古羅馬最偉大的技術(shù)奇跡——巴貝加耳磨坊（上）

■ 杜生梅

到法國(guó)南部阿爾勒的參觀旅游者很少有人會(huì)不辭辛勞地向東北方向驅(qū)車19千米，去訪問(wèn)豐維耶的村莊。更難得有人再?gòu)呢S維耶向南，沿D33號(hào)公路繼續(xù)走4000米。但是，在那兒有一條馬車道通向左邊的目的地：古羅馬遺跡中最偉大的技術(shù)奇跡之一——巴貝加耳磨坊。

巴貝加耳磨坊是一處保存良好的古跡。它曾是一座真正的、古羅馬人用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、從事大規(guī)模生產(chǎn)的流水作業(yè)線工廠。該工廠的遺跡無(wú)須發(fā)掘，規(guī)模龐大，給人留下深刻印象。然而，人們極大的注意力往往都放在像寺廟一類的藝術(shù)古跡上，而對(duì)像工廠這樣的技術(shù)遺跡往往完全忽視了。巴貝加耳磨坊遺跡的重要性只是在法

國(guó)考古學(xué)家費(fèi)爾南德·貝努瓦于1940年發(fā)表了對(duì)該遺跡的考察報(bào)告之后，才為人所認(rèn)識(shí)。

巴貝加耳遺跡的意義重大，因?yàn)樗鼘?duì)可稱為有關(guān)古羅馬帝國(guó)衰亡的技術(shù)論一說(shuō)提出了質(zhì)疑。該理論認(rèn)為，由于利用了廉價(jià)的奴隸勞工，從而阻止了古羅馬人開(kāi)發(fā)其他可利用的能源。而大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)沒(méi)有這些能源是完全不可能的。

人們只要沿著馬車道向下行走100余米，就可以看到密密麻麻坐落在山坡上的這個(gè)大型工業(yè)結(jié)構(gòu)的遺跡。巴貝加耳磨坊是一座大型面粉廠，其歷史也許可以追溯到公元4世紀(jì)。它的規(guī)格很單一，驅(qū)動(dòng)那些磨石的動(dòng)力來(lái)自16臺(tái)水車。它們8臺(tái)為一排，平行安排在一起，每排水車依山勢(shì)而建，因此水流可從一級(jí)水車跌落到下一級(jí)水車，依次驅(qū)動(dòng)各級(jí)水車，然后經(jīng)過(guò)山腳的排水溝，最后排到500米遠(yuǎn)處的一塊沼澤地。

這個(gè)工廠的設(shè)計(jì)十分巧妙，它們利用一個(gè)單一的屋頂連成一體，形成一個(gè)真正的工廠。水力分配也非常巧妙。因?yàn)槠鲃?dòng)或任何其他形式的傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力都會(huì)使負(fù)荷太大，因此使用單臺(tái)水車來(lái)驅(qū)動(dòng)那么多的機(jī)器根本是不可能的，多個(gè)石磨機(jī)只有當(dāng)每個(gè)磨石都有自己的水車提供動(dòng)力才有可能。

誰(shuí)是巴貝加耳磨坊的偉大設(shè)計(jì)者呢？設(shè)計(jì)這座工廠的工程師應(yīng)該享有偉大設(shè)計(jì)者的稱呼。在阿爾勒的阿利斯坎普墓地，至今仍然保留著一塊與該工廠建成時(shí)間大致吻合的墓志銘。這塊墓志銘贊美著當(dāng)?shù)匾晃恢乃こ處煛ニ埂.貝尼格納斯，說(shuō)他“聰明過(guò)人，在機(jī)器制造和修建水渠方面沒(méi)有任何人能超過(guò)他”。但是，沒(méi)有確實(shí)的證據(jù)表明就是他建造了巴貝加耳磨坊。但是，人們?nèi)匀灰粠樵傅卣J(rèn)定，巴貝加耳磨坊就是他建造的。

爬上山頂，人們就會(huì)看到，在山的另一邊有一條淺溝，溝上橫跨著一條由拱架結(jié)構(gòu)支撐的典型古羅馬水渠，這條水渠給巴貝加耳磨坊供應(yīng)水源。再往下看，另一條水渠與第一條水渠并排在一起，它的大部分都被第一條水渠遮擋住了。在山脊上，西邊的水渠拐了個(gè)直角，繼續(xù)向西延伸了17千米，給阿爾勒的古羅馬城阿萊拉特供應(yīng)飲用水。東邊的水渠筆直向前延伸，穿過(guò)山脊中專門(mén)打通的隧道，到達(dá)整個(gè)磨坊綜合結(jié)構(gòu)的上部終點(diǎn)，為它提供水源。

非常清楚的是，巴貝加耳磨坊有一條專門(mén)供它使用的水渠。盡管磨坊水渠與城市飲用水水渠之間的確切關(guān)系仍然是人們研究的專題，但最新的研究似乎表明，首先，水渠修建起來(lái)是給城市供水。經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間后，它再也不能供水了，原因可能是水質(zhì)變壞了或是水渠由于碳酸鈣的沉積而被堵塞（大多數(shù)類似的水渠都有這樣的問(wèn)題）。因此，爭(zhēng)論仍在進(jìn)行。有人認(rèn)為，新的水渠修成之后，原來(lái)的水渠被專門(mén)用來(lái)給磨坊提供動(dòng)力用水源。因此，巴貝加耳磨坊的修建可能是專門(mén)用來(lái)開(kāi)發(fā)利用水力資源，因?yàn)槟莾旱乃?、水質(zhì)用于工業(yè)都非常適當(dāng)。

從山脊隧道中穿過(guò)的水渠剛一露出地表，就在Y字形的分叉點(diǎn)分成兩個(gè)支流。曾經(jīng)有人這樣認(rèn)為，由Y字形分叉點(diǎn)環(huán)抱的三角地帶是一個(gè)源頭水庫(kù)（確保水流的均勻供給）。但現(xiàn)在，這種假設(shè)被認(rèn)為不大可能。這個(gè)磨坊綜合結(jié)構(gòu)（此時(shí)水流注入其中）本身順山的斜坡而建，形成一個(gè)約42米長(zhǎng)、20米寬的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)。該磨坊由兩排廠房構(gòu)成，谷物實(shí)際上就在廠房?jī)?nèi)碾磨。兩排廠房中間有一條輔助通道，驢和騾子通過(guò)這條通道送進(jìn)糧食，并運(yùn)走一袋袋面粉。兩排水車分別安裝在兩排廠房的外墻，每臺(tái)水車又裝在一個(gè)用石頭壘起的長(zhǎng)方形水車池內(nèi)。水車池一個(gè)緊接一個(gè)，逐級(jí)順山勢(shì)呈序列而建。安裝在外墻外的水車與各廠房之間的間距很明顯，但并不完全統(tǒng)一，有些水車池比其他水車池要長(zhǎng)。下側(cè)的墻壁并不完全平直，毫無(wú)疑問(wèn)，這些差異是由于山坡坡度變化不均造成的。

出現(xiàn)的其他參差不齊的現(xiàn)象大部分是由于整個(gè)工程難以全面修復(fù)造成的。在整片遺址保存下來(lái)的廠房墻壁中，沒(méi)有哪一處的高度在1.5米以上。據(jù)考古研究，當(dāng)時(shí)很多廠房的上部結(jié)構(gòu)都是木制品，很久以前就不復(fù)存在了。因此，修復(fù)人員既要有鑒別能力，又要有創(chuàng)造性的想象力。這種要求在修復(fù)古建筑時(shí)是常見(jiàn)的。然而，研究人員在此面臨著另外一個(gè)純技術(shù)性的問(wèn)題，即從山頂?shù)缴侥_的標(biāo)準(zhǔn)傾斜度使每一級(jí)地基的坡度為30°，但要安裝那八臺(tái)水車，水流遞降的坡度要更陡一些才行。修復(fù)人員在修復(fù)過(guò)程中已經(jīng)提出了各種權(quán)宜之計(jì)，如把磨坊上部修在足夠高處，把底部的水車修在底層等等，這樣才能有效降低磨坊底部的高度，增加水流的傾斜度。盡管最后三座廠房的布局明顯不同，而水車安裝中的這一差異可能會(huì)在這三座廠房的建筑中反映出來(lái)，但現(xiàn)在還沒(méi)有任何人能夠說(shuō)明，古羅馬人是怎樣解決水流與地面傾斜度不一致的問(wèn)題的。

每臺(tái)水車寬0.7米，直徑為2.1米，安裝在一根軸上，車軸從水車池穿過(guò)墻洞（現(xiàn)在還有一兩處仍可分辨出來(lái)）進(jìn)入廠房。車軸在廠房?jī)?nèi)會(huì)通過(guò)一對(duì)齒輪與一個(gè)垂直車軸相連接。垂直車軸向上穿過(guò)頂板，在上面的地板上帶動(dòng)玄武巖磨石（直徑為0.9米）進(jìn)行碾磨。這種傳動(dòng)裝置因其他古羅馬磨坊而廣為人知。在這里，我們唯一不知道的是，使用這種齒輪傳動(dòng)裝置是否會(huì)增加旋轉(zhuǎn)的速度和提高碾磨的效率。

這一部分的空白更為巴貝加耳或許最捉弄人的謎投下了神秘的色彩：磨坊產(chǎn)生多大的動(dòng)力？它能磨出多少面粉或磨出了多少面粉？最后這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有必要取得一致，因?yàn)槲覀儾⒉恢滥シ皇欠駮円苟荚诠ぷ?。而且，磨石的大小是已知的，但它們的旋轉(zhuǎn)速度并不知道。不過(guò)，即使是一個(gè)假定的生產(chǎn)數(shù)字，也至少能提供一個(gè)有關(guān)其數(shù)量級(jí)的大致情況。

布里斯托爾大學(xué)的羅伯特·H.J.塞林在1983年根據(jù)水渠1米/秒的流速（每秒排放0.3立方米的水）以及水車每分鐘旋轉(zhuǎn)10次，效率為65%，做出了最新估計(jì)。塞林計(jì)算出，這種水平可以產(chǎn)生大約2000瓦的動(dòng)力。正如英國(guó)學(xué)者約翰·蘭德尖酸刻薄的評(píng)論：“按現(xiàn)在的（還有點(diǎn)使人壓抑）比較，一輛小型摩托車的發(fā)動(dòng)機(jī)（250立方厘米）就能產(chǎn)生大致相同的動(dòng)力?！边@么大的動(dòng)力，只要傳動(dòng)裝置安裝適當(dāng)，就可以帶動(dòng)磨石使其達(dá)到每分鐘30轉(zhuǎn)。這樣，在1小時(shí)內(nèi)完全能磨出大約24千克的面粉，而對(duì)整個(gè)巴貝加耳磨坊來(lái)說(shuō)，一天就可以磨出9噸面粉?？紤]到由于糧食運(yùn)送遲緩耽誤了時(shí)間、維修、水力不足、機(jī)械發(fā)生故障、休息和其他的干擾等等因素，停工期為50%，根據(jù)塞林的計(jì)算，巴貝加耳磨坊仍然可以“每天生產(chǎn)4.5噸的面粉，這足以供給12500的人口，每人每天平均消費(fèi)350克。這完全與有關(guān)公元4世紀(jì)阿爾勒人口規(guī)模的估計(jì)一致”。

這一最新估計(jì)似乎解決了一個(gè)問(wèn)題。早期的估計(jì)要高些，而且大多數(shù)歷史學(xué)家所擔(dān)心的就是磨坊生產(chǎn)的面粉超過(guò)了當(dāng)?shù)厝丝诘南M(fèi)量。通常的解釋是，阿爾勒是古羅馬軍團(tuán)的要塞，而巴貝加耳磨坊給駐軍提供給養(yǎng)。但是，古羅馬軍團(tuán)的駐軍到處都是，在古羅馬帝國(guó)沒(méi)有任何其他地方的駐軍依賴過(guò)這樣一種應(yīng)急辦法?，F(xiàn)在的估計(jì)排除了這些異議，由此更支持了這樣的理論：修建工廠是為了有效地開(kāi)發(fā)利用水渠。

另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是確定工廠的設(shè)計(jì)，這取決于它使用的水車種類。在古代的水車中，已經(jīng)知道有三種類型。最簡(jiǎn)單的是古代斯堪的納維亞式水車，它水平地安裝在一根垂直的軸上，車軸向上穿過(guò)廠房地板，帶動(dòng)上面的磨石。這種沒(méi)有齒輪的裝置建造容易，保養(yǎng)方便，但磨石只能隨水車的速度緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，因此碾磨的效率不高。古代斯堪的納維亞式水車不完全沉入水中，它靠斜管的水流來(lái)驅(qū)動(dòng)。這種水車現(xiàn)在在中國(guó)仍很常見(jiàn)（在中國(guó)，或許更有影響的是風(fēng)車，它也是呈水平面在旋轉(zhuǎn)）。（待續(xù)）