什么东西威力如此之大，几乎可以说是中国古代第五大发明？

本文转载自公众号《把科学带回家》（ID：steamforkids）

你对中国古代科技了解多少？你的脑海中闪过哪四个伟大的发现？

事实上，古人的很多发明并不弱于四大发明。今天我就请大家来佩服一下中国古代人的聪明才智和实践能力。

清朝人在地下数千米处挖掘天然气

你听说过《自贡神海经》吗？ （以下地图有误，正确地图见上面评论）

这是世界上第一口超过一公里深的井。而清代自贡人人民就靠着沉海井喷出的天然气煮饭煮卤。

位于四川省自贡市大安区长岩塘的神海井，开凿于清道光十五年（1835年），距今已有180年的历史。它采用传统的钝器冲击钻法建造，深1001.42米。沉海井曾日产天然气8500立方米，黑卤水14立方米。

许多历史学家现在认为，这是深井钻探技术的先驱，现代油气钻探技术实际上是近两百年前中国技术的复兴。

天鹤拍摄于20世纪

图片来源：中国古代钻井与采气技术，钟昌永和黄健.Wictle Offset Printing，1997。

从上面的老照片可以看到，地面上矗立着一台50-100米高的钻机，一台起重机。德克萨斯州油井的繁荣实际上起源于两百多年前的中国。

井架由耐用的竹子制成，钻机用绳索连接。

工人站在一根木杆上，像跷跷板一样举起，这样铁钻就可以被拉上来。

钻头可以一直向下移动，沿途破碎岩石。

这些鱼尾形钻头用于在第一次钻孔期间打开较大直径的通道。

图片来源：中国古代钻井与采气技术，钟昌永和黄健.Wictle Offset Printing，1997。

油井使用的缆索非常坚固，其强度可与现代钢缆相媲美。

钻杆由牛动力提供动力。

钻头有多种形式。为了钻探不同的岩石和地质构造，古人设计了不同的钻头。

利用这样的钻井平台，古人可以到地下开采盐矿和天然气。天然气开采出来后，沿着数百米长的管道输送到附近的盐水燃烧厂，用于制盐。

我很佩服自贡人，他们最先想到地心看世界。

竹管输送天然气

图片来源：中国古代钻井与采气技术，钟昌永和黄健.Wictle Offset Printing，1997。

西汉里程表

还记得鼓车吗

让我们再看看这个古老的里程表。里程表是一种测量距离的工具。你父母的车里有一个里程表。

这辆奇怪的车叫吉利古车。这是世界上第一台里程表，出现于西汉时期。军队行军时，就推着这辆大车。每隔500米，山顶的太鼓师傅就会敲鼓通知大家。

这辆车的 2 个齿轮由轮子驱动，较大的齿轮驱动较小的飞轮。

这种传动机构被现代工程师称为减速齿轮系，它将较高的输入速度转换为较低的输出速度。

历史学家的一些手下认为，在行军过程中，一辆录音鼓车行驶在皇帝仪仗队前面，记录到敌营的距离和行进的距离。

英国巴斯大学机械设计与自动化讲师Geraint Owen表示，该系统的原理与现代摩托车发动机的原理类似。

一千年前的活塞

一千多年前的宋代，中国古代工业化水平达到了新的高度。当时在中国出现的机器在中世纪的欧洲并没有出现，而等到欧洲人制造出来的时候，已经过去了几百年甚至几千年了。当时发明的一些技术至今仍在使用。

已故宾夕法尼亚大学汉学家、经济学家罗伯特·M·哈特威尔（Robert M. Hartwell）曾表示，12世纪中国的铁和煤产量几乎与18世纪工业革命时期英国的铁和煤产量相同。冶金工业的技术，铁和煤的产出不是很科学。

宋代的一大技术创新在于重金属的制造工艺。山东省济宁市铁塔寺的铁塔是当时铸造技术的最好见证。

山东省济宁市铁塔寺的铁塔始建于1105年。

铁塔寺的铁塔建于北宋崇宁四年（1105年）。这座塔的独特之处在于，铸造这么大的铁物仍然不容易。从现代技术的角度来看，为了制造非常大的物体，液态铁浆必须首先保持在高温下才能成型。提高炉子温度的一种方法是吹入大量空气。现代炼铁技术也能起到同样的作用。

那么一千年前的人们是如何将空气带入厨房的呢？你不能仅仅依靠口碑。

使用的技术是一种依靠液压动力的自动鼓风机——风车。

欧文说，可以利用水力来旋转曲柄，然后为工厂提供风扇。

这与后来发明的蒸汽机活塞的曲柄连杆机构原理相同，但运转方向恰恰相反——在蒸汽机中，曲柄带动飞轮；在蒸汽机中，曲柄连杆机构带动飞轮。在风车中，飞轮驱动曲柄。

通过这项技术，可以将大量空气送入高炉，以达到铸铁所需的高温。

第一个在中国了解风车的欧洲人是清朝荷兰东印度公司使团成员约翰·尼霍夫(Johan Nieuhof)。 1656年，他在京杭大运河上航行经过江苏时，看到了一座风车。这段经历被记录在他的书《荷使初访中国记》中。

是和府啊

@维基百科

水稻自动脱粒

事实上，宋代已经将齿轮传动实现到了炉火纯青的地步，并实现了自动化生产。可以说是现代大工业的先驱。

一个例子是两千多年前的水力迫击炮锤——duì。

江西景德镇至今仍在使用净水器，足以证明这项宋代技术经过了多次考验。

水车技术本质上是利用流水的机械能和重力势能来转动水车。水锤中有几个凸轮轴和手柄。它们加载在主轴上。当它们旋转时，锤杆前排的锤子可以周期性地敲击被敲击的物体。

水轮与主轴相连。当水流过时，水轮旋转，主轴旋转，锤子运动。

每根吊杆可施加约 50 磅的力。水车每转动一次，可带动所有装置产生400公斤的动力。

水磨不仅用于研磨谷物，还用于研磨金属。目前，景德镇仍在继续磨碎水滴的工序。

水荣记录于《天工开物》（1637）

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恒速螺旋玉吊坠

让我们来看看另一件很棒的工艺品。

你见过这种春秋战国（公元前771-475年）的玉石首饰吗？该线引起了许多考古学家和工程师的兴趣。因为……这看起来不像是可以手工制作的。嗯，上面翡翠首饰中的图案称为等速螺旋，也称为阿基米德螺旋。

等速螺旋

等速螺旋要求射线在从原点辐射时以恒定角速度绕原点旋转。这个数学描述只能让你想象徒手画出等速螺旋线是多么困难。

春秋战国时期翡翠首饰的匀速螺旋

图片来源：DOI:10.1126/science.1096588

现在要制作这样的螺纹，您可以使用一种称为复合机器（将两个或多个简单机器组合在一起的机器）的机器，它可以以恒定速度旋转以产生恒定速度的螺旋。难道说春秋时期机器就已经出现了？

哈佛大学物理系研究员 Peter J. Lu 是这么认为的。他推测春秋时期的中国人已经发明了复合机器，并于2004年在《科学》杂志上发表了相关论文。

在西方，最早有记载的复合机器可以追溯到公元1世纪的古希腊数学家和发明家亚历山大英雄。如果卢树义等人的推测得到证实，那么古代中国人就比古希腊人更早发现复合机械。

那么创造这种等速螺旋的复合发动机是什么呢？可能是这样的。绿色的为笔，白色的为玉。拉动黄色杆绘制等速螺旋线。

图片来源：DOI:10.1126/science.1096588

圆盘转动的速度必须与笔移出的速度同步，否则无法画出等速螺旋。

笔与一根绳子相连，绳子围绕控制圆盘旋转的轴旋转。这样，笔以与圆盘旋转速度相等的速度向外移动，就可以画出等速螺旋线。然后工人们按照绘制的等速螺旋线进行雕刻。

水上运输装置平台

最后，还有一个每个中国人都应该知道的水上交通仪器平台。

水运仪器台是古代的天文计算机，可以说是中国古代科技皇冠上最迷人的珍珠之一。

这台天文计算机是在1000多年前的宋代元佑元年（1086年）设计制造的。它的发明者是苏松，一位走在时代前沿的全能工程师。

苏松

@维基百科

它的设计是如此复杂和充满未来感，以至于在很长一段时间内，工程师和历史学家都无法弄清楚它是如何工作的。

很多西方人第一次看到它的时候，都无法想象古代有这样的技术，因为它不仅可以计算年、月、日，还可以计算天球中天体的运动。

水运仪器平台高12米，宽7米，包含4个系统、400多个零件。他面前有一座塔，一个带着假笑的男孩会从塔里走出来，叮叮当当地报时。

仪器平台内还有泥图，可以移动水，使人们可以观察天体的运动。

水上运输仪器平台拥有世界上最早的逃生机构。擒纵机构是机械表的关键部件。难怪联合国教科文组织前自然科学部部长李约瑟直言，水上天文台是欧洲天文钟的直接祖先。

摆钟锚式擒纵机构

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此外，苏松还设计了相应的齿轮和销，其作用是让齿轮以一定的速度旋转。

西方花了数百年的时间才发明了类似的擒纵机构并制造了机械钟，让人类将擒纵机构的滴答声与时间联系起来。

原有的漕运仪器平台在北宋灭亡时被毁。靖康之灾（1127年）被金兵俘虏，后被遗弃。南宋时期，苏嵩之子苏燮所保存的文字无人能读懂，因此漕运台长期无人能修复。

现在我们知道了它是如何制作的，感谢苏松本人《新仪像法要》（机械化浑仪和天球仪的新设计）。这本书写于大约900年前，详细记录了47幅漕运观测站的图纸。

现在您可以在中国国家博物馆看到1：5的修复体和《新仪像法要》。此外，中国台湾的国立自然科学博物馆、日本长野县的“诹访湖时间科学馆礼堂”，都有1:1的水上携带大象平台复制品。

修复后的日本水运展望台的内部

@精工

史料来源等

奇骏编译

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资料来源：把科学带回家

编辑：广达源