三國時期出現了一位才智過人的能工巧匠,他就是馬鈞。馬鈞一生有很多了不起的發明創造,如織綾機、翻車、指南車等,這些奇思妙想為這位偉大的機械學家贏來了“國之精器”、“天下名巧”、“巧思絕世”等美譽。
三國時期,有一位發明家名叫馬鈞。他是陝西扶風人(現在陝西武功、興平一帶)。小時候,他家裏很窮。後來雖然在魏國朝廷裏擔任了一個小官,但生活仍然很困難,大官們都瞧不起他。可是一向誌氣的馬鈞卻並不在意,他的誌趣在機械製造上。通過認真學習,刻苦鑽研,在長期的生產實踐中,他積累了豐富的製造機械的經驗,改革了許多舊工具,發明了許多新工具,被人尊為“巧思絕世”的機械發明家。
中國是世界上生產絲織品最早的國家,在上古的傳說裏,就有嫘祖繅絲養蠶製衣的故事了。盡管有著“東方絲國”的美稱,可因為所用的紡織機械落後,所以絲織品的生產效率還很低,改造織綾機便是馬鈞一生中最早的貢獻。
到馬鈞生活的三國時代,人們所用的仍是漢代以來的“織綾機”,這種織綾機有120個躡(踏具),人們用腳踏躡管理它,織一匹花綾得用兩個月左右的時間。後來,這種織綾機雖經多次簡化。可到三國時,經過了兩三百年,仍然是50根經線的織綾機50躡,60根經線的織統機60躡,織起來又費力又費時。
細心的馬鈞看到工人在這種織綾機上操作,累得滿身流汗,生產效率很低,就下決心改良這種織機。經過反複琢磨,他重新設計了一種織機。新織機簡化了踏具,改造了桄運動機件(即開口運動機件)。原來的織機50根經線的50躡,60根經線的60躡,馬鈞統統將其改成12躡。這樣一來,新織機不僅更簡單適用,而且生產效率也大幅度提高,我國古代的絲織工業迅速發展起來。
馬鈞還創製了新式提水機具--翻車,用於引水灌溉,他的這個創造來源於生活裏的一個偶然。當時,馬鈞在魏國作一個小官,經常住在京城洛陽。當時在洛陽城裏,有一大塊坡地非常適合種蔬菜,老百姓很想把這塊土地開辟成菜園,可惜因無法引水澆地,一直空閑著。馬鈞看到後,就下決心要解決灌溉上的困難。經過反複研究、試驗,他終於創造出一種提水灌田用的翻車,把河裏的水引上了土坡。
馬鈞的翻車用流水作動力,是一個齒輪原理的簡單運用。它用刻木做槽,中間連綴木板,上端有輪軸,可以旋轉,用人在一旁腳踏,木槽旋轉,把水帶上來,流進附近的溝道進行灌溉。這種翻車用起來非常的輕巧簡便,連小孩也能轉動,它不但能提水,而且還能在雨澇的時候向外排水。直至實現電動機械提水以前,馬鈞的翻車一直被我國鄉村曆代所沿用,在農業生產中發揮著巨大的作用。
除了機械製造,馬鈞還善於製造兵器。三國時,魏蜀兩國經常發生戰爭。各國能人紛紛絞盡腦汁,製造用於戰場的兵器工具。當時作戰常用一種拋石頭的戰車,這種拋石車就像一個大桔槔,一頭掛個鬥,裏麵裝幾十斤重大石頭,另一端掛許多根繩子,幾十名士兵一齊用力拉繩子,掛石頭的一頭猛然向上運動,鬥中的石鬥被拋出去,打擊敵人。
據說,當時曹操用這種武器打敗了袁紹。馬鈞發現,這種拋石車不但用人多、花費時間長,而且在攻城時,敵人在城樓上懸掛濕牛皮,就會擋住石頭,打中的落下來也會砸傷自己人。馬鈞設計出一種帶輪子的拋石車,把石頭放到大木輪上,用機械使輪子飛速旋轉,這樣連接把石頭拋出去,一個接一個地射向敵軍,大大提高了殺傷力。他做過試驗,這種拋石車可以把碎磚拋到幾百步遠。
馬鈞一生不大善於言談,他喜歡獨立思考和埋頭實幹,不過,正是這種“注重實踐、善於巧思”的性格,才造就了他機械製造方麵的精深技藝。
科海拾貝
馬鈞還給當時掌權的武安侯曹爽製造過一種活動的“百戲木人”。他用木頭做輪子,利用水力衝擊木輪,木輪旋轉帶動木頭人,這些木頭人就自動完成擊鼓、吹簫、擲劍以及倒立等動作。這種設計和製作雖然精巧,可惜它隻是統治者的一種玩偶,沒有什麼實際用途。