中國古代機械復原研究（簡體書）

同濟大學教授，著名科技史家，中國古代機械模型復原研究領域學術領頭人，享受國務院特殊津貼。長期從事機械設計、機械史、科技史的教學與科研工作，主持過國際合作項目“中國懸棺研究”，國家自然科學基金項目“中國古代動力機械考察、考證、研究與分析”“中國古代機械史研究”“中國齒輪研究”“中國古代戰爭器械研究”等。科研成果被收入中國軍事博物館、中國科技館，並陳列至今。

中國的機械發明、使用和製造技術源遠流長，內容豐富，成就輝煌。眾多杰出的機械發明充分體現了中國古代先進的科技文明。在當今國家提倡由製造大國走向製造強國之際和崇尚“工匠精神”的新形勢下，本書內容具有更積極的現實意義，它向讀者展示的不僅僅是博物館中陳列的一件件精妙的機械器具，更是將前人智能與敬業、勤奮、精益求精的精神融為一體的真實寫照，立體詮釋“工匠精神”，激勵人們在科技創新中做出新貢獻。

中華民族輝煌的歷史，積澱了無窮的智能，形成了獨特的精神標識，孕育了中華優秀傳統文化，要從內在價值的角度挖掘並傳承其內涵，明晰其與核心價值觀的相互關係，堅定我們走中國特色社會主義道路的自信心。隨著我國公眾科學文化素養的提高，中國古代文明和中華優秀傳統越來越受到關注和重視。中國古代科技尤其是機械技術曾長期處於世界先進行列，是中國古代文明的重要組成部分。因年代久遠，許多古代機械已經失傳，僅在古籍中有記載。古代機械文物有助於了解中國古代科技發展脈絡和輝煌成就，然而，現存的古代科技文物非常稀少。復原工作可以彌補古代機械文物的缺乏。欣喜地看到陸敬嚴教授順應當前形勢，將幾十年的復原研究成果和寶貴經驗，撰成《中國古代機械復原研究》。這是本有關如何製作中國古代科技精品模型的著作，縱觀書市，未見有這方面的專著，乃創新之作。

我與陸教授是忘年交，從20世紀80年代起，我幾乎參加了他所有科研成果的評定工作。當年一起參加評審的陶亨咸、譚其驤、李國豪、胡道靜等先生已先後謝世，我今年過百歲，耳不聾眼不花（ 至今不戴眼鏡，不用助聽器 ），很高興再次為陸教授的新作寫序。

陸教授四歲即跟著兩位姐姐上學，後姐姐上南開、清華，他上交大。“文革”後百廢待興，陸教授如同駿馬奮進，長期從事機械設計教學，科技史、機械史研究及中國古代機械復原研

制工作。他思路敏捷，富有開拓性，曾主持多個課題研究，屢獲部、市、校級科技進步獎，多次解決了復原研究中的難題，使這項工作向前邁進了一大步，極具社會效益。一時間，報紙、雜志、廣播、電視隨處可見關於他復原工作的報道，連美、日、德等國媒體也時有報道，《上海科技報》曾頭版刊登他的照片，稱他為“科壇新星”。

正值事業蒸蒸日上之際，病魔悄悄地纏上他。他於1991年、1995年兩次接受腦瘤手術，1997年進行頭臉部神經搭橋手術，2006年接受腸癌手術，化療次數比常人多，之後又不斷出現小腫瘤，多次接受摘除手術……次腦瘤手術時醫生就建議他留遺囑，並多次發出病危通知。陸教授腦瘤術後一度不會說話、不會走路、不會吃飯，他從20世紀90年代初一直與死神“斗爭”，仍堅強達觀、談笑自若。如今雖右半肢癱瘓，仍筆耕不輟，主編 《中國科學技術史 · 機械卷》 （ 2000年 ），撰寫 《中國古代兵器》（ 1993年 ）、 《圖說中國古代戰爭戰具》（ 2001年 ）、 《中國機械史》（ 2003年 ）、 《新儀象法要譯注》（ 2007年 ）、 《中國懸棺研究》 （ 2009年 ）、《中國古代機械文明史》 （ 2012年 ）、《佛教的科技貢獻》（ 2016年 ），這些“分量十足”的著作問世足見其勤奮。順便提及，撰寫《中國懸棺研究》時，他拖著病弱之軀再赴當年的吊裝地進行考察，科學家的嚴謹性可見一斑。彼時寂靜深幽的吊裝地已成為繁華的旅遊景點，時任江西省鷹潭市人大常委會主任的管華鞍說：“陸教授，你使一方人脫貧。”這是對他科研成果的中肯評價。

復原製作中國古代科技精品模型需要多學科協作，學科的交叉即是創新的源頭。記得在1998年上海市科學技術委員會召開的中國古代機械復原研究鑒定會上，陸教授的復原研究工作被評定為“國際領先”水平。如今，陸教授借此著作回顧這段難忘的科研經歷，其中的曲折、突破和甘苦等在書中一步一步展現。陸教授曾說，“經驗永不帶走，智能長留人間”，如今他把經驗和智能都留在書中，留給新一代的科研工作者。

中國科學院院士

2018年9月

序一

序二

要言要義

本書配套數字交互資源使用說明

緒論 001

節　中國古代機械復原研究概況 001

一、 復原研究工作的起源 001

二、 復原研究工作穩步發展 003

第二節　中國古代機械復原研究鑒定會 008

一、 鑒定會概況 008

二、 鑒定會之後 010

第三節　心聲與呼吁 015

一、 撰寫本書的由來 016

二、 為“復原”正名.不要將“復原”與“復制”混為一談 017

|上篇| 中國古代機械復原研究總論 021

章 中國古代科學技術應有的地位 023

節　中國古代科學技術進入先進行列的時間 023

一、 科學技術進入先進行列的基礎 023

二、 中國科學技術在秦漢時期開始進入先進行列 024

三、 中國科學技術不再先進 028

四、 落後必然挨打 031

第二節　中國機械在古代科學技術中的地位 034

一、 機械的定義 034

二、 有代表性的古代科技成果大多屬於機械範疇 036

三、 古代科技的先進性與機械科技密切相關 037

四、 科技發展促進了機械本身的發展 048

第二章 中國古代機械復原研究的理論問題 053

節　復原研究的意義和作用 053

一、 復原研究有利於形象地反映古代科技發展的盛況 053

二、 復原研究成果改變了社會面貌 055

三、 復原研究是培養科技人才的重要方法之一 057

四、 復原研究有利於挽救瀕臨失傳的古代技藝 058

五、 復原研究應尊重優秀文化傳統 059

第二節　復原研究的依據 061

一、 復原研究依據的來源 061

二、 收集復原研究資料的具體方法 063

第三節　復原研究的過程 068

一、 復原研究課題的確定 068

二、 復原研究課題資料的收集、調研和考證 069

三、 復原模型的設計 071

四、 復原模型的製造 072

第四節　復原研究成果的評價標準 075

一、 可靠性 075

二、 科學性 075

三、 多樣性 078

第五節　復原模型的動力問題 079

一、 復原模型的驅動力矩M模 079

二、 復原模型的摩擦力 081

三、 確保復原模型動力性能的方法 081

第三章 傳統文化與古代科技館建設 083

節　傳統文化與科技發展 083

一、 傳統文化的概況 083

二、 歷史上對傳統文化造成的破壞 085

三、 傳統文化優劣並存 087

四、 傳統文化促進了部分復原研究內容的發展 090

第二節　形勢呼喚更多更好的中國古代科技館 091

一、 復原研究工作的現狀與要求 091

二、 建什麼樣的中國古代科技館 094

三、 關鍵是人才 102

|下篇| 中國古代機械復原研究分論 105

第四章 農業機械 107

節　整地機械 108

一、 犁的形成 109

二、 直轅犁及其受力分析 111

三、 曲轅犁及其受力分析 114

四、 碎土機械 116

第二節　播種機械 119

一、 播種方法 119

二、 三腳耬的結構和使用 119

三、 壓實機械 121

第三節　灌溉機械 123

一、 桔槔 123

二、 轆轤 125

三、 龍骨水車 129

四、 筒車 139

五、 井車 147

第四節　收割、脫粒和清選機械 150

一、 收割方法與工具 150

二、 脫粒方法與機械 151

三、 清選機械 153

第五節　糧食加工機械 159

一、 石碾棒和石碾盤 159

二、 碓 159

三、 磨 168

四、 碾 179

第六節　風力機械 180

一、 風力機械的功用 180

二、 臥軸式風車 181

三、 立軸式風車 183

第七節　水輪三事 188

一、 中國多用水輪的發展簡況 188

二、 農業機械的成就.明代水輪三事 190

第五章 手工業機械 193

節　鉆孔工具 194

一、 牽鉆 194

二、 舞鉆 195

第二節 冶金鼓風機械 196

一、 皮橐 196

二、 木扇及水排 197

三、 風箱 204

第三節　陶瓷機械 206

一、 陶器與陶車 206

二、 瓷器與瓷車 208

第四節　軋車與紡車 211

一、 軋車 211

二、 手搖紡車和腳踏紡車 214

三、 水轉大紡車 217

第五節　鑿井與汲鹵機械 219

一、 鑿井技術與機械 220

二、 汲鹵技術與機械 224

第六節　制糖機械 227

一、 制糖源流 227

二、 糖車 228

第七節　采玉與磨玉機械 229

一、 玉器概說 230

二、 磨玉車 230

第八節　印刷及活字架 233

一、 印刷源流 233

二、 檢字木輪 234

第九節　指南針 236

一、 指南針的起源 236

二、 磁石的應用 237

三、 指南針搬上船 238

四、 水運事業大發展 242

第六章 運輸起重機械 245

節　車輛 246

一、 車輛的形成 246

二、 車輛的應用與發展 248

第二節　獨輪車與木牛流馬 251

一、 獨輪車 251

二、 木牛流馬.特殊的獨輪車 256

第三節　古船與明輪船 259

一、 古船的起源 259

二、 古船的主要類型與結構 260

三、 船舶動力 264

四、 明輪船 266

第四節　古代起重裝置 270

一、 滑輪 270

二、 絞車 271

第五節　古代起重裝置的綜合利用——懸棺升置 277

一、 千古之謎.懸棺 277

二、 謎中之謎.懸棺升置 280

第六節　“懷丙撈牛”傳奇真相 286

一、 鐵牛的用處 286

二、 懷丙因何“撈”牛 287

三、 懷丙如何“撈”牛 288

四、 懷丙其人其事 289

第七章 戰爭器械 291

節　偵察器械 293

一、 偵察簡介 293

二、 巢車 293

三、 望樓 296

第二節　遠射兵器 298

一、 弓 298

二、 弩和特種弩 299

三、 砲 304

四、 炮.火炮 308

第三節　車戰與戰車 310

一、 車戰源流 310

二、 車戰法 310

三、 戰車 313

第四節　防御建築與防守器械 315

一、 防御建築 316

二、 防守器械 318

第五節　攻堅器械 327

一、 進攻準備 328

二、 進攻方法之一.挖掘地道 331

三、 進攻方法之二.破壞防御設施、殺傷防守人員 336

四、 進攻方法之三.強行登城 344

第六節　其他戰爭器械 351

一、 揚塵方法與揚塵車 351

二、 火攻器械及猛火油柜 354

第七節　古代火箭及世界上早的噴氣飛行試驗 359

一、 中國古代火箭技術簡介 359

二、 世界上早的噴氣飛行試驗 364

第八章 自動機械 367

節　指南車 369

一、 中國古籍上關於指南車的記載 369

二、 定軸輪系指南車 372

三、 差動輪系指南車 381

第二節　記裡鼓車 384

一、 中國古籍上關於記裡鼓車的記載 385

二、 《宋史》中的盧道隆記裡鼓車 385

三、 王振鐸的記裡鼓車復原工作 388

四、 全面再現宋代盧道隆記裡鼓車的思考 389

第三節　被中香爐 392

一、 被中香爐的記載與實物 392

二、 被中香爐的原理與結構 393

三、 被中香爐的發展與應用 394

四、 丁緩其人其事 395

第四節　張衡候風地動儀 396

一、 張衡地動儀的古籍記載 397

二、 現代學者的研究 398

三、 張衡地動儀的意義 401

四、 張衡其人其事 402

第五節　舂車與磨車 403

一、 事情的原委 403

二、 舂車與磨車的尺寸和結構 405

第六節　其他自動機械 407

一、 古代的動力與控制水平 407

二、 古籍記載中可信的自動機械 408

三、 古籍記載中不可信的自動機械 412

四、 古籍記載中尚待研究的自動機械 417

參考文獻 423

古籍 423

現當代圖書 424

附錄一 中國機械史大事記 426

附錄二 中國歷代紀元簡表 430

附錄三 歷代尺寸對照表 431

索引 433

後記 443