么明显。远海就不同了,舵除了是改变航向,更重要的是在长航时中稳定航向。中国早在宋朝就对舵的基本原理发展到了一个非常高的高度,比如平衡舵、升降舵、开孔舵、机械传动舵机等。用人话来怎么解释这些成就呢,这里面的要点真的很多。比如如何实现在人不操纵时实现舵自己复原稳定航向?当船舶尺寸增大时,舵也就相应变大(明朝的大船舵杆就十几米长的粗大原木),这时如何利用机械和流体动力学实现轻松的改变舵的方向?如何让舵在深海和近海不同水域达到最佳功能?

然后说一下龙骨,这个很多人不太熟悉的东西。龙骨是在船底从船头到船尾纵向的一个长长的V形凸起(现代帆船有的还特意在中部加深)。这个玩意儿有什么用呢,除了增加强度以外还主要有两个重要的功能,其一是帆船在逆风航行时(这里面涉及到的原理需要一些简单的流体力学及力学知识来解释),龙骨提供了横向阻挡力,从而保证船舶只能有一个向前的分力。在古时候,用风帆实现逆风航行本身就是属于中国人的极具创造性的伟大发明,而龙骨是必不可少的关键之一。龙骨的第二个作用是提高抗风浪的横向稳定性,当船横滚时龙骨部分加上压重能产生一个复原的力矩,倾斜越大复原力矩也越大。龙骨是中国的独创发明,欧洲比中国晚了上千年,几乎肯定是很近代才从中国学去的。

再说帆船的帆。一个小船用一面四角帆也就足够。但大航海时代上百吨的大船呢?当然麦哲伦哥伦布那些欧洲的所谓大船对于比他们还早数百年的宋明时代中国数千吨的大船来说,都是袖珍得不能再袖珍的玩具模型。这就涉及到多桅组合帆,以及组合帆的操纵,组合帆产生巨大拉力时的应力分配及相互影响。中国最早使用多桅帆船,帆的配置具有极其复杂高超的工程技术要求;中国最早使用帆索控制实现帆面的方向调整;中国最早采用具有良好的空气动力学特性的翼型帆。所有这些比欧洲都早了数百到一千多年。

我们不得不专门重点提一下水密隔舱这个伟大的发明。水密隔舱就是把船舱底部从前到后分成完全隔离的小间,当一个舱漏水时,其它舱仍然不受影响,大大地提高了船舶的抗沉性。水密隔舱同时也像人的肋骨加强了船体的横向强度,隔舱和龙骨相结合才使得建造大型的远洋船舶成为可能,这也解释了为什么中国早早的就能建造数千吨的海上巨无霸,而欧洲船舶的尺寸只能做得这么小。水密隔舱在欧洲要到很近代才从中国学会,也正是水密隔舱和龙骨等技术的输入,欧洲才开始了海上巨舰的时代(查一查欧洲即英国是什么时候建造的第一批有水密隔舱的船,再看看第一次鸦片战争的年代,就知道历史是多么的有趣)。补充一句:如果没有长时间的远洋航行的需求甚至惨痛经验,中国古时候的木船是绝没有必要和可能去创造这些个额外的构造的。

我们也有必要提一下干船坞,就是如何在岸上建造船舶,造好后再放入水里。或者把船舶放进干船坞里进行维修。如今干船坞已经是船舶工业的标配,也是建造实力的象征。欧洲在建立第一个船坞的六百多年前,中国就已经有了对干船坞的建造、各种设备设施、及引水排水等的操作方法作了详细的记述。同时按照记载提供的船坞尺寸估算,修建的船舶大小已有数千吨之巨。再强调一点,欧洲最早的船坞建于十五世纪末,马可波罗回欧洲及郑和下西洋之后,我们甚至有理由相信欧洲的船坞技术很可能是照抄的中国现有技术。

最后再回到我们那个拿不出手的指南针。同前面所涉及的中国在船舶建造的各个方面所作出的贡献来看,指南针的确是一个不那么突出的发明。很多人认为西方航海的重要发明是六分仪,据说是苹果掉头上那个牛顿发明的,也就是十八世纪。但是很多人却不知道中国在那四百年之前就有一样几乎同一原理的仪器叫“牵星板”,它通过测量坐标星座(比如北极星)的相对高度来估计目前所处的纬度,从而判断目前的位置和航向。郑和下西洋的航海图明确的用罗盘和牵星术来记录。所以在使用仪器的航海导航技术上,中国也走在了前面。

从这里可以看出,中国古代在远洋船舶设计制造上及远洋航海上均远远领先于以大航海先驱自居的欧洲,而事实上是中国各种先进的航海科学技术向欧洲的输入为他们后来的大航海提供了可能,中国的贡献远远不仅限于指南针这一个“小”发明。对了,还没有提到古代的航海图,虽然这个话题存在不少争议,不像前面所列举的那些具体每一项科技都是有案可查、白纸黑字、不可辩驳。但从逻辑上常理上分析,欧洲最初使用的航海图或许的确是来源于中国,因为中国如此发达的远洋船舶制造能力加上如此领先的航海技术难道不就是一个很强有力的证明吗?所以说得不好听点,是中国早在数百年前把所有必需的科学技术条件都准备好了,而且亲自实践了无数遍,然后欧洲人学去之后只是按图索骥,重复了一下已有步骤而已。不同的是中国人走到哪里就在哪里展开贸易(记得前不久南海发现宋朝的沉船吗?),而欧洲到了哪里就在哪里开始了抢掠和占领。

当看到这些,还仅仅是大航海这一个方面,这个西方世界最引以为傲的领域原来都比同时代的中国差一大截,而且是全方位落后于中国,我们还会认为中国古代对人类科学技术的贡献除了四大发明就一片空白吗?还会认为中国领先世界绝大部分时间这种说法是句自欺欺人的假话吗?

注:此文内容是通过资料整理得来,不算完全原创!

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