常言說，疾風知勁草。關鍵時刻，人們總是無比信賴科技的力量。
我國古代有不少科技名人，默默地推動著時代進步。比如墨子，比如張衡，他們是古代科學家中的佼佼者，都被後人譽為“科聖”。
除了“科聖”，科技成就突出的古人還有很多，我們可以來看一看。
“杜母”造水排，冶鐵鑄農器
杜詩的名字，通常是和水排連在一起的。
水排是什麼？就是一種水力鼓風機。在我國古代，人們冶鑄青銅器或鐵器時，多用皮囊進行鼓風，以使炭火更旺，爐溫更高。若將好幾個皮囊排在一起，同時鼓風，就叫排囊。水排是一種用水力推動排囊的鼓風裝置，是東漢人杜詩的一項創舉。
杜詩是河內汲縣(今新鄉衛輝)人，生年不詳。東漢初年，他曾在洛陽任侍御史。當時，將軍蕭廣縱容部下為非作歹，侵擾京師百姓。杜詩告誡無效，遂“格殺蕭廣”，並將此事呈報朝廷。
漢光武帝認為杜詩膽識過人，便派他到河東討伐逆賊。後來，杜詩又擔任了成皋令、沛郡都尉、汝南都尉等。建武七年(公元31年)，他被調到南陽太守任上。
南陽是大郡，要治理好並不容易。西漢時，召信臣曾任南陽太守，在這裡興修水利、勸課農桑，百姓豐衣足食，都感激地稱他為“召父”。
現在，杜詩來了。《後漢書》中記載，他在這裡不僅興修水利，還“造作水排，鑄為農器，用力少，見功多”，極大地節省了民力。南陽百姓安居樂業，生活富足，都稱杜詩為“杜母”，並將他與召信臣相提並論，說：“前有召父，後有杜母。”這也是地方官被稱為“父母官”的來歷。
杜詩“造作水排”，是為了冶鐵鑄農器。唐代時，章懷太子李賢為《後漢書》作注，稱水排是“冶鐵者為排以吹炭，今激水以鼓之也”。
其實，早在春秋時期，古人已掌握了用皮囊來鼓風冶鐵的方法。《禮記》中說：“良冶之子，必學為裘。”就是說要成為一名好的冶鑄者，必須先學會縫製皮囊。
《左傳》中也記載，公元前513年，晉國的趙鞅率軍隊在汝水之濱築城，曾“賦魯國一鼓鐵，以鑄刑鼎”，即向魯國徵收一爐鐵，用來鑄造刑鼎，以將法令公之於眾。
戰國時期，鐵製農具多了起來。隨著鐵器的廣泛使用，我國進入鐵器時代。不過，在水排出現之前，一般是用人力或馬力等鼓風冶鐵，既耗時又費工，效率比較低。從這個意義上說，杜詩的發明促進了冶鐵技術的發展，是一項重要的技術革新。
王禎《農書》中，繪製水排圖
建武十四年(公元38年)，杜詩去世，因“貧困無田宅，喪無所歸”，朝廷下詔將他安葬。
這時候，他發明的水排已受到世人的關注。東漢末年，韓暨在朝廷擔任監冶謁者，將其用在兵器等的鑄造上。
韓暨是韓信的後人，很受曹操賞識。他當過七年監冶謁者，負責為朝廷冶鑄鐵器等。《三國志》中記載：“舊時冶作馬排，每一熟石，用馬百匹。更作人排，又費功力。暨乃因長流為水排，計其利益，三倍於前。”由於善用水排冶鐵，他被朝廷加授為司金都尉。
杜詩造的水排是什麼樣子，史書並無詳細記載。今天，人們對水排結構的瞭解，多出自元代王禎的《農書》。
《農書》成書於公元1300年前後，作者王禎是著名的農學家。他在機械設計上很有造詣，也當過地方官，認為吃飯是百姓的頭等大事，因此對農業技術特別留心。
當時，杜詩發明的水排已經失傳。王禎經過反覆研究，弄清了水排的構造原理，將其繪製成圖，載入書中“農器圖譜”部分，並介紹：“其制，當選湍流之側，架木立鈾，作二臥輪；用水激下輪。則上輪所用弦通繳輪前旋鼓……則排隨來去，掮冶甚速，過於人力。”
根據王禎的描述，水排的工作情形大致是這樣的：在木架上立起轉軸，轉軸的上下兩端各安裝一個臥輪。下臥輪在湍急水流的衝擊下，可用水力推動轉軸，帶動上臥輪旋轉，並推動其上的曲柄連桿裝置，使“排前直木”往復運動，排囊則隨之快速開合，鼓風效果“過於人力”。
如果把臥輪立起來，水排也能工作。也就是說，水排可分為臥輪式和立輪式。它們都是通過水輪、轉軸及連桿等的作用，把圓周運動變成直線往復運動，使排囊快速鼓風，提高冶鐵效率。
東漢後期，宦官畢嵐發明的新式提水工具——翻車，其實也運用了水排的這種工作原理。
《後漢書》中記載，漢靈帝熹平年間，畢嵐在洛陽“作翻車渴烏，旋於橋西，用灑南北郊路，以省百姓灑道之費”。東漢末年到三國時期，發明家馬鈞對翻車進行了改進，又造出水骨龍車，名垂青史。
繪有水磨的《千里江山圖》局部(資料圖片)
水磨與水碾，水排是“先驅”
杜詩發明水排，最初是為了鼓風冶鐵，鑄造農器，儘可能地節省民力。他可能沒想到，後人受此啟發，將水排的工作原理用到了糧食加工上。
比如，人們造出了用水力舂米的機械，叫水碓(duì)。西晉時，杜預更進一步，用一個大水輪驅動多個水碓，又發明了連機碓。
後來，水磨、水碾等也出現了。南北朝時，數學家祖沖之曾在南方造水碓磨，即用一個大水輪同時驅動水碓與水磨。在北方，北魏大臣崔亮讀《杜預傳》，“見為八磨，嘉其有濟時用，遂教民為碾”。他任尚書僕射時，又上奏朝廷，在洛陽城的張方橋東“堰谷水造水碾磨數十區，其利十倍，國用便之”。
水磨又稱水磑(wèi)，在北魏洛陽城中並不鮮見。楊衒之在《洛陽伽藍記》中記載，當時洛陽城南有景明寺，“寺有三池……碾磑舂簸，皆用水功”。
隋唐時期，洛陽是南北大運河的中心，水系比較發達。無論公卿貴戚之家，還是官府、寺廟等，多臨水設碾磑，進行糧食加工。如《河南志》中記載，延福坊“唐有福先寺水磑，四輪齊轉”，可見當年的繁忙景象。
到北宋時，水磨的應用更加普遍，朝廷還設立了水磨務，掌管水磑磨麥，以供宮廷及內外官署之用。宋徽宗曾賜給宰相蔡京一幅《千里江山圖》，是青年宮廷畫師希孟年所作。在這幅圖中，就繪有一座巨大的立輪式水磨。它橫跨山溪，帶動磨盤轉個不停，彷彿這也是經濟繁榮的寫照。
當然，在元代的王禎看來，還有更厲害的水力機械，那就是水轉連磨和水輪三事。
水轉連磨是“一水輪可供數事”，如果水流夠大，輪磨之外，“或作碓碾，日得穀食，可給千家”。至於水輪三事，就是“水轉輪軸可兼三事”。比如先磨面，再把磨去掉，換成礱(lóng)來舂米，最後把礱換成碾，就能實現“一機三事”，十分方便。
現在，水磨等雖已漸漸淡出人們的生活，但杜詩發明水排的影響仍在。(洛陽晚報首席記者 張廣英)
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