回望千年前的水力機(jī)械

黃超

今天，我們的生產(chǎn)生活都離不開(kāi)電，而在沒(méi)有電的古代，智慧的古人會(huì)選擇利用其他自然力來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，如風(fēng)力、水力等等。

中國(guó)利用水作為動(dòng)力約有1900多年?！逗鬂h書·杜詩(shī)傳》中有記載：“……（建武）七年（公元31年），遷南陽(yáng)太守……造作水排，鑄為農(nóng)器，用力少，見(jiàn)功多，百姓便之。”而下面介紹的這幅《閘口盤車圖》（以下簡(jiǎn)稱《盤車圖》 圖1）便直觀地描繪了古代的一個(gè)官營(yíng)的水利磨粉作坊，展現(xiàn)了古人是如何利用水磨和水擊面羅進(jìn)行磨粉生產(chǎn)和銷售等活動(dòng)的場(chǎng)景。

水磨和水擊面羅都是利用水排動(dòng)力的農(nóng)業(yè)機(jī)械工具，面羅類似于現(xiàn)代的“篩子”，有很多細(xì)密的網(wǎng)眼，水擊面羅便是利用水力進(jìn)行篩選的面羅了。到魏晉南北朝時(shí)，水磨已十分普遍。但是，當(dāng)時(shí)制作的水磨究竟是什么樣子，由于缺乏實(shí)物和圖像資料，我們尚不可知?！侗P車圖》的出現(xiàn)，提供了水磨和羅面機(jī)最早也是最完整的圖像資料。

《盤車圖》中的磨面作坊

《盤車圖》現(xiàn)藏于上海博物館，是一幅界畫。五代時(shí)期的界畫在作畫時(shí)往往使用界尺引線，因此得名，寫實(shí)程度極高。元代畫論中常有“畫有十三科，山水打頭，界畫打底”的說(shuō)法，不過(guò)我們今天之所以能夠從《盤車圖》中看到五代時(shí)候糧食加工機(jī)械的結(jié)構(gòu)，不得不歸功于當(dāng)時(shí)界畫技法的成就。

此畫描繪的是一個(gè)官營(yíng)磨面作坊里的工作場(chǎng)景，畫面的左側(cè)是這個(gè)作坊的主體——安置水磨的堂屋，它營(yíng)建在相當(dāng)高的臺(tái)基之上。在距離堂屋后端的不遠(yuǎn)處，各建有望亭一座。左邊的望亭里有頭戴硬腳幞頭、身著圓領(lǐng)袍衫的官吏和侍從，周圍是正在工作的民夫，有的在扛糧，有的在磨面、羅面，有的在揚(yáng)簸，有的在清洗，有的在挑水，有的在引渡，一派作坊里忙碌的景象。整個(gè)磨面作坊三面臨水，既可方便貨運(yùn)，利用水力磨粉，還能避免被“塵土臭穢所侵”，一舉三得。臺(tái)基前面的河道上有兩艘運(yùn)糧的蓬船，對(duì)岸是坡道、木橋，上有民夫正在運(yùn)送糧食。畫面的右端有酒樓一座，門上木牌標(biāo)著“新酒”二字，門前建有酒食店招攬顧客的彩樓歡門，用彩帛、彩紙等扎成，樓中懸一布旌，上書“酒”字。透過(guò)二樓的門窗，可見(jiàn)官員模樣的人正聚齊一桌酣飲作樂(lè)，與酒樓外的民夫產(chǎn)生鮮明的對(duì)比。

磨面作坊是《盤車圖》的主角，水磨則是作坊的主角（圖2）。從畫中我們可以較清晰地看出水磨的結(jié)構(gòu)。明代陶宗儀在《輟耕錄·尚食磨面》中提到：“其磨在樓上，于樓下設(shè)機(jī)軸以旋之?！薄侗P車圖》中的水磨形制與此記載完全相仿。元代王禎在《農(nóng)書》里所說(shuō)的盤車裝置更為詳細(xì)：“凡欲置此磨，必當(dāng)選擇用水地所，先盡并（傍）岸擗水激輪，或別引溝渠，掘地棧木，棧上置磨，以軸轉(zhuǎn)磨，中下徹棧底，就作臥輪，以水激之，磨隨輪轉(zhuǎn)，比之陸磨，功力數(shù)倍?！薄侗P車圖》所繪的水磨，一根主軸貫通上下，下部為置于水面的臥輪，木軸頂部為一塊大型磨石，其上再固定一塊磨石。工作時(shí)引高處的水沖擊臥輪，從而帶動(dòng)磨石轉(zhuǎn)動(dòng)，由于最上層的磨石是固定的，于是兩塊磨石產(chǎn)生交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，就能夠研磨糧食了。這雖然不算特別復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但通過(guò)對(duì)水力的利用，生產(chǎn)效率成倍提高。這臺(tái)水磨讓我們?cè)僖淮我?jiàn)識(shí)到了古人的智慧。

如果我們仔細(xì)觀察，就可以看到在“主角”水磨的右側(cè)還畫著一位極易被忽略的“配角”，它的臥輪比水磨的小，同樣有一根連接上下的木軸，而其上部的結(jié)構(gòu)看起來(lái)比水磨還復(fù)雜?！芭浣恰钡捏w形雖不如“主角”龐大，卻同樣不可或缺，它就是我國(guó)古代的“水擊面羅”。水擊面羅是一種用來(lái)篩分面粉的農(nóng)用水力機(jī)械，它的作用是在谷類糧食磨粉加工之后篩選粗、細(xì)面粉。

水擊面羅的機(jī)械構(gòu)造要比水磨復(fù)雜，堪稱農(nóng)用水力機(jī)械中的佼佼者。王禎在《農(nóng)書》提到：“水擊面羅，隨水磨用之，其機(jī)與水排俱同，按圖視譜，當(dāng)自考索，羅因水力，互擊樁柱，篩面甚速，倍于人力?！痹凇侗P車圖》中我們看到了大致屬于五代時(shí)期的水擊面羅圖像，不過(guò)界畫畢竟不是正規(guī)的機(jī)械制圖，水擊面羅的許多部分被畫面上的房屋結(jié)構(gòu)所遮蔽，尤其是木軸通過(guò)復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)面羅進(jìn)行來(lái)回運(yùn)動(dòng)的部分被遮擋了。但從堂屋窗框中可以看見(jiàn)水擊面羅上部右側(cè)的面羅、撞柱和左側(cè)的鼓木構(gòu)造，在資料匱乏的情況下給研究人員提供了十分清晰且重要的信息，已有不少學(xué)者通過(guò)這部分結(jié)構(gòu)來(lái)復(fù)原水擊面羅的整體構(gòu)造。

農(nóng)業(yè)水利設(shè)施的高光時(shí)期

水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著無(wú)比重要的作用，對(duì)于以農(nóng)為本的古代，水的問(wèn)題甚至關(guān)乎王朝的興亡。從傳說(shuō)中的大禹治水到如今依然發(fā)揮著調(diào)度作用的都江堰，中國(guó)古人用智慧甚至生命來(lái)完成對(duì)水的“馴服 ”。在數(shù)千年的農(nóng)耕文明中，中國(guó)古人創(chuàng)造了各種各樣的水力器械，如用于提水灌溉農(nóng)田的翻車、筒車、戽斗、刮車、桔槔、轆轤等;通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的水碓、水排、水磨、水擊面羅等機(jī)械工具。這些在當(dāng)時(shí)如此重要的器具，古畫中卻鮮有出現(xiàn)。而《盤車圖》卻在我們眼前展現(xiàn)了水磨和水擊面羅清晰的形象，畫家為什么要將水磨、水擊面羅這樣反映現(xiàn)實(shí)、不那么高大上的題材作為繪畫的主題呢？這與當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景、經(jīng)濟(jì)生活相關(guān)。

在經(jīng)歷了大唐盛世之后，中華大地又陷入了分裂戰(zhàn)亂的時(shí)期，中原地區(qū)先后有五個(gè)朝代更替，中原之外則存在十余個(gè)割據(jù)政權(quán)。當(dāng)時(shí)的中原成了戰(zhàn)爭(zhēng)中心，連年戰(zhàn)亂使繁榮的城市變成了廢墟。戰(zhàn)爭(zhēng)不僅摧毀了城市，也使原有的河渠陂塘等灌溉水利設(shè)施失修荒廢，人為破壞加上自然災(zāi)害，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)被摧毀了。相較于中原的混亂，江南一帶則相對(duì)穩(wěn)定，于是出現(xiàn)了古代中國(guó)歷史上第二次北人南遷的高潮，史稱“四海南奔似永嘉”，這種情況直到后周郭威即位（951年）才有所改變。郭威立國(guó)后，努力革除唐末以來(lái)的積弊，重用有才德的文臣，大力改革，加快恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在五代中葉后，經(jīng)歷過(guò)戰(zhàn)亂，不同的統(tǒng)治者也都開(kāi)始意識(shí)到恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于鞏固統(tǒng)治基礎(chǔ)的重要性，這才促進(jìn)了當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)水利設(shè)施的建設(shè)，在后周、南唐、吳越、閔等都得到了相應(yīng)的發(fā)展。因此，《盤車圖》的出現(xiàn)不是偶然，它通過(guò)對(duì)一座官營(yíng)磨面作坊的描繪來(lái)反映當(dāng)時(shí)大力恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的盛況，同時(shí)也不失為一種對(duì)統(tǒng)治者施行“德政”的歌頌。