11.26 千面科學|“輪”的故事:奚仲的方向盤,哪吒的風火輪

現代社會常見的交通工具幾乎都和輪子有關,很多精密機械中還有飛輪,古代神話中哪吒有風火輪,今天我們將從遠古時代講起,講一講“輪”的故事。

一、輪子的起源和發明

人類還未發明輪子之前,就通過觀察和實踐積累了經驗,知道如果運輸重的物體,可以將物體放在木頭紮好的輕撬上拖動,而後發現原木運輸更省力。今天我們知道這是滾動摩擦力小於滑動摩擦力的緣故,原木運輸現實了輪子發明過程中的重要一環,它和其他類似的發明都說明人類的確善於從身邊事物中發明工具。但原木運輸存在一個問題,今天中學物理都會告訴大家原木和載物的運動是相反的,所以人們不得不將後方的原木不斷搬運到道路前方。這或許是輪子發明的一個契機,畢竟偷懶是人類的天性。

千面科学|“轮”的故事:奚仲的方向盘,哪吒的风火轮

原木運輸,圖自網絡。

原木運輸已經明白無誤地展示了圓形的優勢,那麼樹木為什麼會是圓的呢?以下是現代科學的回答。

很多人在小學作業就證明過,同樣周長的正方形面積小於圓形。實際上我們可以證明:同樣周長的形狀中圓形面積最大,這就是所謂的等周定理,用不等式表示為:若P為封閉曲線的周界長,A為曲線所包圍的區域面積,則有4πA≤P2。類似的可以證明多維度中的等周定理,比如三維等周原理:表面積相同,球的體積最大(等價於等體積球的表面積最小),根據這個定理,我們可以解釋很多現象,如天氣寒冷的時候蜷縮起來縮小表面積可以減少熱量損失,真空條件下水珠呈球形等等。

樹木也遵循這個原理,截面圓形可以最大限度的運輸水分和養料,最有利於植物生長。同時根據帕斯卡定律,壓強等於壓力除以面積,整棵大樹全靠主幹支撐,圓形面積下數目承受的壓強最小。此外,植物生長風吹日曬,經常收到衝擊,圓形的樹幹不論風捲著塵砂雜物從哪個方向來,都容易沿著圓面的切線方向掠過,受影響的只是極少部分。鄭板橋《竹石》中說:“千磨萬擊還堅勁,任爾東西南北風”也是這個道理,而且暗合中國古代“外圓而內方”的君子之道,科學和文化內涵完美的融合在君子竹身上。

根據等周定理,我們知道如果原料有限,圓形能得到最大的面積,這也是為什麼現在的水管等的截面多是圓形。從樹木的啟示到數學定理,反映了技術(工匠傳統)和科學(學者傳統)互相促進的過程。

前面已經講到,滾動摩擦小於滑動摩擦,滾動本質上運用的是力矩效應(見下圖),原木運載和輪子的施力點並不一樣,一個在切點一個在圓心,所以力臂也不一樣,但兩者都說明,只有半徑恆定,力臂和力矩才不會變化,這樣運轉過程中才平穩不會顛簸。此外在現代模具加工中,圓形是比較容易加工的工件。所以通常的輪子一般都是圓形,只有特殊情況下才會製造其他形狀的輪子。

千面科学|“轮”的故事:奚仲的方向盘,哪吒的风火轮

原木運載和輪子的力臂其實並不一樣,圖自網絡。

輪子最早在何時何地被髮明出來,目前還沒有最終的定論。西方學者認為輪子可能起源於歐洲,之後傳入東方,中國學者則認為可能是歐洲與中國各自獨立發明的。無論哪一種說法是事實,都說明地理環境對技術的影響,比如愛斯基摩人只能因地制宜發明雪橇而絕不可能發明輪子,這也反映出技術並不像科學那樣具有普適性,而是具有極強的地方性。

還有人提出了一個問題:“為什麼動物沒有進化出輪子?”,這被稱為RRR難題。實際上這是一個為了提問而提問的問題,先假設某種東西必須出現,然後論證它不應該出現。當然就這些問題展開的一些討論,也有助於人們對生物進化和輪子發明的理解。比如人類使用輪子是因為輪子能提高效率,這個前提是和道路建設綁定在一起的,單純的自然環境中,地理環境複雜,並不利於輪子的使用,而且大自然中的垂直移動顯然是無法通過輪子來實現的。這還是說明技術的使用必然是配套的,和環境相適應的。那麼隨著人類對地球的改造,未來會不會有動物進化出適應道路運動的輪子呢,這倒是一個有趣的問題。

二、輪子與漢語言文化裡的“輪”

與輪子相比,文字這種技術的出現相對較晚,如甲骨文被認為誕生於三千六百年前,而輪子這種工具經過考古發現可以追溯到大約六千年前。以文字誕生為分野,大致可以認為文字誕生之後,才能有歷史學。

《說文解字》裡說:“有輻曰輪,無輻曰輇。從車侖聲。”從車,《考工記》雲:“察車自輪始”;從侖,《說文解字》雲:“侖,理也。三十輻兩兩相當而不迆。故曰輪。”《考工記》對車進行了完整的解釋,其中“輪輻三十,以象日月也”,這或許說明中國古人已經將一輪圓月和車輪聯繫在了一起。日月更迭與車輪飛轉讓人產生聯想,《康熙字典》:“輪轉,迴旋也。”輪流、輪替等意思從此而來。我們常說歷史的車輪滾滾向前,使用的也是這個意向;很多科幻電影中喜歡用幾個像渾天儀一樣的大輪子的轉動來表示時光飛逝,實現時空穿越,也是這種樸素意識的現代殘留。

因為車的發明,人類的交通變得更為便利,能去到比徒步所及更遠的地方,所以《周禮·地官·大司徒》說:“周知九州之地域廣輪之數”,其中“東西為廣,南北為輪”,“廣輪,地形縱橫也。”道路崎嶇、地形縱橫,因此出現了一個詞“輪囷”,囷是圓形的穀倉,輪囷就是彎彎繞繞、曲曲折折,“輪囷離奇,委曲盤戾也。”《禮記·檀弓下》有“美哉輪焉,美哉奐焉”,鄭玄注:“輪,輪囷,言高大。”所以我們今天有個成語美輪美奐,從本意就可以知道是用來形容建築物的,後來逐漸也可以用來形容其他工藝美術品。

中國古代神話中有奚仲造車的傳說。《說文解字》:“車,輿輪之總名。夏後時奚仲所造。”注則說:“左傳曰:薛之皇祖奚仲居薛,以為夏車正。杜雲:奚仲為夏禹掌車服大夫。然則非奚仲始造車也。”《山海經·海內經》則明明白白寫著:“帝俊生禺號,禺號生淫梁,淫梁生番禺,是始為舟。番禺生奚仲,奚仲生吉光,吉光是始以木為車。”《新語·道基》曰:“奚仲乃橈曲為輪,因直為轅,駕馬服牛,浮舟杖楫,以代人力。”

郭璞為了解釋到底是奚仲還是吉光造車提出了一個解釋,“《世本》雲‘奚仲作車’,此言吉光,明其父子共創作意,是以互稱之。”認為是大家以訛傳訛把“子”字遺漏了,這種情況並非少見,比如《藝文類聚》卷五引《屍子》曰:“造歷數者,羲和子也”,是說古代羲和之子造了歷數,羲和之子就是日月之神,日月之神造歷數是非常合理的。但是到了《世本》裡就說“黃帝使羲和佔日,常儀佔月”,“佔日”、“佔月”和造歷的意思差不多;再到了《廣韻·入聲·二十三錫·歷》下引《屍子》就直接作“羲和造歷”,把“子”字省略了。

但與此同時,中國神話中又有黃帝造指南車的傳說,這個指南車和後來的指南針不是一個原理,不是運用磁學,而是機械校正方向後,確保指向為南。《太平御覽》:“黃帝造車,故號軒轅氏”,“黃帝作車,少昊時略加牛,禹時奚仲駕馬。仲又造車,更廣其制度也。”杜佑《通典》則更詳細的說:“昔人皇氏乘雲駕六羽,出谷口,或雲‘秖車’也。及五龍氏乘龍,上下以理。《古史考》雲:‘黃帝作車,至少昊始駕牛,及陶唐氏制彤車,乘白馬’,則馬駕之初也。有虞氏因彤車而制鸞車。夏后氏因鸞車而制鉤車,俾車正奚仲建斿旐,尊卑上下,各有等級。”

至於造車的靈感,《淮南子·說山訓》:“見窾木浮而知為舟,見飛蓬轉而知為車,見鳥跡而知著書,以類取之。”《後漢書·輿服志上》:“上古聖人,見轉蓬始知為輪。輪行可載,因物知生,復為之輿。”《通典·嘉禮九》沿用了這個說法:“上古聖人,睹轉蓬為輪。輪行可載,因物知生,復為之輿。輿輪相乘,流運罔極,任重致遠,以利天下。”所以王允《論衡·感類篇》有感而發:“以鳥跡而知為書,見蜚蓬而知為車,天非以鳥跡命蒼頡,以蜚蓬使奚仲也,奚仲感蜚蓬而倉頡起鳥跡也”。雖然奚仲和倉頡的故事是神話,也說出了樸素的工具發明途徑“感類”,通過類比聯想而創造。

王明珂在《華夏邊緣:歷史記憶與族群認同》總結過一個重要的研究方法,我們不應該只盯著這些記憶本身,更應該研究這樣的記憶是如何形成的,後者能揭示更多的東西。很顯然,黃帝、奚仲或者吉光造車都不重要,重要結論有這麼幾個:(1)車的神話出現在黃帝時期,說明車的歷史不晚於文字,這和前面所述的考古發現是一致的;(2)奚仲造車與否不重要,重要的是奚仲所在朝代已經通過對車的改造,形成了“尊卑上下各有等級”的秩序,這和《考工記》裡對車的記載是一致的,不僅輪有“理”,“軫之方也,以象地也;蓋之圜也,以象天也;輪輻三十,以象日月也;蓋弓二十有八,以象星也;龍旗九斿,以象大火也;鳥旟七斿;以象鶉火也;熊旗六斿,以象伐也;龜蛇四斿,以象營室也;弧旌枉矢,以象弧也。”車的各種配件都有其表意;(3)軒轅氏乘龍顯然說明至少那時候有乘牛或乘馬,因為以木為車所以夏朝考古發現想要發現直接的車比較困難,但在二里頭遺址已經發現了二輪車的車轍;(4)朝代越往後,文人墨客附加的意識越多,大家都在不斷給這些神話附加不同的故事,不斷加深共同的祖先記憶,並且相關民俗中在不斷強化這種意識,如把奚仲奉為車神、番禺為舟神,下圖中的奚仲甚至開起了汽車。

千面科学|“轮”的故事:奚仲的方向盘,哪吒的风火轮

現代民俗中的奚仲和他的方向盤,圖自網絡。

三、風火輪與火車

中國古代神話中還有另一個意象和輪有密切關係,那就是哪吒的風火輪。哪吒本身是隨著佛教東傳,從印度來到中國的,最早是佛教神祇的形象,之後被道教化,風火輪在明朝時期就已經成為哪吒的經典造型了。《封神演義》裡多次稱讚風火輪:“腳踏風輪起在空,乾元道術妙無窮。周遊天下如風響,忽見穿雲眼角中。”,“頃刻行千里,須臾至九州”,正合輪的本意。

風火輪很可能就來自道教神祇的火車。比如王靈官,《太上元陽上帝元始天尊說火車王靈官真經》說,火車王靈官原是南鬥離星火之首,能變火萬里,擲千重火車,飛走乾坤。《王靈官寶誥》曰:“志心皈命先生主將,一炁神君都天紏罰大靈官,三界無私猛吏將,金睛朱發,號三五火車雷公”。這裡的火車從圖像看(見下圖),很像今天帶火的獨輪車。

明朝其他小說中也有火車這種寶物,《三寶太監下西洋》中就多次寫道,第十三回“火車腳下團團轉,馬元帥速赴壇場”這是形容馬元帥;第四十回:“他頭頂風扇,腳踏火車,左手提的是火槍、火箭,右手提的是火鴉、火蛇。”這是一團火性的火母禪師;第七十四回更明明白白寫清楚了:“尊者拿出個如意來,照著左邊輪上一敲,喝聲道:‘火!此時不發,更待何時!’喝聲未絕,只見煙飛焰烈,紅通通的一塊火,從腳跟底下燒將上來。尊者又拿起個如意來,照著右邊輪上一敲,喝聲道:‘風!此時不到,更待何時!’喝聲未絕,只見雲騰霧障,呼呼的響,一陣風從腳跟底下發將起來。一面火燒得紅,一面風吹得緊,就像坐在個火車上,火趁風威,風隨火勢,只聽得呼呼的響,好不厲害哩!”;第八十四回則出現了“火車之獄”,火車也是佛教用語,《觀無量壽經》雲:“人以惡應墮惡道,命欲終時,地獄眾火俱至,必有火車來迎。”日本百鬼夜行裡,也就有了火車,京極夏彥《魍魎之匣》開篇就提到過火車。今天我們提到火車,往往也會想到運煤黑漆漆的火車,多少也受這個意象的影響。其實每個時代的話語和想象都不太相同,古代說到火車絕不會是現代的電車、蒸汽車或磁懸浮列車,只會是獨輪車、三輪車、馬車或者早期戰爭使用的火車(類似火牛陣中的火牛)等等。

明清之際,正是火器使用比較頻繁的事情,明清小說中火器寶物的使用也比較多,這是風火輪的時代背景之一。此外,明清之際戲劇盛行,妖怪文化流傳也廣,受佛教和道教影響很深,結合當時的時代背景,將傳統的兵器、宗教法器、動植物都入了寶物,風火輪(火車)顯然就是火器時代的精鬥雲,這樣不僅寶物不會重複,還貼合人物性格。

千面科学|“轮”的故事:奚仲的方向盘,哪吒的风火轮

明朝王靈官圖像,圖自網絡。

1825年世界上第一臺蒸汽火車發明投入使用,隨後也逐漸傳入中國。1835年《東西洋考每月統計傳》就用“火蒸車”來形容:“如鳥之飛,不用馬,不恃牛,任意飛跑”,讀起來和明清小說裡的寶物也沒有什麼兩樣。1838年傳教士裨治文《美理哥合省國志略》中說:“煙櫃在車則雲火輪車,在船則曰火輪船。此皆賴水蒸之力旋轉之力而行”,不僅寫明瞭蒸汽機的作用,也道出了今天“輪船”輪的含義:靠旋轉之力推進的船。徐壽《汽機中西名目表》中說:“輪船為中國所無,既無其器,即無其名,今欲課則無則有,自當按器物命名。命名之例,假借為多,次則指事會意,事無可指,意不能會,則用象形。”顯然是以假借、意會為主進行翻譯。

“火輪車”進一步壓縮為雙音節詞“火車”:“其外更有火車,不用馬匹,內以火力旋繞,日可行千餘里。”1840年郭實蠟《貿易通志》中將train譯為“火輪車”,“火車”專指車頭,這一譯法在當時被比較普遍的沿用,如魏源《海國圖志》裡說“(火輪車)車旁插鐵管煮水壓蒸動輪,其後豎縛數十車,皆火車拉動,每一時走四十餘里。”直到清末才較為統一用“火車”指代train。

而民俗出於慣性,又不斷將新的事物還原在古老的傳說之中,前述的奚仲開汽車即是一例,甚至袁術因為字公路,也被視作輪子上的神祇,歷史就這樣一層一層的將人們的記憶和故事渲染上去,流傳下來。

四、結語

不同的時代,人們在賦予詞語不同的含義,將自己的想象、記憶融入文字之中,我們讀歷史,就需要將字裡行間的想象還原出來,搭建出不同於現實空間的另一個平行宇宙,那個構建出來的宇宙和真實的歷史宇宙之間或許不能一一對應,但總有一些不動點讓人錨定。飛輪流轉,物是人非,那個旋轉著的輪子將一直旋轉下去。

參考文獻:

周立明.動物身上會進化出輪子來嗎?[J].化石,1984(02):10-12.

萬珊珊. 清末民初民用交通工具外來詞研究[D].山東師範大學,2017.

劉文剛.哪吒神形象演化考論[J].宗教學研究,2009(03):178-183.

劉衛英. 明清小說寶物崇拜研究[M]. 中國社會科學出版社, 2008.


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