中國古代黑科技之三

中國古代黑科技之三 | 木牛流馬

  • 姓名:木牛流馬
  • 真貌:改良版獨輪車
  • 年齡:1800-1900歲
  • 發明者:諸葛亮、蒲元等
  • 出生地:蜀國或岐山周邊
  • 技能:無視地理條件運輸
  • 黑科技等級:★★★★

歷史回顧


中國古代黑科技之三 | 木牛流馬

倉稟(戰戰兢兢):主簿大人喚我何事?

楊儀:我還能有何事?糧草到底何時能到?

倉稟:山高途遠,蜀道艱難。我們已經很努力啦!臣妾實在做不到啊!

楊儀:軍令如山,切勿多言。你就是驃騎將軍又怎樣?上次都鄉侯因為供應不上糧草,都被貶為庶人。

倉稟:小人願以死謝罪,但糧道如此艱難,最好能將實情向丞相明言,否則後繼者也無能為力啊!

楊儀:言之有理,你快來和我一起面見丞相。


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楊儀:丞相!即今糧米皆在劍閣,人夫牛馬,搬運不便,如之奈何?

諸葛丞相笑曰:吾已運謀多時也!前者所積木料……教人制造木牛流馬,搬運糧米,甚是便利。牛馬皆不水食,可以晝夜轉運不絕也

眾人:自古及今,未聞有木牛流馬之事!

《三國演義》中,諸葛亮前五次北伐都遭遇了失敗,最大的問題就是糧食運輸!

北宋科學家沈括曾經建立了一個運輸模型,指出最多三個民夫供養一個作戰士兵,這就到了行軍的極限,而在這個前提下的行軍時限只有31天。

也就是說,如果一次行軍超過31天,而又沒有獲得補給,軍隊就會不戰而潰。

諸葛丞相遇到的問題則更加複雜,要知道,蜀道難,難於上青天!“黃鶴之飛尚不得過,猿猱欲度愁攀援。”

在第五次北伐中,蜀國顧命大臣李嚴就因為運糧不濟而被貶為庶人,而諸葛亮自己的親侄子諸葛喬(諸葛瑾的兒子)也在押送糧草途中因為過於勞累而病死,足見諸葛亮遇到的難題有多麼艱鉅!

第六次北伐,在眾人仍在為糧食問題發愁時,孔明亮出了自己準備已久的黑科技:木牛流馬!

這究竟是什麼東東呢?

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▲電視劇《新三國》裡的木牛流馬。

中國古代黑科技之三 | 木牛流馬

《三國演義》和《三國志》裡都有關於“木牛流馬”的記載,並且有比較詳細的製作工藝。

據說後來大數學家、大工程師祖沖之還真的復原出了“木牛流馬”,但同樣沒有記錄下來。

後世,不計其數的人試圖復原這件“神器”,都失敗了。最滑稽的莫過於明朝的李晟,他喜歡紙上談兵,號稱自己會造木牛流馬,大家都不相信他。

有一天他把自己的發明創造披上渾身鐵甲,到兵部去展示,結果這些“牛馬”沒走幾步就倒了。大家紛紛笑話他。

(李)晟自少好談兵,嘗自言能造木牛流馬,又能用數十騎可破千百胡虜,聽其言者鹹疑其喪心也。其所著書以五經合兵法,尤可嗤鄙。又請鑄全身鐵甲,工部如其式鑄成,晟躬試於兵部臺下,未上馬,行數步而僕,人至今傳笑之雲。

——《明武宗實錄》

直到現在,還有人在嘗試復原木牛流馬,根據他們復原的機械形態,大致可以分成“四足派”和“獨輪派”。

四足派認為根據史料裡的記載,木牛應該有四條腿,但這樣的話它如何前行呢?有人認為是槓桿原理,近年來也有人嘗試過,要靠槓桿原理讓“木牛”前行,耗力巨大,效率太低,遠遠不如獨輪車。

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▲木牛流馬的“四足型”幾種復原圖

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▲94年央視版《三國演義》中,木牛流馬為四足型。

相反,獨輪派認為木牛流馬就是一種獨輪車。

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▲獨輪型木牛流馬的復原物

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▲《新三國》裡,木牛流馬為獨輪型

也有人認為木牛流馬是兩種東西,甚至有人提出流馬是一種船隻,這些都屬於一家之言。

現在大部分學者認為,木牛流馬是一種東西,就是一種改良型獨輪車,在東漢年代發明出的獨輪車基礎上加了一個壓靠。壓靠打開可以駐車,這就是木牛;運載的時候,壓靠收起,是為流馬。

經過演義的加工,以及人們的道聽途說,才越描述越神了。

大家知道,歷史上諸葛亮是一位偉大的傑出的政治家、軍事家、文學家、書法家,以及~~發明家。

除了木牛流馬以外,他有記載的發明還有:孔明燈、八陣圖、連弩、孔明鎖、孔明燈、孔明棋,甚至~~饅頭。

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諸葛丞相也不是一個人在戰鬥。

雖然他工作勤勉,鞠躬盡瘁死而後已,也不可能完成獨自所有的發明。在工程、發明方面,他最得力的助手是一個叫做蒲元的發明家。

蒲元是諸葛亮的西曹掾,負責為蜀軍制造兵器。

據史料記載,蒲元對於用水淬火深有研究,指出造刀只能用蜀江的水而不能用漢江的水。因此歷史上有“蒲元識水”的妙談。

也有資料記載,是蒲元提出了製造木牛的計劃。我們有理由相信,蒲元和眾多工匠一起,他們才是木牛流馬真正的發明人。

在中國歷史上,還有無數和蒲元一樣無名的工匠,他們在每天的勞動、工作中不停的琢磨工藝,搞出了很多的發明,不斷助力中國古代科技的發展!

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▲神工蒲元

木牛流馬能不能像傳說中的一樣,可以不用動力就可以行走呢?

在歷史上,無數的智者都希望製造出一種不需外力就可以自動運轉並對外輸出能量的機械,那簡直可以解放全人類了,這種機械被稱為“永動機”!按照《三國演義》裡的記載,木牛流馬當然是一種永動機。

可惜的是,熱力學第一定律(能量守恆定律)和熱力學第二定律(熵增定律)的出現,告訴我們:永動機是不可能存在的。

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▲美國最新制造的“木牛”,它顯然也不是永動機,因為它要“吃”電

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最後,木牛流馬究竟是什麼呢?

根據歷史學家考證,木牛流馬極有可能是一種改良版的獨輪車。

相對於四輪車、雙輪車,獨輪車一直到西漢時期才出現。

而在西方,雖然有傳言古希臘時期就有了獨輪車,但一直沒有找到證據。有證據的獨輪車在歐洲要到1170年至1250年之間,這比諸葛亮還晚了1000年呢。

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▲清明上河圖裡的獨輪車

雖然它出現的如此之晚,卻被馬克思評價為“一個生產函數的轉變”!這是為什麼呢?

在古代,四輪車、雙輪車雖然可以由牲畜拖行,但遇到複雜點的地形,就無能為力了。

所以秦始皇要造馳道,目的就是給四輪車、雙輪車提供一條當時的“高速公路”。

獨輪車則不一樣,由於槓桿原理,一個人就可以推動獨輪車,裝載300-400公斤的貨物,更重要的是在任何地形都如履平地。

上山爬坡、遇到顛簸路段,都不在話下。我們看到電視劇98年央視版《水滸傳》裡,七星聚義的晁蓋他們都是每人推行這樣一種獨輪車,扮做買棗子的商人,去劫生辰綱的。

你看看楊志帶著一群挑夫是多麼辛苦,而晁蓋等7位好漢推著獨輪車就要輕鬆的多。

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▲電視劇《水滸傳》裡的獨輪車

2000年前!一個人運輸300-400公斤的貨物!這絕對不是異想天開!

只要我們掌握了槓桿原理,就很容易理解了。

看下圖,我們給獨輪車做一個簡單的受力分析,獨輪車受到三個力:

1、質心G受到垂直向下的重力P

2、輪子C受到地面垂直向上的支持力R

3、人通過手給獨輪車的手柄M向上的託力F

很容易理解的是:P=R+F。顯然,我們希望F越小越好,這樣的話人就更加省力。R嘛,地面給的,不用白不用。

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所以我們還要回到槓桿原理,分析力矩。

第一步,找到支點。

支點在哪裡呢?千萬不要把獨輪車看成一個簡單的蹺蹺板,以為支點就是質心G。其實你假設自己推一下這個獨輪車,就知道了,貨鬥也好,手柄也好,都是圍繞輪子C轉的,所以輪子C才是支點。

在水平方向上,輪子C到質心G的距離是a,這就是重力的力臂。而手柄到質心的距離是b,這是人力的力臂。

所以我們可以得到方程:

a*P=b*F

F=a*P/b

想把F變得更小,那就儘量縮小a,擴大b。最理想的當然是:通過精巧的設計,把輪子C放在質心底下,那a=0,人就可以幾乎不費力了。當然,前進方向的推力,以及遇到顛簸、調整方向的微小控制力,還是少不了的。

阿基米德曾經說過,給我一個槓桿,我可以撬起地球。看看,人家大科學家連地球都撬的起來,區區300-400公斤的貨物,

在槓桿原理下又有什麼難的呢?

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在諸葛亮的年代,獨輪車剛剛發明一兩百年,還屬於比較先進的技術。那麼木牛流馬有什麼特別的呢?

原來,獨輪車雖好,對人的體力要求卻高。在平原地區,尚且需要花費力氣,小心翼翼控制平衡。

要用獨輪車跨越艱難的蜀道,對運輸工人的要求也太高了。

你想想,當一位民夫推動著好幾百斤的貨物正在爬坡,想休息一下,還得花費力氣抵住獨輪車讓它不能滑下去,這會是多麼勞累;再想想,如果民夫遇到下坡,一不留神由於顛簸滑了手,就只能眼睜睜的看著車毀甚至人亡了。

所以,蜀道難,在這地方,獨輪車還比不上用土辦法:肩扛

據考證,木牛流馬給獨輪車加了一個壓靠,不要小看這個壓靠,有了它的存在,民夫在上山的時候可以休息,下坡的時候也可以駐足停留。在艱難的蜀道,民夫們再也不用擔心獨輪車不聽話啦!

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▲復原的木牛流馬

即使木牛流馬真的沒有“永動機”那麼神奇,也是勞動人民智慧的象徵,諸葛亮也只是他們的代表而已。

人類文明就是這麼一步一步艱難的發展起來,木牛流馬也好,獨輪車也好,都是其中的一個縮影,我們祖先每一個腳印都是值得我們紀念!

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