人類的發(fā)展史是一個(gè)漫長(zhǎng)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(jìn)化到猿人再到真正意義上的人經(jīng)歷了很長(zhǎng)一個(gè)過程。其中具有標(biāo)志性的是工具的使用和發(fā)明，以及機(jī)械設(shè)備儀器儀表的發(fā)明。儀器儀表是用于檢查、測(cè)量、控制、分析、計(jì)算和顯示被測(cè)對(duì)象的物理量、化學(xué)量、生物量、電參數(shù)、幾何量及

其運(yùn)動(dòng)狀況的器具或裝置。作為古代生產(chǎn)力不是很先進(jìn)的時(shí)代，風(fēng)力和水力成為主要的動(dòng)力，今天就向大家介紹一下古代的水力機(jī)械和儀器。

在人們的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，水力機(jī)械具有不可替代的重要作用。在歐洲，利用水力驅(qū)動(dòng)磨石加工谷物的最早記載是公元前一世紀(jì)的古希臘時(shí)期；而在中國(guó)，對(duì)水力利用最早的記載則是在公元紀(jì)年前后的漢代。從時(shí)間上講，目前我們能見到的關(guān)于水力機(jī)械的記載，中國(guó)比歐洲稍晚，但時(shí)間上的差距并不明顯。究竟水力機(jī)械是在中國(guó)還是歐洲最先起源？是歐洲

的水力機(jī)械傳播到中國(guó)，還是中國(guó)的水力機(jī)械傳播到歐洲？?jī)烧咧g有無互相影響或傳承關(guān)系？這些問題尚未有一個(gè)公認(rèn)的結(jié)論。

對(duì)于歐洲文明來說，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，水力機(jī)械作為一種最主要的動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為特征的歐洲土地上，成為當(dāng)時(shí)主要的糧食加工機(jī)械。人們?cè)诤恿髋赃呍O(shè)置水輪，建立磨坊，進(jìn)行糧食加工，逐漸將其發(fā)展為一個(gè)十分重要的行業(yè)。在法國(guó)南部的阿爾勒，有公元4世紀(jì)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(dá)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(jì)之后，水力機(jī)械在歐洲取得了較大發(fā)展，水磨坊的數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。公元1086年，威廉一世時(shí)期編寫的《輿地志》列出當(dāng)時(shí)的英國(guó)有5000座水磨坊，整個(gè)英國(guó)人口中，平均約400人就有一座這樣的水磨坊。在法國(guó)奧布，11世紀(jì)時(shí)有14座磨坊，到12世紀(jì)發(fā)展到60座，而到13世紀(jì)早期接近200座。在中世紀(jì)的歐洲，這樣的糧食加工業(yè)對(duì)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(shí)期，水力機(jī)械也在漂染布料、冶煉鼓風(fēng)和鋸木等方面得到應(yīng)用。

照西方學(xué)者的觀點(diǎn)，自10世紀(jì)開始的兩三百年間，是歐洲水力機(jī)械發(fā)展迅速、在生產(chǎn)勞動(dòng)中發(fā)揮重大作用的時(shí)期。然而，許多人特別是許多西方人并不知道，就是在這一時(shí)期，在遙遠(yuǎn)的中國(guó)，水力機(jī)械的發(fā)展水平一點(diǎn)都不比歐洲遜色，甚至取得了許多遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越歐洲的成就。10-14世紀(jì)是中國(guó)的宋、元時(shí)期，在這一時(shí)期，中國(guó)的水力機(jī)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(guó)古代文獻(xiàn)的記載，這一時(shí)期的農(nóng)業(yè)水力機(jī)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(shí)現(xiàn)多種功能的“水輪三事”，以及用1個(gè)水輪帶動(dòng)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(jī)械的名稱、功能

和工作原理，而且繪制了機(jī)械圖，使我們可以清楚地了解這些古代水力機(jī)械的形制和工作狀況。據(jù)文獻(xiàn)記載，北宋時(shí)期曾專門設(shè)置水力機(jī)械的管理機(jī)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(jì)劃，從中可以看出，當(dāng)時(shí)中國(guó)的水力機(jī)械不僅普及，而且

管理規(guī)范。應(yīng)用于金屬冶煉鼓風(fēng)的水排，巧妙地把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，被西方學(xué)者看作是曲柄連桿機(jī)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(guó)水力紡織機(jī)械高出數(shù)倍。更加值得稱道的是建成于公元1089年

的水運(yùn)儀象臺(tái)，根據(jù)宋代文獻(xiàn)《新儀象法要》的記載，這座大型水力天文機(jī)械不僅實(shí)現(xiàn)了天文觀測(cè)、天象演示和計(jì)時(shí)報(bào)時(shí)等多種功能，在精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)等方面具有領(lǐng)先于世的發(fā)明創(chuàng)造，代表了當(dāng)時(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的最高水平。

宋元時(shí)期被科學(xué)史研究者認(rèn)為是中國(guó)古代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高峰，中國(guó)古代水力機(jī)械同樣在這一時(shí)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(yùn)含了古代中國(guó)人杰出智慧的水運(yùn)儀象臺(tái)、水轉(zhuǎn)大紡車等偉大的水力機(jī)械，隨著時(shí)代的發(fā)展而靜靜地消失了，只留下歷史文獻(xiàn)中的一些記載。與之不同的是，中世紀(jì)歐洲水力機(jī)械的廣泛應(yīng)用和普及，帶

動(dòng)了歐洲其他類型機(jī)械的發(fā)展，產(chǎn)生了被稱為“現(xiàn)代意義的機(jī)械師”的機(jī)械修理工匠和專業(yè)行會(huì)，形成了機(jī)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(jī)械這一生產(chǎn)工具在18世紀(jì)后期開始的席卷整個(gè)西方世界的工業(yè)革命中發(fā)揮了巨大作用。紡紗機(jī)、蒸汽機(jī)、火車和輪船等在生產(chǎn)中發(fā)明出來并得到不斷改進(jìn)的新型機(jī)械，推動(dòng)著工業(yè)革命取得

了巨大成功，使英、法、德、美等西方國(guó)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(guó)。而曾經(jīng)輝煌的水力機(jī)械則被更加適合工業(yè)化生產(chǎn)的新型動(dòng)力機(jī)械--蒸汽機(jī)所取代，成功地退出了歷史舞臺(tái)。

水力不僅在日常生活中機(jī)械運(yùn)用以外，還在科學(xué)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(cè)量天體球面坐標(biāo)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(guó)東漢天文學(xué)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(guó)旗上畫有渾儀。自馬努埃一世起渾天儀成為該國(guó)之象