人類的發(fā)展史是一個漫長的過程，從東非肯尼亞發(fā)現(xiàn)的露西開始算起到現(xiàn)在已經(jīng)過了幾百萬年了，在這幾百萬年中，從猿進化到猿人再到真正意義上的人經(jīng)歷了很長一個過程。其中具有標志性的是工具的使用和發(fā)明，以及機械設(shè)備儀器儀表的發(fā)明。儀器儀表是用于檢查、測量、控制、分析、計算和顯示被測對象的物理量、化學量、生物量、電參數(shù)、幾何量及
其運動狀況的器具或裝置。作為古代生產(chǎn)力不是很先進的時代，風力和水力成為主要的動力，今天就向大家介紹一下古代的水力機械和儀器。
在人們的生產(chǎn)和經(jīng)濟活動中，水力機械具有不可替代的重要作用。在歐洲，利用水力驅(qū)動磨石加工谷物的最早記載是公元前一世紀的古希臘時期；而在中國，對水力利用最早的記載則是在公元紀年前后的漢代。從時間上講，目前我們能見到的關(guān)于水力機械的記載，中國比歐洲稍晚，但時間上的差距并不明顯。究竟水力機械是在中國還是歐洲最先起源？是歐洲
的水力機械傳播到中國，還是中國的水力機械傳播到歐洲？兩者之間有無互相影響或傳承關(guān)系？這些問題尚未有一個公認的結(jié)論。
對于歐洲文明來說，在相當長的一段時間里，水力機械作為一種最主要的動力機械系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟為特征的歐洲土地上，成為當時主要的糧食加工機械。人們在河流旁邊設(shè)置水輪，建立磨坊，進行糧食加工，逐漸將其發(fā)展為一個十分重要的行業(yè)。在法國南部的阿爾勒，有公元4世紀羅馬人修建的大型水磨坊，整套裝置的糧食加工能力每天可達28
噸，足夠供應(yīng)居住在阿爾勒地區(qū)的1萬多居民。到10世紀之后，水力機械在歐洲取得了較大發(fā)展，水磨坊的數(shù)量穩(wěn)步增長。公元1086年，威廉一世時期編寫的《輿地志》列出當時的英國有5000座水磨坊，整個英國人口中，平均約400人就有一座這樣的水磨坊。在法國奧布，11世紀時有14座磨坊，到12世紀發(fā)展到60座，而到13世紀早期接近200座。在中世紀的歐洲，這樣的糧食加工業(yè)對于當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有重要作用，在一些地方甚至屬于支柱產(chǎn)業(yè)。這一時期，水力機械也在漂染布料、冶煉鼓風和鋸木等方面得到應(yīng)用。
照西方學者的觀點，自10世紀開始的兩三百年間，是歐洲水力機械發(fā)展迅速、在生產(chǎn)勞動中發(fā)揮重大作用的時期。然而，許多人特別是許多西方人并不知道，就是在這一時期，在遙遠的中國，水力機械的發(fā)展水平一點都不比歐洲遜色，甚至取得了許多遠遠超越歐洲的成就。10-14世紀是中國的宋、元時期，在這一時期，中國的水力機械被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)
、金屬冶煉、紡織以及天文儀器制造等方面。按照中國古代文獻的記載，這一時期的農(nóng)業(yè)水力機械有用于灌溉的水車，有用于糧食加工的水磨、水碾、水碓，還有組合巧妙、可以實現(xiàn)多種功能的“水輪三事”，以及用1個水輪帶動9盤水磨、從而大大提高工作效率的“九轉(zhuǎn)連磨”。成書于公元1313年的《王禎農(nóng)書》，不僅介紹了這些水力機械的名稱、功能
和工作原理，而且繪制了機械圖，使我們可以清楚地了解這些古代水力機械的形制和工作狀況。據(jù)文獻記載，北宋時期曾專門設(shè)置水力機械的管理機構(gòu)--水磨務(wù)。公元970年，首都汴京的水磨務(wù)有兩名監(jiān)官、205名工匠；北宋元豐年間（公元1078-1085年），有人還制訂過在汴河上設(shè)置水磨百盤的計劃，從中可以看出，當時中國的水力機械不僅普及，而且
管理規(guī)范。應(yīng)用于金屬冶煉鼓風的水排，巧妙地把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑瓦\動，被西方學者看作是曲柄連桿機構(gòu)的最早發(fā)明。應(yīng)用于紡織業(yè)的水轉(zhuǎn)大紡車，效率比400多年后的英國水力紡織機械高出數(shù)倍。更加值得稱道的是建成于公元1089年
的水運儀象臺，根據(jù)宋代文獻《新儀象法要》的記載，這座大型水力天文機械不僅實現(xiàn)了天文觀測、天象演示和計時報時等多種功能，在精密傳動機構(gòu)、自動控制機構(gòu)等方面具有領(lǐng)先于世的發(fā)明創(chuàng)造，代表了當時機械設(shè)計和制造的最高水平。
宋元時期被科學史研究者認為是中國古代科學技術(shù)發(fā)展的高峰，中國古代水力機械同樣在這一時期取得了許多輝煌成就，但遺憾的是，這些成就沒能延續(xù)下去。蘊含了古代中國人杰出智慧的水運儀象臺、水轉(zhuǎn)大紡車等偉大的水力機械，隨著時代的發(fā)展而靜靜地消失了，只留下歷史文獻中的一些記載。與之不同的是，中世紀歐洲水力機械的廣泛應(yīng)用和普及，帶
動了歐洲其他類型機械的發(fā)展，產(chǎn)生了被稱為“現(xiàn)代意義的機械師”的機械修理工匠和專業(yè)行會，形成了機械發(fā)明創(chuàng)造和推廣應(yīng)用的傳統(tǒng)。這一傳統(tǒng)在歐洲孕育和傳承，使得機械這一生產(chǎn)工具在18世紀后期開始的席卷整個西方世界的工業(yè)革命中發(fā)揮了巨大作用。紡紗機、蒸汽機、火車和輪船等在生產(chǎn)中發(fā)明出來并得到不斷改進的新型機械，推動著工業(yè)革命取得
了巨大成功，使英、法、德、美等西方國家的生產(chǎn)能力提升了幾十倍、上百倍，迅速超越了曾經(jīng)領(lǐng)先的中國。而曾經(jīng)輝煌的水力機械則被更加適合工業(yè)化生產(chǎn)的新型動力機械--蒸汽機所取代，成功地退出了歷史舞臺。
水力不僅在日常生活中機械運用以外，還在科學天文領(lǐng)域也有利用，著名的渾天儀就是水力儀器。渾天儀是渾儀和渾象的總稱。渾儀是測量天體球面坐標的一種儀器，而渾象是古代用來演示天象的儀表。它們是我國東漢天文學家張衡所制的。西方的渾天儀最早由埃拉托色尼于公元前255年發(fā)明。 葡萄牙國旗上畫有渾儀。自馬努埃一世起渾天儀成為該國之象
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