近世時期——首創能人2
媲美愛迪生的發明家黃履莊
黃履莊,清朝順治、康熙年間的揚州人。黃履莊自幼聰穎,尤其喜歡出新意。他一生發明無數,世界第一輛自行車便出自他的手。
盡管關於他的史料很少,然而僅有的資料也足以證明黃履莊是一位可以媲美愛迪生的傑出的天才發明家。
黃履莊10歲喪父,家境貧寒,隻得投靠揚州城裏的外祖父,和表兄住在一起。揚州是當時的對外通商口岸,黃履莊能夠比較方便地看到歐洲傳教士寫的一些科技著作,他從中學到了不少幾何、代數、物理、機械等方麵的知識。
他的性格比較沉穩,平時喜歡獨坐靜思,遇到難題,經常廢寢忘食地深入思考,直至想通為止。這些主客觀因素,對黃履莊培養和提高創造發明能力都有很大幫助。
據黃履莊的表兄,明末清初張潮的《虞初新誌·黃履莊傳》記述,黃履莊在28歲以前已發明製造了相當多的自動機械器具和各種奇器,皆構思巧妙,令人歎為觀止。
黃履莊曾經寫了一本《奇器目略》,記錄了自己的一些科技發明。但是,他的生平事跡很少見於文獻記載,有關他28歲以後的事跡人們基本上一無所知。
更遺憾的是,他的科技發明沒有流傳下來,他寫的《奇器目略》一書也失傳了。僅張潮在寫《虞初新誌》時,從《奇器目略》裏“偶錄數條,以見一斑”,選出27種機械器具的名稱,寫進了黃履莊的傳記。
清代吳陳琬的《曠園雜誌》也有黃履莊發明機械狗的記載,這些就是目前關於他的一些主要史料。
從以上這些資料中,我們不難看出,黃履莊有很多發明創造。他是一位一位傑出的天才發明家,在我國古代科技創新史上占有突出的地位。
我國是一個車輛王國。清朝康熙年間,黃履莊潛心研製了自行車。據上海科學技術文獻出版社於2010年出版的《清朝野史大觀》記載:
黃履莊所製雙輪小車一輛,長三尺餘,可坐一人,不需推挽,能自行。行時,以手挽軸旁曲拐,則複行如初,隨住隨挽日足行八十裏。
由此可見,他製造的自行車,前後各有一個輪子,騎車人手搖軸旁曲拐,車就能前進。這是史料最早記載的自行車。
在黃履莊之後大約100年, 1790年法國才製成了木製自行車,俄國1801年製造了與法國車相似的木製自行車。世界上推廣應用的自行車是1816年開發出來的,那一年德國人德·萊斯製造了帶車把的木製兩輪自行車,並申請了專利。
由此可見,黃履莊是自行車最早的發明者,而在康乾盛世,發明自行車也是揚州在科技創新方麵領先國內外水平的一個重要標誌。
1683年,黃履莊製作成功了第一架利用弦線吸濕伸縮原理的“驗燥濕器”,即濕度計。它的特點是:“內有一針,能左右旋,燥則左旋,濕則右旋,毫發不爽,並可預證陰晴。”
黃履莊發明的驗燥濕器有一定的靈敏度,可以預證陰晴,具有實用價值。這和歐洲後來的輪狀氣壓表的原理相似。驗燥濕器可以說是現代濕度計的先驅。
黃履莊的另一個發明是“驗冷熱器”,即溫度計。據記載,“此器能診試虛實,分別氣候,證諸藥之性情,其用甚廣,另有專書。”隻是驗冷熱器的說明書和實物都已失傳,我們難以判斷其具體原理和結構,估計是氣體溫度計之類的裝置。
黃履莊還發明了“瑞光鏡”,這種瑞光鏡可以起到探照燈的作用。在我國,明末就有探照燈的記載,黃履莊的發明,對其有很大改進,他大大增加了凹麵鏡的尺寸,最大的直徑達五六尺。
《虞初新誌·黃履莊傳》記載瑞光鏡道:
製法大小不等,大者五六尺,夜以燈照之,光射數裏,其用甚巨。冬月人坐光中,遍體升溫,如在太陽之下。
由於當時隻能是蠟燭之類的光源,凹麵鏡的口徑大,它所能容納的光源也就大,這就使得人們可以提高光源強度,這樣經過反射形成平行光以後,照在人身上就有“遍體生溫”的感覺,亮度也大大增加了。歐洲人1779年才製成探照燈,比黃履莊又晚了近百年。
據晚清畫家李放所著《中國藝術家徵略》稱黃履莊:
作木鳥置竹籠中,能自跳舞飛鳴,聲如畫眉,清越可聽。作水器,以水置器中,水從下上射如綿,高五六尺,移時不斷。所作之奇俱如此,不能悉載。
黃履莊研製的奇器五花八門,比如:顯微鏡、千裏鏡、望遠鏡、取火鏡、臨畫鏡、多物鏡、驅暑扇、龍尾車、報時水、瀑布水等,運用的知識涉及數學、力學、光學、聲學、熱力學、材料學等多種學科。
以“臨畫鏡”和“縮亮鏡”為例,當時曾有人進行描述:“千裏鏡於方匣布鏡器,就日中照之,能攝數裏之外之景,平列其上,曆曆如畫。”
為了發明這些機械,黃履莊特地製造了性能很好的彈簧,這些彈簧的性能雖好,但起初製造速度並不很快,為此黃履莊又造了一台專門生產彈簧的設備,能夠批量製造彈簧,揚州附近的工匠聞訊紛紛前來索要,黃履莊十分慷慨,將彈簧免費贈送給他們。有了大批高質量的彈簧,他又能發明更多的奇器。