除水车之外,还有一种用于汲取江水的机汲,闵宗殿同志名之曰“曲柄辘轳”。为研究方便,移录刘禹锡的记载如下:“濒江之俗,不饮于凿,而皆饮之流。余谪居之明年,主人受馆于百雉之内。江水沄沄,周墉间之。一旦有工爰来,思以技自贾,且曰:观今之室庐,及江之涯,间不容亩,顾积块峙焉而前耳。请用机以汲,俾矗然之状,莫我遏已。余方异其说,且命之饬力焉。工也储思环视,相面势而经营之。由是比竹以为畚,置于流中,中植数尺之臬,辇石以壮其址,如建标焉。索绚以为组,縻于标垂,上属数仞之端,亘空以峻其势,如张弦焉。锻铁为器,外廉如鼎耳,内键如乐鼓,牝牡相函,转于两端,走于索上,且受汲具。及泉而修绠下缒,盈器而圆轴上引。其往有建瓴之驶,其来有推毂之易。瓶缩不羸,如博而升。枝长澜,出高岸,拂林杪,逾峻防,刳蟠木以承澍,贯修筠以达脉。走下潺潺,声寒空中,通洞环折,唯用所在,周除而沃盥以蠲,入爨而锖釜以盈。饪悚之余,移用于汤沐。涑浣之末,泄注于圃畦。虽瀵涌于庭,莫尚其霈洽也。余……观夫流水应物,植木之善建。绳以柔而有立,金以刚而无固。轴卷而能舒,竹圆而能通。合而同工,斯所以然也。”[7]
以上引文一些著作引用时未加考释,因而难详其意,所以难于说明它在机械发明史上的意义。现就个人揣摩心得试释如下。
刘禹锡《机汲记》所记年代为他谪居朗州(今湖南常德市)的第二年(元和元年,806)。他所遇见的工匠是一位发明家。工匠依地形建造汲水机械装置。首先,在江里树木桩,作为牵引支撑物,方法是以竹编畚筐作底座,运石块压牢,上插木桩,一如建标桩方法。其次是在木桩顶端(标垂)系上绳索,绳索的另一端自必系在江岸的木桩上,但是未见明确记载,只能从“亘空以竣其势,如张弦焉”句推断如此。如何提水?这是《机汲记》最费解部分。“锻铁为器,外廉如鼎耳,内键如乐鼓,牝牡相函,转于两端,走于索上,且受汲具”的是什么装置?从机械功能说,这个装置既能在索上走(滑行),又可挂上汲具(水桶之类)。在索上滑行,必须在两支木桩顶端各安装一个滑轮,横索绕两滑轮,而岸上木桩顶端的滑轮安上曲柄,以人力转动曲柄,上下横索分别向着相反方向移动,挂在下方索上的装置及汲具即顺绳索斜面向岸上方向滑行,从远处看“其来如推毂”,如推车上坡。这种绞车式装置,我国古代曾用于拖网、拉船过闸[8]。唐代工匠从其师傅处,或从民间流传经验中,或从士人口中知道绞车制造之法,并应用于汲水。如果这一推断正确的话,刘禹锡记载的汲机应命名为绞车式辘轳汲水机。
关于提水、运水装置是什么样器物,着实令人费解。所谓“锻铁为器”容易理解。该器“外廉如鼎耳”的鼎是锅,即外壳薄如锅的耳。里面的“键”,即可开闭的铁栓,它闭合时横栓在铁器上,故曰“牝牡相函”,固定在横索上,可以随索移动。这个器物下部估计有孔,穿绳悬挂汲具陶瓶。因为横索靠岸一端高于水中木桩一端,所以当摇动岸端木桩顶端曲柄时,器物顺横索向上移动,由于器物挂着盛水的陶瓶,承重较大,移动速度慢,望之如推车上坡;当器物到岸端后,陶瓶由人接去把水倒人木槽,器物减重,放开曲柄时,器物和陶瓶的自重使它顺横索下滑至水中木桩处,望之如高屋“建瓴之驶”。这时器物“修绠下缒”,悬挂着的陶瓶恰好到水面,便会自行倾斜汲水。陶瓶汲满水后,岸上的人再摇曲柄,把陶瓶提上去(见示意图一)。为什么汲水器要用陶瓶呢?这是因为陶瓶自重大,加上烧制成重心在中间的橄榄形状(肚大口小底尖)就会自行倾斜,水从瓶口进入,西安半坡出土之汲水瓶就是这个形状。陶瓶汲满水后如何“圆轴上引”呢?一种解释是岸端曲柄转动时,连着曲柄的辘轳也转动,挂着陶瓶的绳索被绞上去。从岸上看,陶瓶离水面越来越高,上升了。因为辘轳也是轴,所以辘轳转动可以叫“圆轴”。
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