科普-中华学生百科全书-第193章
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最早的轮船
轮船，是中国人发明的。它以轮带桨驱动船行。
我国最早制造轮船的，是唐朝的李皋（733～792）。他从车轮得到启发，
造船时，不用风帆，也不使用桨橹，却在船舷两旁各装一个车轮。每个车轮
有 8 个叶桨片，轮与轴连，轴上装踏脚板。航行时，水手像踏水车一样，用
力踩踏。轴转轮动，“以轮拨水”，好像无数支桨在持续不断地划动。随着
车轮的旋转，船便如离弦的箭，破浪而去，而在西方，直到 15 世纪，才有这
种形式的船出现。很显然，比中国晚了 700 多年。
李皋之后，宋朝的大将李纲，也曾效法他，在湖南省长沙造了一些轮船。
只是到了杨么时，轮船的建造技术和规模，才达到了鼎盛阶段。
公元 1130 年，钟相、杨么因为不堪忍受南宋封建王朝的残酷压迫，在洞
庭湖畔率领农民举起了起义的大旗。杨么是一个具有战略眼光的起义军将
领，一次战斗中，起义军俘虏了当时为朝廷效力的造船高手高宣，杨么把高
宣当作贵宾看待，并请高宣帮起义军造一种新船，高宣设计的这种轮船不用
篷帆和桨橹，只在船舷两旁安装对称的车轮，让水手用脚踩踏，用车轮来替
代桨橹。
大的战船装有 24 个车轮，船长二三十丈，甲板上建有三层楼，底层是水
手们踩踏车轮的工作间；中间一层是箭楼，为射手们的射击场所：最上一层
则是战士们投掷石块、鱼叉、铙钩、木老鸹等战斗武器的岗位。
有了这先进的战船，杨么队伍的军事实力更强了。他率领着起义军，焚
烧官府，镇压豪绅，扫荡恶势力，以不可阻挡的气势，直逼南宋王朝。
最早的海陆变迁理论
大家知道，北宋著名科学家沈括所撰写的《梦溪笔谈》，是一部集前人
和他本人科学业绩之大成的辉煌巨著，被人誉为“中国科学史上的坐标”。
在这个“坐标”上，沈括不仅标示着天文、历法、物理、化学、数学、生物
等方方面面的科学成就，还镌刻有地理学领域的卓越贡献。
首先，他在世界上最早科学地论证了海陆变迁现象。关于海陆变迁，我
国的先人对此早有认识，大家熟知的“沧海桑田”一语，便是对这种现象的
生动概括。晋代的医学家、炼丹家葛洪，还在《神仙传》一书中，以神话故
事的形式，表达了这种认识。
随着人类科学的进步，社会生产力的发展，人们对海陆变迁的认识，也
有一定的深度。
白居易对沧海变桑田的过程作了合乎科学的解释：海浪对陆地泥沙的不
断冲刷，是使大海淤填成陆地的主要原因。
沈括率先对这一现象作了科学的论证，从而把海陆变迁的认识推向了一
个新的阶段。1074 年，沈括奉命到河北西路，也就是现在的河北西部、河南
北部等地区巡察。当他沿着太行山向北行走的时候，在山崖间，他常常看到
含有螺蚌壳和鸟卵形的砾石，像一条长带，横贯在石壁中间。经过观察分析，
沈括在他的《梦溪笔谈》中指出：
“由此可见，这里过去曾经是海滨。然而现在东面距海已经近千里了。
今天所称的大陆，都是淤泥沉积而成的。尧杀鲧的地方在羽山，按过去的说
法，羽山在东海中，而如今的羽山却在陆地上了。黄河、漳河、滹沱河、涿
水、桑干河等河流，都是含有大量泥沙的浑水。今天，函谷关、陕县以西的
地带，河水都在地面以下流动，河道低于地面不少于一百余尺。这些河流携
带的泥沙年年向东流，全都沉积为大陆的泥土，这是必然的道理。”
沈括的这段话，是我国古代重要的海陆变迁学说。他不仅非常正确地阐
释了华北平原形成的原因，还很科学地论证了海陆变迁现象，把古老的沧海
桑田说建立在更加科学的基础之上了。这比西方意大利人达·芬奇（1452～
1519）最早理解亚平宁山中的螺蚌壳化石为海中古生物遗迹要早 400 多年。
地震预测
有文字以来的最早地震记录，据查，是在《竹书纪年》中。该书记载了
公元前 1831 年的一次地震。《吕氏春秋》、《诗经》、《左传》等先秦古籍
中，也都保存了许多古老的地震记录。
张衡是东汉时期著名的科学家，在许多领域都有卓越的成就。他创造了
世界上第一架用水力发动的天文仪器“水运浑象”；发明了机械日历；写出
了著名的数学专著《算罔论》；制造出指南车、记里鼓车等机械。
张衡一生中就遇到过多次地震。据记载统计，从公元 92 年至 139 年间，
京城洛阳和陇西就连续发生 20 次地震，其中有 6 次还是破坏性极强的地震。
地震区有时大到几十郡，以致地裂山崩、江河泛滥、房倒屋塌、物毁人亡。
面对这深重的灾难，张衡的心被强烈地震撼着，他决心制造出一架观察地震
的地动仪，为抗震救灾服务。
经过无数次的试验，张衡终于造出了他日思梦想的地动仪。他为这架仪
器取名为“候风地动仪”。
候风地动仪用青铜铸造而成。它的外形很像我们日常用的带盖凸肚茶
杯，直径大约有 189．4 厘米，东、西、南、北、东南、东北、西南、西北 8
个方位等距离镶铸着 8 条龙。龙垂直向下，翘着头，嘴里含着一颗小铜球，
若吞欲吐的样子。每个龙头下的地上，都对准龙嘴蹲着一只仰头张口的铜蛤
蟆，在那里等着接龙嘴里的小铜球。
那么，这地动仪是怎么测定地震的呢？原来，它的中央竖着一根上粗下
细的大铜柱，铜柱的旁边通着 8 条道，每条道上都设有发动机关，连着龙头。
一旦某个方向发生了地震，大铜柱就倒向那边，并触动发动机关，使发生地
震方向的龙张开嘴巴，吐出铜球，落到铜蛤蟆口中，而其他的龙则不动。球
落时，还能发出激扬的声响。观测人员根据铜球落入铜蛤蟆口中的响声，就
知道了在什么时间什么方位发生了地震。
汉顺帝永和三年，也就是公元 138 年二月初三的这一天，地动仪的一个
龙机关突然发动，一个小铜球落到了铜蛤蟆嘴里。按张衡的说法，落球的方
向当有地震发生。3 天后，陇西（今甘肃省东南部）有人飞马来报，说是那
儿发生了地震。这正是地动仪标示的方向。
张衡地动仪的制造成功，是世界地震科学技术史上的一件大事。它是利
用物体的惯性来拾取大地震动波，进行远距离测量。这一原理直到现在仍为
人们所使用。在国外，直到 1000 多年后的 13 世纪，古波斯才有类似的测震
仪；而欧洲，就更晚了，在 18 世纪才出现利用水银溢流来记录地震的仪器。
张衡虽然很早就创造出了地动仪，但由于封建王朝的统治者对于科学技
术上的发明创造不予重视，所以，他的研究得不到有力的支持。地动仪制造
出来后。不仅没有推广使用，最后竟连这一科学硕果也因没能很好地保护而
丧失了。这无疑是科技史上的巨大损失。近代的科学家复制了张衡创造的候
风地动仪模型。现在这一模型陈列在中国历史博物馆内。
煤的开采
公元 1275 年的夏天，意大利著名旅行家马可·波罗来到中国。由于受到
元世祖忽必烈的赏识，马可·波罗还在元朝廷里当了官员，并在中国整整住
了 17 年。公元 1295 年底，马可·波罗返回了威尼斯。他的邻里乡亲除了欣
赏他带回去的丝绸瓷器外，还请他讲他在中国遇到的新鲜事。马可·波罗对
他们说：“在中国，有一种黑石头，能像木柴一样燃烧，但火力却比木柴强，
从晚上烧到早上还不会熄灭。”马可·波罗把这件新鲜事写到了他的《马可·波
罗游记》中。
其实，马可·波罗说的这种奇怪的“黑石头”，就是我们现在使用的煤。
在马可·波罗见到煤时，我们中国人用煤作燃料已经有 1000 多年的历史了。
大约在新石器时代晚期，也就是在马可·波罗之前五千多年前，就认识了煤。
煤，在我国古代文献中曾被称为石涅、石墨、石炭等。成书于战国时代
的《山海经》，便有这样的记载：“女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅。”
女床山就是“陕西凤翔的岐山”。这段话的意思是说：女床山的南面多产赤
铜，山的北面多产石涅，也就是“煤”。这是古籍中有关“煤”的最早记载。
早期拿来作为雕刻材料使用的煤，都是取之于露天的。有资料记载和考
古发现证明的我国开采煤矿和用煤作燃料，则是西汉的事。司马迁曾著有千
古绝唱《史记》。《外戚世家》部分，司马迁在为窦皇后和她的胞弟窦少君
作传时，选择了窦少君为人挖煤，又赶上旧煤坑崩塌，100 多人皆死于非命，
而唯独他侥幸逃生的典型事例，来反映窦少君的不幸遭遇。然而，司马迁却
没有想到，他的这段记载，竟是中国乃至世界采煤的最早记录。1958 年至 1959
年间，考古工作者在河南巩县铁生沟发掘了西汉中后期的冶铁遗址。结果发
现，当时的人们炼铁是用木柴、原煤和煤饼作燃料的。唐宋以后，我国煤的
开采和使用更为普遍，而且采煤技术也达到了很高的水平。从河南鹤壁市北
宋晚期煤矿遗址中可以知道，当时是先由地面开凿圆形竖井，然后依地下自
然煤层的变化开掘巷道。除考古发现外，记载最详的，要算明代宋应星的《天
工开物》，书中写道：有采煤经验的人，根据地面上的土质颜色，就能判断
出地下是否有煤，然后往下挖掘。挖掘到五丈左右的时候，才能得到煤。刚
见煤层的露头，毒气冒出能伤人。但有一种方法能排除毒气。就是将大竹子
的中节凿通，削尖竹筒的末端，然后把它插进煤层中，那毒气就能通过竹筒
排出了。这样一来，人便可以在煤井下用大锄挖煤了。若井下发现煤层向四
面延伸，可随着煤的分布，横打巷道挖取。但巷道要用木板支护，以防崩塌
伤及挖煤人。凡是煤层挖采完以后，都要用土把煤井填实。
宋应星的这段话，不仅记载了怎样找矿、采矿，而且记述了排除毒气和
防止塌陷的具体措施。这种措施是很科学的。
西方关于煤的最早文字记载始于公元 315 年，比我国晚了近 800 年；而
英国则直到公元 13 世纪，才开始采煤，比我国晚了 1400 多年。
黑色金子——石油
石油在我国古代又称石漆、石液、石脂水、石脑油、猛火油。据有关资
料记载，我国古代较早发现石油的地方有 3 处：陕西延安、甘肃酒泉和新疆
库车附近。其中以延安地区为最早。东汉著名史学家班固，在他所撰的我国
第一部纪传体的断代史《汉书·地理志》中说：“高奴，有洧水，可以燃烧。”
高奴在今天的延安附近。洧水是延河的支流。这种可燃之物，就是石油。北
宋著名科学家沈括，在他的《梦溪笔谈》中，便详细地说明过这“高奴石油”。
更有意义的是，他还在文章中首先使用了“石油”这一名称。
西晋的张华在他所著的《博物志》中指出，在酒泉镇延寿县以南的山
