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中国古代水利杰作领先世界两千年

发布日期:2020-05-05 07:53 来源:未知 点击:

  上一期,我们的话题是古希腊的科学智慧,今天,我们的话题是中国古代发明与“李约瑟难题”。现在张开逊教授已经来到了我们的直播现场。

  张开逊教授在他的《回望人类文明之》这本书中,这样定义中国古代发明,他说“中国古代发明是一种基础性发明,他将中国重大的科学技术领先世界的时间定义为1000年,也就是上启春秋,下至南宋”。下面我们请张教授谈谈这方面的见解。

  张开逊:今天我们的话题是令每一位网友都会感兴趣的话题。因为,我们每个人都生活在中国的古代发明之中,我们知道,界上有7个有源头的文明,其中有6个已经消失在历史长河之中了,剩下的唯一的一个就是中华文明,绵延数千年,未曾断裂,而且充满生机。

  中国古代的发明在中华文明的延续和发展中起着决定性的作用。早在新石器时代,距今5000年前,中国人已经发明了很多今天看来仍然常智慧的技术,比如说,最早的丝绸,就是在那个时候出现的。丝绸在今天仍然没有被任何一种其他的纺织品取代。在那个时候,古代中国人发明的漆器,是一种最理想的工艺,能够使很多器物的表面被防护、被,使得我们的生活用品,包括我们的餐具更加卫生。同时,在那个时候,古代中国人已经发明了有效的针灸技术,今天,针灸技术还在使用着。

  刚才,主持人谈到中国领先世界的重大发明到底从什么时候开始,到底延续到什么时候。中国古代的重大发明不可胜数,我想我们这里提出来的简单的标准,就是这些影响全世界的领先世界的技术,应该对人类有深远的影响,而且能够为文明起到奠基的作用。我认为,中国古代的重大发明领先世界的时间应该说从古代中国发明家发明液态生铁冶炼技术开始,中国发明液态生铁冶炼技术,有实据的时间至少是在公元前512年,在那个时候,人们已经用液态生铁冶炼技术铸造出了很多的铁制器物,由于这件发明,解决了人类步入铁器时代之后最大的一个难题,使得铁器能够以非常廉价的方式批量地生产,使得人类工具的变革真正产生了巨大的社会影响,使铁成为廉价的、通用的、大众能够使用的工具和武器。

  张开逊:另一件重大的发明,我想谈公元前3世纪中国在水利工程技术方面的一件发明,这就是有名的灵渠。这里我想讲一个故事,在公元前219年的时候,当时秦始皇派遣50万大军攻打南粤,就是今天的广西、广东,久攻不下,当时重要的原因就是因为那里山崎岖,运输很不方便,从中原运过去的粮食很难前线的需要,当时迫切需要修一条连接长江水系和珠江水系的运河,使得中原的运粮和运兵的船只能够一直到达前线。就在今天的广西省新山县的地方,在珠江和密江的河谷之间修了一个运河,这个运河工程历时五年,最终完成了这个工程。在这个水利工程中,包含着三项重大的技术发明,当时修建的时候是想引湘江水进入漓江,湘江水在广西的新山是由南往北流的,密江是由北往南流的,第一项技术就是在湘江的河道上修了一个龋齿型一道坝,龋齿型的一道边长334米,另一个边长130米,“龋齿”的角度是108度,正好对着湘江流过的方向,这样湘江流过这个坝的时候,使得水分为两支了,其中70%的水流入湘江的河道,另外有30%的水流到漓江里去了,这是世界上最早的大江分流技术,能够按照人们的意愿使江和水按照确定的比例分流。

  第二项重要的技术就是在建这个坝的时候,需要把很多巨大的石块连接成一个整体,因为坝非常长,水流的冲击力非常大,很难有一种办法把分类的石块连接在一起,当时由于中国人已经发明了液态生铁冶炼技术,人们想到一个非常聪明的办法,就是在每一个石块连接的地方,开上一个燕尾槽,对接起来以后,由铸铁浇灌在这个燕尾槽底是宽的,是窄的,像燕子的尾巴一样,当融化的生铁冷凝的时候,这时候就会发生形变,凝结的时候产生一个巨大的力量,这个力量就会通过燕尾槽的两边,使得铁块非常牢固地连接在一起,由于融化的铁水可以充满任何弥漫的空间,因此,这种拉力常均匀的,就用这种办法,用的石块连接成一个整体的大坝,这个大坝已经两千多年了,到现在还在使用。

  第三项技术就是要把湘江水通过坝引到漓江水去,需要不断地提高水位,这个时候出现了最早的船闸技术,在当时叫斗门,中国人发明了最早的船闸,这项技术使得日后人们在大江大河上筑坝的时候,不再截断航运交通,这项技术对世界的水利工程和交通运输产生了非常深远的影响。在此之前,还有一件事情,也是对世界影响非常深远的,这件事情发生的时间是比修灵渠还要早一点,当时,秦国还没有统一中国,但是,那个时候秦已经征服了当时的蜀国,蜀国就是今天的四川省和今天的,那时叫巴国,已经占领了巴蜀地区。秦国派了一个官员叫,任蜀郡太守,在任上做了两件重要的事:一件是引漓江水灌溉成都平原,修了都江堰水利工程,这项水利工程2000年来使成都平原一直受益,使2000万亩良田能够得到合理的灌溉,使得2000万人受益。

  在任期间同时还做了另外一件重要的事情,就是他十分关注自供、盐碱的开采。因为巴蜀和当时的秦都远离海滨,食盐很难从海上取得,由于过去四川盆地是一个古海洋,随着地壳的变迁,随着地壳的抬升,海洋逐渐的干涸了,海底逐渐抬升到今天地表的。这个时候很多浓缩的盐水和当时水分大量蒸发以后聚集的盐的结晶体和残留的少部分水,混在一起构成高浓度的盐溶液,就存在与地下。有时还有少量的盐水存入到地表,有时偶尔在地表找那些盐来用,但是地表的盐容易受到污染,而且分布很不均匀,所以不能食盐的可靠供应。

  当时,想到,用深井钻探技术,取地下的,特别是盐层之下的食盐的矿藏,这是一项很难的事情,因为有很多食盐的矿藏是存在几百米、上千米的盐层之下的,当时四川盆地的地下水位非常高,很难打一个深井取出来,由于是从关中盆地过去的,他们在黄土高原那个地方,已经掌握了打深井的个技术,他采用了一个新的技术,就是打盐井的时候,首先挖一个小坑,挖一个小坑之后,就放一个用石头打成的圆圈,随着坑的加深,石圈就逐渐的下沉,从石圈的中部就把挖的土取出来,随着深度的增加,挖掘的井里面形成了由石头构成的长长的石管子,这样可以防止井壁的坍塌。

  当石圈构成的井,一直到数百米深,接近盐石层的时候,这时候他们想了非常巧妙的办法,就是用竹条剪成竹锁,带上铸铁的铁锤,用铁锤的重力去砸石块,把它砸成粉末,然后把碎石取出来。因为铸铁的硬度比岩石的硬度高,在铸铁的冲击下,岩石很快就破碎了,这样就钻透了岩石层,一直到达储存大量盐矿的地方,从这里就能够取得大量的盐。

  因为当初很多盐是高溶度的盐溶液,当时人们用四川盆地盛产的竹子一根一根地连在一起,把竹子的竹节打空,像今天的无缝钢管一样,一直延伸,一直穿过岩石的孔,一直延伸到底部去。当时,有很多储盐的地方,地下的压力非常高,能够使得盐水在压力的作用下,通过管子,自己出来了。所以,那些能够露出自己流盐水的地方,人们就把它叫“自流井”,今天自贡市的来源就是由两个字构成的,一个是“自”,一个是“贡”,自就来源于自流井,贡就是取出来的盐成为珍贵的贡品。后来,人们也用这种办法发现了在盐层的下面,还存在着天然气,就用这种办法,把地下的天然气引出来,用地下的天然气熬从地下取出的盐溶液。有时候一个天然气的井就能够同时点燃5100口熬盐的锅,可以想像,当时利用这种新技术的工程的规模是相当大的。

  这是一件非常非常重大的发明。后来一直到1831年的时候,欧洲人才知道用这个办法可以开采盐井。一直到1871年,一个美国人才在美国的州,用中国人的办法开采出了世界上第一口油井,这个办法还是他从当时在美国的一个中国的劳工那里学到的,由于现代工业文明在很大程度上依赖着人们从地下获取矿藏的能力,包括石油、天然气和其他的矿藏,因此这项深井钻探技术在很深的层次上,决定着和影响着人类的未来。所以,我想,这三件发明,应该说是在那个时期领先世界的最重大的发明。