为什么总是有人说中国古代没有“科学”？西方古代有历史，有“科学”吗？西方古代那么厉害的话，为什么不在古代就“工业革命”，发展西方“科学”呢？

干嘛要等中国发明好了一切，坐享其成，还反过来说中国人没有“科学”！

没有“科学”的中国，几千年是最发达的国家，发明了N多科技，有“科学”的西方却几千年落后无比，这不是莫大的讽刺吗？！

明明就是西方抄袭盗窃中国科技，却倒打一耙中国，西方能够承认从中国抄袭盗窃了科技吗？



《机器与仪器的制造场》、《奇器图说》与中国古代机械


在世界数字图书馆里偶然找到这本《机器与仪器的制造场》，开始看不明白其中机械图所表示之意，后来才明白是作图的人画的太拙劣导致的。

据说“在16世纪晚期一种新的类型的书籍出现在欧洲，其代表种类的文献被称作“机器制造场”。 第一座制造场由雅克·贝松（约1540-73年）制作，他生于格勒诺布尔，在皇家赞助光顾他之前主要是作为一位数学教师工作”。

其中说到“图版描述了仪器的尺寸和图像，许多后来被用于制作机器的原型图，包括车床、石头切割机、锯床、马车、炮管、疏浚机、打桩机、磨面机、拖拉机械、吊车、电梯、泵、打捞机械、航海推动机械以及许多其它的机械。”

不过，这本书里的机械图实在对不上提到的那些机械原型，后来，无意间在某处看到明《奇器图说》的一张“循环链斗式输送机”图，感觉特别像《机器与仪器的制造场》的某张图。

对比了下，两者确实很像，又有些区别，如果不是这张图发现的两者之间的联系，恐怕也不会想到《奇器图说》与《机器与仪器的制造场》的关系。

国内看到的明代《奇器图说》资料，没有发现外国的哪本书与此有关，在世界数字图书馆里的《奇器图说》有两本，《奇器图说》和《远西奇器图说录最》。

此时，再去看两本书的简介，则会看到《远西奇器图说录最》提到了法国雅克·贝松。

《奇器图说》：“王徵看到当时金尼阁（Nicolaus Trigault ，1577-1628 年）带来的7000 册的西方图书，其中有关科学和技术的专著，附有印刷精美的插图，王徵从中认真钻研并依此想象设备的制作方法。他请特伦茨为自己翻译讲解了维脱鲁维 (Vitruvius)、西蒙·布鲁日 (Simon de Bruges)、干治士·阿格里科拉 (Georgius Agricola)、阿戈斯蒂诺·拉梅里 (Agostino Ramelli) 等人的作品，并一边听取特伦茨的讲解，一边记下笔记。特伦茨通过 50 余幅插图，详细介绍了起重机、引重机、转重机、调水机、转动石磨机，解木、解石和岩石切割机，以及日晷和水铳的工作原理。”

《远西奇器图说录最》：“意大利工程师阿戈斯蒂诺·拉梅利（Agostino Ramelli）及维托里奥·宗卡（Vittorio Zonca），以及法国工程师雅克·贝松（Jacques Besson）的作品复制于此译本中。”

但是，即便如此也故意漏掉了那些人的书名，只提到了人名。这样就发现不了《奇器图说》与“引进”的某些西方科技书籍之间的关系了。

如果不是先看到《机器与仪器的制造场》，又偶然间发现《奇器图说》的某张图将两者联系了起来，再通过《奇器图说》和《远西奇器图说录最》中的插图对照《机器与仪器的制造场》，发现了它们之间的相似点，恐怕也只能按照这些篡改的历史来“胡说八道”了，即便怀疑，却缺少证据。

不过，也有人发现西方这些书籍与《奇器图说》之间的关联，却没能利用这些证据，反而受伪史影响来证明西方的“先进”，看不出这些机械图的错误，颇为可惜，西方伪史只是个自我循环证明的圈套！

现在看到的是1578年版，按其所说的最早出版时间：1571-72年相当于明·隆庆五年、六年。现在的1578年版相当于明神宗万历六年。但是，经过对比验证后，证明这本书的出版时间实为篡改，提前了年代，里面的错误无法解释，《奇器图说》如何从错误的机械图“抄袭”为正确的配图及解释。

而且《机器与仪器的制造场》绘图也太拙劣了，更难联系其与中国古代机械的关系，不过加上明《奇器图说》配图就很容对比出来了。

明代《奇器图说》这种“引进”（出卖）西方（中国）技术的行为，真是篡改历史，颠倒黑白啊，倒打一耙中国，信了外教的中国人就不是中国人了！

中国古代机械

我国是一直世界上发明和利用机械最早的国家，在机械原理、结构设计和动力应用等方面都取得了极高成就。

春秋时期（公元前770----前476年）就发明了蕴涵杠杆原理的桔槔；自东汉始，形状用途各异的齿轮广泛应用在水转连磨、指南车、记里鼓车等机械上；在原动力方面，逐步从人力、畜力向利用水力、风力的方向发展，机械传动方式亦逐步扩大。

在历史上，我国的先民对机械的不断发明、创造、革新，大大推动了生产力的发展和社会的进程。

简单机械

公元前8000～前2800年期间出现了陶轮（制陶用转台），农具大约出现在公元前6000～前5000年，除石斧、石刀外，还有石锄、石铲、石镰、蚌镰、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。

中国在大约40～50万年前，就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4～5万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。

杠杆、滑轮，物理学上称作简单机械。石器时代人们所用得石刃、石斧，都用天然绳索把它们和木柄捆绑在一起，或者在石器上凿孔，装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆得经验法则：延长力臂可以增大力量。

春秋后期，鲁班曾经制造过一只能在空中自由飞行的木鸟，“三日不下”。三国时期的蜀汉，为了运送粮食，著名军事家诸葛亮发明了木制的带有晃动货箱的人力步行式运输器具——木牛流马，虽然其样貌不明，却被称为最早的陆地军用机器人。

虽然这都是些简易的装置，可是它们也都有着自己的动力来源。

据史料记载，今天可知的我国古代机器人的动力来源主要有弹力和水力。如《维西见闻纪》和《焦氏说楛》中记载的自动弹出的箭就是利用了弓箭的弹力。

而北宋年间苏颂等人设计制造的水运仪象台则是用水力作为动力的很好的代表。它将浑仪、浑象和报时器集于一身，分为三层，上层是一台浑仪，中层是浑象，下层是报时系统。报时系统中的一层木阁中有三扇小门，每扇门中各有一个报时的小木偶机器人，每到一个固定的时刻就会有小人表演击鼓摇铃敲钟等动作报时。其制作之精美，工艺之精细，设计之巧妙，不得不让人称叹，并且被考古学家王振铎先生成功复原。

起重机械

中国古代用于灌溉的桔是悬臂式起重设备的原型。

据说在十四世纪，西欧出现了一种由人力和畜力驱动的旋转吊臂式起重设备。十九世纪初，出现了桥式起重设备，起重设备的重要磨损部件，如轴，齿轮，提升机等，开始用金属材料制造，开始使用液压传动。

在十九世纪后期，蒸汽驱动的起重设备逐渐取代了液压起重设备。

20世纪20年代以来，由于电力和内燃机的快速发展，基本形成了以电机或内燃机为动力单元的各种起重设备

起重设备主要包括起升机构，操作机构，变幅机构，回转机构和金属结构。

起升机构是起重设备的基本工作机构，大部分由悬挂系统和绞车组成，并且还通过液压系统提升重量。

操作机构用于纵向水平移动重物或调整起重机械的工作位置，一般由电机，减速器，制动器和车轮组成。

变幅机构仅配备在吊臂式起重设备上。当吊杆抬起时，振幅减小，弯曲时振幅增加。

和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重设备的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。

滑车、辘轳、与绞车统称为“辘轳”

中国古代有时把滑车、辘轳、与绞车统称为“辘轳”，如辽阳三道壕汉代壁画中 的“辘轳图”，如山东东汉墓像石中的“辘轳图”，以及四川城垛出土的汉代盐场画像 砖上的“辘轳图”，它们有个共同特点是没有曲柄，仅仅是辘轳的圆柱体变成两头大、中间小的细腰状。这样就克服了绳容易从滑轮中滑脱的缺点。由于这种拉绳式的细腰辘轳与滑车的工作原理相同，实质上仍是一种滑车，只不过是滑车向辘轳过渡的一种形式。


辘轳

辘轳是滑车的另一种形式，它的主要部件是一根短圆木，上绕绳索，圆木可环绕其固定轴而转动。明代罗颀所编的《物源》载：「史佚始作辘轳」，「史佚」为周初史官，故辘轳可能起源于商末周初。

春秋时期，曾在一种军用巢车或八轮车上装有辘轳，以便将巢车举起，车内人即可居高望敌城。自战国到汉代，辘轳常被人用作入葬下棺的机械。

但辘轳的最广泛用途，无疑是用于从井中提水。将吊水桶系在辘轳上的绳子两端，将两股绳逆顺交转于辘轳上，便能发挥功用。这样的辘轳称为双辘轳。王祯所著《农书》指出：辘轳「或用双绠而逆顺交转所悬之器，虚者下，盈者上，更相上下，次第不辍，见功甚速」。可见，双辘轳的发明不会迟于《农书》一书完稿的1313年。

古代人亦曾将辘轳、滑轮与架空索道联合应用，将山下的流水引到山上，在机械工程上，也是很有意义的创造。

图 《天工开物》中的「辘轳」图



图 《机器与仪器的制造场》中的“辘轳”




虽然看起来《机器与仪器的制造场》的辘轳和中国辘轳很像，但是，根据中国所画的“辘轳”使用方法，法国的雅克·贝松画的辘轳图，实际是不能使用的，它并不清楚具体结构使用方法，也就无法清楚的画出来。

也就是说，它们至少从中国得到了“辘轳”的使用方法的信息，所以，才在画里尽量表示出“辘轳”从井中提水的情景，却不代表它们画的真的能够做到使用。

滑车

西方人称为「滑轮」的东西，古代中国人称为「滑车」，滑车的含义，除了主要部件滑轮外，还包括安装滑轮的构架、绳索或皮带。在使用上，应用一个定滑轮，可以改变力的方向；应用适当配合的一组滑轮，则可以省却气力。

中国最迟从战国时代开始，滑车已经在作战机械、井中提水等实际作业中被广泛使用，墨翟在其《墨经》中将其称为「绳制」，并讨论了它的力学原理。

以绘画形式表现滑车的，大约起于汉代，可能是从汉代起，滑车在工程技术中普遍应用的反映。在山东武梁祠汉代的画像石中，便描绘了人们通过使用滑轮以打捞铁鼎的「泗水取鼎」故事。在明代的科学名著《天工开物》中，也可以看到高耸的盐井架上，安装了定滑轮的场面。


滑车也是一种起重机械，主要构件是木架、滑轮、短轴、及绳索，其核心构件是滑轮。滑车使用绳索绕在滑轮中间的槽内。滑轮中穿一短轴，两端固定在木架上，这种机械叫定滑轮滑车。

1988年江西瑞昌古铜矿遗址发现商代中期的滑车，滑轮为五齿形，轮宽320毫米，轮的直径是350毫米。下图为《天工开物·作咸》记述的蜀省井盐汲卤机械，它由一个辘轳和两个定滑轮组成，用牛拉辘轳作动力。

图 《天工开物·作咸》记述的蜀省井盐汲卤机械




《天工开物》中的安装盐井架图。图中可见一人手持杠杆，一人拉绳索，共同撬移和调整井架的架基，井架顶部并安装有滑轮。

很明显，它比单个滑车的功效要高。还有一种复式滑车，在同一轴上装有直径不同的两个滑车，直径大的为绞，作为原动力由人搬动绞车，带动直径小的辘轳转动，把东西吊起来。

历史记载：

明朝王圻、王思义编著的《三才图绘》记述了煮絮滑车，这种滑车有点和上面说的滑车不同，是用环代替了滑轮。

图 王思义编著的《三才图绘》记述了煮絮滑车




在《孙子·攻谋》篇中，论述了攻占敌城时必须建造带楼橹的车，巢车是一种杆上安有滑车的活动瞭望台，可见滑车在春秋时已扩大到用于军事方面 。

《机器与仪器的制造场》中的起重机械

在《奇器图说》中有很多篇起重的图及解释，现在都说成是西方成果，明明写的都是中国起重装置，怎么看成是西方的呢？

图 《机器与仪器的制造场》各种机械图29



图 《机器与仪器的制造场》各种机械图29起重机械




与中国古代起重机械不同，图上所示机械有问题，恐怕无法达到起重目的，画出了滑轮，缺少人力，还需要人控制才能完成起重啊！

与《奇器图说》对照了下，都不能完全对应的上，有滑轮和没滑轮的，不用滑轮的话，就要用杠杆，还是需要一人才能起重；要用滑轮的话，就有很多种了，皆与“《机器与仪器的制造场》的起重机械”不相符合，使用滑轮，或者滑车，也需要多人控制才能起重。

图 《机器与仪器的制造场》各种机械图29起重机械



图 明代《奇器图说》起重第一图（无滑轮）




明代《奇器图说》起重第一图说：“假如有石重五百斤欲起之使髙，先用立架一具如围中之，次于横梁之，系系秤之索如，秤头之，为举重之索秤尾之，为人坠之索秤杆长十有一尺秤头至，为一尺秤头过，至，为十尺，为人力，为石重夫，至，既为一尺是为一分，至□既为十尺是为十分以十分而举一分故一人之力可起五百斤也。”

用杠杆，需要一人才能起重。

图 明代《奇器图说》起重第二图（有滑轮）




明代《奇器图说》起重第二图说：“假如途次猝无立架止用直木三根或四根以索，缚一头竪之三根作三足形，四根作四足形，以秤杆中心系索系在上端中央，以秤杆前端一尺者系重物，以后端十尺尽处，系人用力之索更便也。”

图 明代《奇器图说》起重第四图（有滑车）




明代《奇器图说》起重第四图说：“假如有石若干重，欲起之先作三足形立架上收下开，上端收处平安短铁横梁，梁上系滑车一具，下系滑车一具。钳石上用索一端从上滑车转垂而下，即从下滑车内转轮而上，复过上滑车而下，或即用人力曳之可矣；如石太重则滑车上下各加一具或加二具，亦无不可愈多愈轻，人力愈可少也；如石仍太重难起，即于两竪架上安一辘轳在内，辘轳两端各十字相反安四椿木，用人力转其滑车内所转之索，更便且力甚劲也两法总具上图中。”

这里都用上“滑车”、“轱辘”了，正是中国古代的起重机械。

如果依照《奇器图说》配图来看，《机器与仪器的制造场》中的起重机械画图错误，如果这是错误的话，为什么《奇器图说》却能画出正确的起重使用方法呢？

德国传教士“口授”，能把当时错误的说成是正确的吗？

况且，据说是传教士邓玉函口译，王徽整理并配图，王徽没看见西方机械岂能配图并做出解释，这不是胡说八道吗？

如此，再次将《奇器图说》与《机器与仪器的制造场》进行对照后，发现了不少图非常相似，但是由于《机器与仪器的制造场》的作者不理解这些机械的使用，画图不清楚，以至于无法看出是工作原理，导致没能认出来。

例如中国的引重机械，也有出现。

图 《机器与仪器的制造场》各种机械图29、引重



在明代《奇器图说》引重里也有出现，不过，分成了好几种，在《机器与仪器的制造场》的出现的引重机械，能够对应的上两张图。

图 明代《奇器图说》引重第二图




明代《奇器图说》引重第二图说：“先为方架如，架之前端安立轴如，中有大轮如，轮周有螺丝转齿如，轮上有立齿如，立轴下端有星轮如， 靠星轮两旁各有立柱亦各安星轮如，两旁星轮上有纒索之搰辘如， 靠螺丝转大轮安立轮如，立轮之齿与大轮上立齿相合立轮之轴有长螺丝转如，其长螺丝转，靠有大立轮亦是螺丝转齿如□立轮两旁系系重之索如，前端立轴大轮之外有螺丝转之柄如，以一人转之则重行矣凡重之下有长辊木如□逓辊逓支而前。”

图 明代《奇器图说》引重第三图




明代《奇器图说》引重第三图说：“先为大平车下有活安长辊木如，车前端两旁安有斜柱上有轴两端各有十字木椿如，于其前再为两车各如其制如，如，但其前两空车用时暂柅不动，待载重之车至近然后起而移之前也。”

在《机器与仪器的制造场》里出现错误的机械图，至少说明当时西方不懂机械。

不得不人怀疑它们真的有过，并且真的见过这些机械吗？所以，明代《奇器图说》的机械不可能是从西方“传入”。

绞车

绞车是与滑车、辘轳相似的另一种机械，它在古代也被普遍应用。

绞车可能起源于西晋。《晋书》载十六国后赵王石虎令人盗邯郸赵简王墓，因墓穴有水，故作「绞车，以牛皮囊汲之」。而从唐代开始的各种军事著作中，对它都有详细描述，成为军用必备器械之一。曾公亮在《武经总要》中描述「绞车，合大木为床，前建二叉手柱，上为绞车，下施四轮，皆极壮大，力可挽二千斤。」

其实，古代人在钓鱼竿上安装的卷线轮，实则也是一种绞车。明代王圻所编的《三才图会》一书中载有钓鱼图及钓鳖图，图中的钓竿上均装有卷线轮。这种卷线轮起始的年代不详，但是在很多古画中都有出现。

在辘轳的基础上，古代人还创制了另一种绞车，将一根圆轴削成同心而不同径的两部份，在其上绕以绳索，绳下加一滑轮，只须转动其轴即可将重物吊起，这种绞车又称较差式绞车，或称「中国式绞车」，但其起源年代不详。

图 中国绞车结构示意图



绞车是与滑车、辘轳相似的另一种机械，它在古代也被普遍应用。

图 《武经总要》「绞车」图



图 《三才图会》中的「钓鳖」图




还可以用于钓鱼的卷线轮的绞车。

1、绞车是与滑车、辘轳相似的另一种机械，可节省人力。
2、绞车是我国古代军用必备器械之一。
3、古代人在钓鱼竿上安装的卷线轮，实则也是一种绞车。
4、古代人还创制了较差式绞车，或称“中国式绞车”。

在明代《奇器图说》起重第七图中出现绞车，看到该图才明白《机器与仪器的制造场》的某图是怎么回事。

图 《机器与仪器的制造场》各种机械图34、起重机械



图 明代《奇器图说》起重第七图（有滑车）




明代《奇器图说》起重第七图说：“假如作屋作墙起运砖石泥土之物，即不大重然或桶或筐一人可运五六筐桶，其法上用夜乂平架两头各安滑车一具，每滑车贯长索一根其两索各一端定缚长杆一根，将所用筐桶诸物钩悬杆上下，用两辘轳各将前垂长索一端系定安置架上。如物力不大重不大多则人转辘轳足矣，倘物或太多太重则于两辘轳中而更安一大轮，大轮另有索旁系一辘轳上，其辘轳另是一架，一人转此单辘轳曳动大轮之索，则双辘轳自转诸物俱运上矣。”

实际上《奇器图说》里的配图及解释就是介绍使用方法而已。


前面《机器与仪器的制造场》画了很多起重、引重机械，使用了轱辘、滑车、绞车，看起来似乎会用似的，实际分析后，根本只是做样子而已，具体机械结构画不出来，各种不合理，达不到使用效果。

图 明明画了那么多起重、引重机械，却不会使用？




最后，只能爬楼梯去磨面，即便这个磨面的图，也没有具体机械结构，来说明如何磨面的，只是放个磨面的漏斗，好像这样就能磨面了似的，实际上真倒进去什么样，出来还是什么样啊！

如此落后，现在也能说成西方是当时“最先进”的国家？比当时的大明朝还“先进”！这不是说笑话呢吗，这样的它们能懂力学、重学、数学、度数之学、律吕之学吗？《奇器图说》里的词语全都是中国自古以来使用的，可不是西方“带来”的，在中国都是常识了，倒不如说是给西方写的简介。

所以，真实的情况是，落后的它们需要这样的基础知识，况且，西方当时统一度量衡了吗？中国的尺寸和西方不一样的啊，现在是接轨了，当时可没有接轨，如何换算的......

反正，就能这么“对接”、“接轨”了，西方任何事物都不需要“基础”，空中就能建楼阁，在中国耶教徒嘴里，一下子就能比大明朝还“先进”！不得了，又来造“神迹”了。

这些东西真要研究，也不至于看不出法国雅克·贝松的《机器与仪器的制造场》里的很多毛病，能把自己家的东西研究成别人家的，某些砖家真厉害！

从来就不思考、质疑西方所谓的“科学”吗？！那么，所谓的“科学家”又怎么能称之为“科学家”，这一切本身就不“科学”，实事求是呢？“科学”不过是披上了“科学”外衣的耶教，掌握了人们崇拜“科技”的心理，制造并塑造了西方是“科技之神”的幻觉！

我们来看中国古代怎么引重利用力的吧，会利用力，自然也懂得什么是力！谁更需要这些力学、重学、数学、度数之学、律吕之学等方面的知识，究竟谁才不懂力！显而易见是西方。

中国古代原理应用

力学是研究力和机械运动的科学。一个物体在时间、空间中的位置发生变动，就叫机械运动。自然界中一切物体都在作机械运动，即使表面看来静止的桌椅、不动的教室，也时刻在随地球一起转动。力是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化就是这种相互作用引起的。静止的或运动的状态不变化，都意味着其中各种力的相互平衡。力学知识起源于对自然现象的观察和生产劳动。在中国古代有丰富的力学知识。

（一）简单机械

杠杆、滑轮和斜面，物理学上称作简单机械。

原始社会时期的工具：1.石铲；2.骨耜，3.石镰；4.石锄；5.石斧。

杠杆的使用或许可以追溯到原始人时期。当原始人拾起一根棍棒和野兽搏斗，或用它撬动一块巨石，他们实际上就是在使用杠杆。石器时代人们所用的石刃、石斧，都用天然绳索把它们和木柄捆束在一起；或者在石器上凿孔，装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则：延长力臂可以增大力量。

2、桔槔

桔槔也是杠杆的一种。它是古代的取水工具。作为取水工具，一般用它改变力的方向。为其他目的使用时，也可以改变力的大小，只要把桔槔的长臂端当作人施加力的一端就行。春秋战国时期，桔槔已成为农田灌溉的普通工具。

3、滑车

滑轮，古代人称它“滑车”。 应用一个定滑轮，可改变力的方向；应用一组适当配合的滑轮，可以省力。至少从战国时期开始，滑轮在作战器械、井中。提水等生产劳动中被广泛应用。传说公元前四世纪，巧匠公输般为季康子葬母下棺，创制了转动机关（见《礼记正义》卷十），可能就是指的滑轮。汉代画像砖和陶井模型都有滑轮装置。

4、辘轳

滑轮的另一种形式是辘轳。把一根短圆木固定于井旁木架上，圆木上缠绕绳索，索的一端固定在圆木上，另一端悬吊水桶，转动圆木就可提水。只要绳子缠绕得当，绳索两端都可悬吊木桶，一桶提水上升，另一桶往下降落，这就可以使辘轳总是在作功。辘轳大概起源于商末周初（公元前十一世纪）。

据宋代曾公亮（998—1073）著《武经总要前集》卷十一《水攻·济水府》，周武王时有人以辘轳架索桥穿越沟堑的记载。

唐代刘禹锡（772—842）描写了他亲自所见的一种叫“机汲”的提水机械，它是把辘轳和架空索道联合并用，以便把山下流水一桶桶地提上山顶，既浇出地又省力（《刘梦得文集》卷二十七《机汲记》）。

最早讨论滑轮力学的还是《墨经》。《墨经·经下》把向上提举重物的力称作“挈”（qí），把自由往下降落称作“收”，把整个滑轮机械称作“绳制”。

《墨经》中说：以“绳制”举重，“挈”的力和“收”的力方向相反，但同时作用在一个共同点上。提挚重物要用力，“收”不费力。若用“绳制”提举重物，人们就可省力而轻松。（“挈与收反。”“挈，有力也；引，无力也。不必所挚之止于施也，绳制之也。”）

又说：在“绳制”一边，绳比较长，物比较重，物体就越来越往下降：在另一边，绳比较短，物比较轻，物体就越来越被提举向上。（“挈，长重者下，短轻者上。”）

又说：如果绳子垂直，绳两端的重物相等，“绳制”就平衡不动。（“绳下直，权重相若则正矣。”）如果这时“绳制”不平衡，那么所提举的物体一定是在斜面上，而不是自由悬吊在空中。

1、杠杆

杠杆是最简单的机械，旧石器、新石器时代的石质工具如石斧、骨质工具如骨耜，其上都凿有孔，以便安装木柄，表明当时已是有意识地使用杠杆。

古代人在杠杆类器物中最重要的发明是衡器或秤。

中国古代衡器称为权衡、秤。一种是等臂的，一种是不等臂的。

《汉书·律历志》：「权与物钧而生衡」。「权」又名秤锤，它如果与所需衡量的物品重量相同，等臂秤就会平而不斜。

《史记·仲夷弟子列传》：「千钧之重，加铢两而移」，「移」字表示在秤杆上终移动权的位置。


从这些文字记载看来，最迟在春秋时期已有各种类型的衡器。

可变换支点的秤（在同一秤杆上有二至三个提绳），是古代人在衡器上的重大发明之一。南朝宋时张僧繇所绘的《二十八宿神像图》中，就有一人手执一根有三个支点的秤。

唐宋时期，民间出现一种铢秤，它有两个支点即两根提绳，可以不须置换秤杆，就可秤量不同重量的物体。这表明了古代中国人在实际上已完全掌握了杠杆原理。

图 南朝张僧繇所绘的《二十八宿神像图》（局部），图中可见其人手执有三个支点的秤。




对于杠杆和杠杆平衡原理，墨子在《经说下》以杆秤为例做了很好的科学阐述。杆秤是秤的一种，是利用杠杆原理来称质量的简易衡器，由木制的带有秤星的秤杆、金属秤锤、提绳等组成。大号秤一般选择楠木，中小号的秤多数使用秦巴山中阳坡所产的“红栒子”木，木材经阴干一年以上，据所要做杆秤的衡量要求，用锯截成适当的长度。

杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种。在中国湖南长沙东郊楚墓出土的公元前700年前的文物中，已有各种精制的砝码、秤杆、秤盘、系秤盘的丝线和提绳等。中国汉墓出土的公元前200年前的文物中，已有各种规格的杆秤砣。1989年，在中国陕西眉县常兴镇尧上村的一座汉代单窑砖墓中，发现完整的木质杆秤遗物，其制作时间约在公元前1～公元1世纪。

《墨子》写到：

“负：衡木，加重焉而不挠，极胜重也。右校交绳，无加焉而挠，极不胜重也。

衡，加重于其一旁，必捶，权重相若也。相衡，则本短标长。两加焉重相若，则标必下，标得权也。

挈：有力也；引，无力也。不正所挈之止于施也，绳制挈之也，若以锥刺之。挈，长重者下，短轻者上，上者愈得，下下者愈亡。绳直权重相若，则正矣。收，上者愈丧，下者愈得；上者权重尽，则遂。”

既是说：承重，称杆，加重于上而不弯曲，是因为秤杆材料能够胜任负担。支称点右移，而与系重的绳相绞，即使不加重，也要弯曲。是秤杆材料不能胜任负担。

称重，从一边加重必定下垂，因为称锤和所称物的重量原是成正比的。

称杆平衡，一般是支称点和重量之间的距离短，而支称点与力点之间的距离长。

在称盘和称锤上增加同等重量，那么称锤必下垂，因为称锤在称杆上的位置已经失当，不能平衡。

5、尖劈与斜面

尖劈是斜面的一种具体形式。原始社会时期，人们打制或磨制的各种石制或骨制工具中，有许多是利用了尖劈。

尖劈能以小力发大力。早在原始社会时期，人们所打磨的各种石器，如石斧、石刀、骨针、镞〔zu族〕等等，都不自觉地利用了“尖劈”的原理。

尖劈能“以小力发大力，以小力得到大功效”。而且尖劈两面的夹角越小，以同样大的原动力就可收到更大的功效。因此，尖劈发展成为尖利的锋刃，如针、锥、铁钩等物。随着材料的进步，各种尖劈也以青铜、铁或钢铁制成。

墨家在讨论滑轮的功用、说到它省力时，就将它比喻为“锥刺”。汉代王充在《论衡·状留》篇中写道：「针锥所穿，无不畅达；使针锥末方，穿物无一分之深矣」。可见人们在理论上也知道尖劈原理。

可见墨家和王充等人清楚地知道尖劈原理的经验法则。

图 新石器时代用于产生尖劈作用的石器和骨器




尖劈原理的另一个重大历史应用是耒耜和犁的发明。

公元前5000年浙江河姆渡遗址中发现有骨耜。犁的早期形式是耒耜〔leisi 磊四〕，耜指翻土的铲，相当一种尖劈。

战国时期出现铁犁铧。犁中的铧与是翻土的主要部件。

犁铧与犁鐴〔bi辟〕：

铧，以铸铁为之，多系等边三角形，两边削薄成刃，其前端交为犁锋，即尖劈。它的功用在平切土地。

鐴，也以铸铁为之，形状不一，大体为一抛物形斜面，其功用在于将铧所掀起的泥土翻向某一侧面。

犁，在犁这一农耕工具中。尖劈与斜面都用上了。今天，虽然犁的外形、大小、质地、发动力都有很大改进，而犁铧与犁鐴的形状及机制并没有变。

中国汉代发明的耕犁是对于人类的文明进步最有价值的尖劈原理的应用之一。

图 江东犁结构示意图




而在日常生活中常应用的尖劈之一是楔子，木楔或金属楔。人们常用它加固各种器具。唐代李肇讲过这样的故事：

在苏州建造重元寺时，因工匠疏忽，一柱未垫而使寺阁略有倾斜。若请木工再把寺阁扶正，费工费事又费钱。寺主为此甚为烦恼。一日，一外地僧人对寺主说：不需费大劳力，请一木匠为我作几十个木楔，可以使寺阁正直。寺主听其言，一面请木工砍木楔，一面摆酒盛宴外地僧人。饭毕，僧人怀揣楔子，手持斧头，攀梯上阁顶。只见他东一楔西一楔，几根柱子楔完之后，即告别而去。十几天后，寺阁果然正直了。(《唐国史补》卷中)

小小几个尖劈，其作用却如此巨大！

尖劈在机械工程中也应用普遍。古代榨油机被称为「尖劈压机」就是一例。在该机架上叠方木，方木间打入长楔，以挤压预先置于方木油槽中的油料。

斜面的力学原理与尖劈相同。人们在推车行平地和上坡时发现用力不同。成书于春秋战国之际的《考工记·辀〔zhou周〕人》写道：“登阤〔zhi至〕者，倍任者也。”这就是说，推车上坡，要加倍费力气。当用双手举重物到一定高度与用斜面将同样的重物升到同一高度时，自然后者容易得多。

《荀子·宥〔you右〕坐》写道：

“三尺之岸而虚车不能登也，百仞之山任负车登焉。何则？ 陵迟故也。”

意思是说，人们不能将空车举上三尺高的垂直堤岸，却能将满载之车推上百仞高山。这是为什么？因为高山的路面坡度斜缓(“陵迟”)。这正是斜面物理功用的最好总结。

（二）机械传动

机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类：一是靠机件间的摩擦力传递动力为摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力为运动的啮合传动。

机械传动机构，可以将动力所提供的运动的方式、方向或速度加以改变，被人们有目的地加以利用。中国古代传动机构类型很多，应用很广，如地动仪、鼓风机等等，都是机械传动机构的产物。中国古代传动机构，主要有齿轮传动、绳带传动和链传动。

1、齿轮传动。

其出现时间不晚于西汉，西汉时的指南车、记里鼓车，东汉张衡发明的水力天文仪器，都使用了相当复杂的齿轮传动系统。这些齿轮只用来传递运动，强度要求不高。

至于生产上所采用的齿轮，要传递较大的动力，受力一般较大，强度要求较高。古代在利用畜力、水力和风力进行提水、粮食加工等工作时，都要应用此类齿轮。例如在翻车上，须应用一级齿轮传动机构，以改变运动的方位和传递，适应翻车的工作要求。

2、链传动。

在我国古代出现很早，商代的马具上已有青铜链条，其他青铜器和玉器上也有用链条作为装饰的。西安出土的秦代铜车马上，有十分精美的金属链条。但这都不能算是链传动。

作为动力传动的链条，出现在东汉时期。东汉时毕岚率先发明翻车，用以引水。根据其工作原理和运动关系，可以看作是一种链传动。翻车的上、下链轮，一主动，一从动，绕在轮上的翻板就是传动链，这个传动链兼做提水的工作件，因此，翻车是链传动的一种特例。

到了宋代，苏颂制造的水运仪象台上，出现了一种“天梯”，实际上是一种铁链条，下横轴通过“天梯”带动上横轴，从而形成了真正的链传动。

3、绳带传动。

这是一种利用摩擦力的传动方式。在西汉时，四川出产井盐，在凿井、提水时，都是用牛带动大绳轮，收卷绕过滑轮上的绳索，来提升凿井工具、卤水等。

西汉时出现的手摇纺车，是一种典型的绳带传动。在西汉时期的画像石上，有几幅手摇纺车图，可以清楚地看到：大绳轮主动，通过绳索带动纱锭，用手摇大绳轮旋转一周，纱锭旋转几十周，效率很高。以后出现的三锭、五锭的纺车，效率就更高了。元代的水运大纺车，也是用绳带传动的。

东汉时，冶金手工业有一项重要发明“水排”，用于鼓风。这种绳带传动的工作原理是：水力推动卧式水轮旋转，水轮轴上装有大绳轮，通过绳带带动小绳轮，小绳轮轴上端曲柄随之旋转，通过连杆推动鼓风器鼓风。这种水排鼓风效力很高，可以抵得上几百匹马鼓风。它的出现，标志着东汉时发达的机械已经在我国出现了，因而意义十分重大。

唐宋时期机械制造已有较高水平。如西安出土的唐代银盒，其内孔与外圆的不同心度很小，子母口配合严紧，刀痕细密，说明当时机械加工精度已达到新的水平。

6、斜面与螺旋

斜面

斜面是人们生活中熟悉的事物。通过斜面牵引重物到一定高度比直接将该物举到同样高度要省力。古代人对此有许多发现。《考工记·辀人》：「登斜者，倍任者也。」这是指拉车上坡比走平地要付出更大的力。

《荀子·宥坐》：「三尺之岸而虚车不能登也，百仞之山任负车登焉。何则？陵迟故也。」这就是说，人不能将空车子举上三尺之岸，却可以将满载的车子拉上山，因为山坡斜缓的缘故。

斜面的记述和应用也是《墨经》中首先记载的，古时把斜面称为“梯”。叙述了放在梯上的物体不能水平和垂直放置，说明放在斜面上的物体要向下滑动。

《墨经·经下》有一段文字记述，专门教人如何制造一种斜面引重车“车梯”，以便将重物拉举到所需的高度。利用它来提高重物可以节省人力。车梯的构造也很巧妙，它是一种装有滑轮的前低后高的斜面车。

图 墨家创制的斜面引重车




墨家创制的斜面引重车。为了验证斜面的作用，制造了这种斜面引重车，该车前轮矮小，后轮高大。前后轮之间装上木板，就成为斜面。在这辆前低后高的板车后端装一个滑轮，绕过滑轮的绳索，一端系在后轮轴上，另一端系在车梯低处的重物上，当用力牵引车前进时，因后轮轴一转动而将绳索缠绕于其轴上，重物即被牵引而沿斜面上升。

这样，只要轻推车子前进，就可以将重物推到一定高度。(《墨经·经下》)这个斜面引重车，是当年墨家刻苦钻研的科学成就，在今天则是搬运工人的普通常识。


螺旋

螺旋，将斜面卷起来就成为螺旋。它包括螺栓、螺帽，或圆柱体的螺杆。它的功用，一是它能与普通齿轮相接合；二是在成直角的二轴间传送运动。

螺旋是斜面的变形。圆柱体表面有像螺蛳壳上的螺纹叫做阳螺旋，在物体孔眼里的螺纹叫做阴螺旋。阴阳两组螺旋配合起来，旋转其中一个就可以使两者沿螺旋移动，螺纹愈密，螺旋直径愈大愈省力。螺旋在机械上应用极广，如螺钉、螺栓、压榨机、千斤顶等。

螺旋可用于传动和锁紧。实际使用的螺旋有方形、三角形、梯形、锯齿形等各种不同形状的螺纹，各有不同用途,作为传动用的螺旋多为方形螺纹。

螺旋在机器和结构中得到广泛的应用，机床的丝杠用螺旋来传动，机器和结构上的各种螺钉和螺栓则用螺旋来锁紧。此外，螺旋送料机、螺旋推进器等也是螺旋在其他方面的应用。

在众多简单机械中，螺旋曾被认为是西方“发明”的产物。据说大约于明末清初由来华传教士传入中国。

但是，前面讲到“尖劈”是斜面的一种，尖劈逐步发展成为尖利的锋刃，如针、锥、铁钩等物。可是，古代西方虽说有木犁，却没有发展出“针”，说明古代西方是不懂“斜面”原理的，又怎么可能在明朝时，就突然懂得“将斜面卷起来就成为螺旋”呢？

螺旋不可能是西方“发明”的，西方不过是中国一切发明创造的使用者而已。

除了使用螺旋，在机械工程中，中国人也有多种解决办法。由于古代机械多为木质，中国人发明的斗栱与榫卯接合法不比螺旋接合差；在传送运动方面，中国人发明的各种齿轮在古代技术水平上完全可以代替螺杆，当然也可以和螺旋结合起来使用。

轮、齿轮和弹簧

中国轮的起源而言，从公元前5000年起的新石器时代已有纺轮、陶轮，甚至经过雕琢加工的玉质珠、轮、环和璧。由此发展顺序看，中国的车和车轮是独自发展的。

东汉时已有不同形状和用途的齿轮和齿轮系。有大量棘轮，也有人字齿轮。特别是在天文仪器方面已有比较精密的齿轮系。

1、轮

轮，既可作为传递运动的机械，又可作为承载负荷或用以破碎它物的机械。在交通车中，轮既要运动又要载重。因此，古代人制造木质车轮的工艺要求是相当高的。

《考工记·轮人》对春秋战国之际制轮工艺技术作了详尽记述，对轮的各部件（毂、辐、牙）的形状、规范、相互间尺寸比例及接合工艺，包括其中的科学道理都作了记载。

其中，要特别指出的二点是：车辐入毂的深度应等于辐的广度（「量其凿深，以为辐广」）；整个车轮制成后，车毂要向外侧（或内侧）隆起，就像鼓肿的大眼睛（「望其毂，欲其眼也」）。前者是保证木质轮结构坚固的数学法则；后者保证载重轮在崎岖不平的道路上能扺抗其侧向冲力、震动力或破坏力。

西方并不懂这些，连伪造的“古埃及”车连车轮各部件都没有，说明西方就没有经历过这个阶段。


2、齿轮

齿轮（Gear）是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，齿轮依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的品质。

齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力。将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。齿轮一般由轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆和分度圆组成。


齿轮，一般用以改变传动或转动方向、速度及改变力矩。齿轮大量发现于战国、秦汉时期。出土实物中，有战国齿轮陶范、汉代铁齿轮和青铜齿轮；从其形态种类言，有普通齿轮、棘轮和人字形齿轮，也有直齿正轮和斜齿轮。齿轮被广泛用于磨、里程计、弓弩瞄准器和天文钟等方面。

还有一种凸轮，在古代也得到广泛应用。它是一种具有曲面周缘或凹槽的机件。古代水碓、机碓中，转动轴上装有数组拨杆。拨杆不仅与主轴一起转动，而且它拨动舂杆 （即从动杆），使舂杆往复上下跳动。这各组拨杆就起了凸轮作用。在记里鼓车、张衡创制的称为「转轮蓂荚」的天文仪器以及儿童玩耍的小风车上，都有类似的凸轮。

三国时期出现的指南车和记里鼓车已采用齿轮传动系统。

晋代杜预发明的水转连磨就是通过齿轮将水轮的动力传递给石磨的。史书中关于齿轮传动系统的最早记载，是对唐代一行、梁令瓒于 725年制造的水运浑仪的描述。

北宋时制造的水运仪象台运用了复杂的齿轮系统。明代茅元仪著《武备志》（成书于1621年）记载了一种齿轮齿条传动装置。

考古发现

考古发现东汉初年（公元 1世纪）已有人字齿轮。

1956年发掘的河北安午汲古城遗址中，发现了铁制棘齿轮，轮直径约80毫米，虽已残缺，但铁质较好，经研究，确认为是战国末期（公元前3世纪）到西汉(公元前206～公元24年)期间的制品。

1954年在山西省永济县蘖家崖出土了青铜棘齿轮(秦代或西汉初年齿轮)。参考同坑出土器物，可断定为秦代(公元前221～前206)或西汉初年遗物，轮40齿，直径约25毫米。关于棘齿轮的用途，迄今未发现文字记载，推测可能用于制动，以防止轮轴倒转。

1953年陕西省长安县红庆村出土了一对青铜人字齿轮（东汉初年人字齿轮）。根据墓结构和墓葬物品情况分析，可认定这对齿轮出于东汉初年。两轮都为24齿，直径约15毫米。衡阳等地也发现过同样的人字齿轮。

由此可见中国是最早发明齿轮的国家。

指南车、记里鼓车

在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车，记里鼓车就是以齿轮机构为核心的机械装置。

指南车，又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。它利用差速齿轮原理，它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”。

指南车，又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。它利用差速齿轮原理，它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”。

关于指南车的出现时间，有四种说法：一、西晋崔豹所著《古今注》及《志林》等古籍说黄帝与蚩尤作战时，蚩尤作大雾，黄帝造指南车为士兵领路。二、《古今注》及《鬼谷子》等古籍说周公（即周武王弟）作指南车，是因“越裳氏”来进贡，迷失了归路，周公造“五乘”指南车，为他们引路。三、刘仙洲在所著《中国机械工程发明史（第一编）》中说指南车的发明应以古籍《西京杂记》记载为据，定为西汉。四、王振铎在所著《科技考古论坛》中说“创造指南车者，当以三国时马钧为可信”，并引《魏略》所记来加以证明。

记里鼓车的基本原理和指南车相同，也是利用齿轮机构的差动关系。当年，张衡制造的记里鼓车可惜没有较详细的记载，东汉以后，有关记里鼓车的记载虽然有些零星的字句，但都太简略。到北宋时的记里鼓车制造方法有所改进，《宋史·舆服志》记载比较详细，大体说记里鼓车外形是独辕双轮，车箱内有立轮、大小平轮、铜旋风轮等，轮周各出齿若干，“凡用大小轮八，合二百八十五齿，递相钩锁，犬牙相制，周而复始。”记里车行一里路，车上木人击鼓，行十里路，车上木人击镯。

记里鼓车这是一种会自动记载行程的车辆，是中国古代社会的科学家、发明家研制出的自动机械装置，被机器人专家称为是一种中国古代机器人。

总之，指南车和记里鼓车的形状虽然在历代制造时都有些改进，但它的差动齿轮原理可以肯定在1800多年前已经被张衡所应用了。记里鼓车的记程功能是由齿轮系完成的。

水车

远在2400多年前的东周时代，我国已经有了铜铸的齿轮。山西侯马东周晋国铸铜遗址就曾经发现成套的齿轮陶范，有不同规格的4套，齿轮中间有孔，周围8个齿，这是迄今所知最早的齿轮铸件。专家研究认为，早期的齿轮大多用于止动，就是古人为了使那些作回转运动的机械（譬如辘轳）停下来并防止其滑动。

汉代时，我国已经有了比较先进的齿轮。多年来，在陕西、河南、河北、山西等省的许多地方都出土了汉代的齿轮，有铜铸的，还有铁质的。 这时的齿轮有很多是作为传动齿轮。

水转连磨，中国古代由水轮驱动的粮食加工机械。据《魏书》 记载，最早为晋人杜预所创制，就是通过齿轮将水轮的动力传递给石磨的。明人唐顺之对此有详细记载 ，大致说明的是一个由水轮驱动通过齿轮传动带动九个磨同时工作的复杂机械。连磨的产生代替了石磨大大的提高了农业生产的效率。

龙骨水车是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。龙骨车，古书上都叫翻车，据《后汉书》 记载，这一灌溉机械是东汉末年发明的。最初是利用人力转动轮轴灌水，后来由于齿轮系的发展和机械制造技术的进步，发明了以畜力、风力和水力作为动力的龙骨水车，并且在全国各地广泛使用。这是机械制造方面的一个巨大的进步，也是人们利用技术结合自然力造福于人类的一项重大成就。


所以，对于轮系，古代人广泛应用到了水利、天文仪器、机械计时器等机械创造上。由此可见，中国古代对于齿轮的应用不但对于农业发展上有着现实意义的运用，而且在科学技术上有着举世瞩目的成就。在世界历史上也是具有重大意义的成就。

3、弹簧

弹簧，在某些机械中，齿轮与弹簧往往联合应用。过去以为螺旋弹簧是欧洲的发明，近年考古证明，中国早在战国时期就有螺旋弹簧。片式弹簧和扭力弹簧为中国创制。

最原始的弓和弩就是一种异形弹簧。

20多年以前，曾长期认为中国古代无金属弹簧，弹簧是西方文明的产物。近几十年的考古发掘表明，中国人早在春秋战国时期就制造了金属弹簧。

在湖北随县曾侯乙墓中、在襄阳和当阳两地的春秋末到战国中期的墓葬中，都出土了以金属丝绕成的螺旋弹簧，有的迄今尚有弹性。在河北新乐、山西原平等地出土的战国墓中，还发现了金丝盘簧。中国特有的锁簧和折叠式金属簧(又称“绷子”)得到普遍应用和发展。

抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的--实际上是最早的片簧。

而明代茅元仪在《武备志》中，则绘画出武器上起控制作用的齿轮与这种弹簧的联合装置，且称弹簧为「子」。片式弹簧、尤其竹制弹弓在弓箭、纺织机械、捕鼠器等方面，均被广泛应用。

金属的弹性和弹性变形是随冶炼技术的发展而提高的。古代中国人在铸造弹性刀剑上曾创造了世界之最。宋代沈括曾记述过与他同时代的人所珍藏的几把宝剑，它们不仅削铁如泥，而且“用力屈之如钩，纵之铿然有声、复直如弦”。其中一剑“可以屈置盒中，纵之复直”(《梦溪笔谈·异事》)。

弹力

至于利用弹性变形的弓箭，中国更有悠久的历史。距今30000年左右的旧石器文化遗址中出土的石镞，就是使用弓箭的证明。西周后期，弓的弹性变形被载入诗歌之中。《诗·小雅·角弓》写道：“骍骍〔xin辛〕角弓，翩其反矣。”大意是：装调好的角弓，总是以反其作用力的方向弹回。

古代人不仅知道弹性变形，而且“弹力”一词也使用甚早。唐代段成式在记述某人踢球时所用的“弹力五斗”(《酉阳杂俎·前集·诡习》)，就是最好的见证。

先秦时期，测定弓弩的弹力是宫廷作坊规定的制度之一。《考工记·弓人》记述弓箭制造技术中指出要“量其力”。这表明当时已有测量弓弩弹力的器具与方法。许多典籍中也留下了测量数据的记载。

如，《左传·定公八年》说：“颜高之弓六钧”；《管子·轻重甲》说：“十钧之弩”，等等。令人惊讶的是，在居延汉简中，内载弓弩弹力数值者达94处之多，其计量单位不仅准确到石、钧，有的甚至精确到斤、两。

现在的表述都是惊叹“这些测量数值居然和现代力学中用以表示材料刚度(即材料抵抗变形的能力)的大小达到惊人的一致”，还不如说是现代力学源自于中国古代。弓弩在中国使用很久了，而且发展为复合弓，弹性大，自然就需要测量材料的刚度。

究竟如何测量弓弩的刚度？宋应星在《天工开物·佳兵·弧矢》中写道：

“凡试弓力，以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰。弦满之时，推移秤锤所压，则知多少。”

宋应星称这个过程为“试弓定力”，并画图示之。可惜，他的图中未画出“以足踏弦”的情景。或者说，这只是测量方法之一。

汉代以前，可能有更简单的方法。

例如：将弓弦放松，或另以一绳松弛地系在弓的两箫（两端）。提起弓腰，在松绳中间挂上砝码或秤锤。直到弓的变形达到这种情况为止：再加上砝码，弓干就会有折断的危险。

这就是我们现在所说的“弹性限度”。此时，弦上所挂砝码的总重量，就是古代所说的“弓力”，即我们所说的刚度。自然，还可以直接地将砝码分别挂在弓干的两箫，这更符合测量弯弓刚度的物理意义。

正是在“试弓定力”的基础上，古人才会有“弹性定律”的伟大发现。所谓弹性定律，就是指在一定弹性限度内，弹性物体在外力作用下，其变形量的大小与作用其上的外力成正比。这一数学关系最早是由东汉经学家郑玄发现的。

图 《天工开物》绘“试弓定力”图




成书于春秋末的《考工记·弓人》在叙述弓的制造时曾写道：“量其力，有三均”。郑玄对此作出了解释：假定某弓的弓力胜任三石之重，此时其形变量为三尺。若将其弓弦解开，以另一绳索松缓地系其两箫，并在该绳索中央加以重锤，其结果是：

“每加物一石，则张一尺。”

唐代贾公彦又对郑玄的解释作进一步阐述：

“乃加物一石张一尺，二石张二尺，三石张三尺。”

可以说，他们既将弓的变形与其所受外力的正比关系讲得清清楚楚，又“假定了某弓的弓力胜任三石之重”，显然已考虑了弓的弹性限度，真是言简意赅。

巧合的是，在郑玄之后约1500年，英国科学家胡克(Hooke，Robert，公元1635-1703年)于1676年，在作弹簧实验时也“发现”了弹性定律。他就其结果写道：

“在一定的弹性限度内，如果一个单位重量的重体把螺旋丝拉伸了某一个长度单位，那么二个重量单位的重体就能将它拉伸二个长度单位，三个重量单位的重体就能将它拉伸三个长度单位，如此类推。”

胡克还将他的这个发现推广到金属、木材、石块、干土、毛发、肌肉、玻璃等物体。这个弹性规律后来就被人们命名为“胡克定律”。鉴于郑玄早于胡克约1500年发现了它，因此，有人建议应当将它称为“郑玄—胡克定律”。