說說漢朝發明的那點兒事

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丁緩：西漢的小型空調

《西京雜記》卷上記載：「長安巧工丁緩者，為常滿燈……又作卧褥香爐，一名被中香爐。本出房風，共法後絕，至緩始復為之。為機壞轉運四周，而爐體常平，可置之被褥，故以為名。」

卧褥香爐，又稱被中香爐，是西漢時期的能工巧匠丁緩製造，它是一种放在被中或者攏在衣袖中用於熏香取暖的物品。焚香勢必用火，在被子里、衣服里熏香取暖難度就比較大——容易燒到衣服和被褥。

丁緩製造的「被中香爐」呈球形，外殼和中心的香爐體之間有兩層或三層同心圓環。物理學知識告訴我們，要使一個具有一定重量的物體不傾斜翻倒，最佳的方法是採用支點懸掛。

被中香爐就是採用了這種方法，將香盂懸掛在兩邊各有一個軸孔的內持平環中，當內持平環呈水平位置時，香盂因自身重量，可以前後輕微晃動而不會左右傾斜翻倒。

但僅用一個持平環是無法避免香盂向軸向方向傾斜翻倒的。為解決這一問題，必須在軸向再做一個較大的持平環，將懸掛香盂的內持平環懸掛在外持平環上，並使兩環的軸孔正好垂直，軸心線的夾角為90度。這樣，內持平環能避免香盂前後方向傾斜；外持平環則能防止香爐左右傾斜。爐體由於重力作用，不論球殼如何滾轉，爐口總是保持水平狀態。所以無論放在被中還是攏與袖口，都不會燒到布料,連護灰也絲毫不會撒出來，就可以放心的熏香+取暖，這是最早的小型空調的設想。

「被中香爐」是世界上已知最早的萬象支架，如果你不知道萬象支架，那我說這個你肯定知道——陀螺儀。這項技術在現代航海航空中發揮了巨大作用，航船的羅盤就是懸掛在萬象支架上。在歐洲，最先對陀螺儀理論提出設想的是達·芬奇，較我國晚了1000多年。

這樣，無論有多大風浪，船體怎樣擺動，也無論在怎樣複雜的氣流中，飛機如何顛簸，羅盤始終保持水平狀態，確保正常工作。現代的飛機、導彈和輪船不論怎樣急速在空中或海上運動，都能辨認方向，這是由於安裝了陀螺儀的緣故。

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杜詩：兄弟們歇著讓它干！

古代對鐵的需求量很高，各類工具、武器都需要鐵的參與，所以冶煉是一個重要的課題。冶鐵時需要鼓風，東漢時，一直是人或畜類帶動鼓風機運轉，非常辛苦並且效率不高，直到東漢杜詩發明了水排，這一情況才有了極大的轉變。

東漢建武7年（公元31年），中國人在鼓風機技術上完成了偉大的突破——改人力為自然力，發明了水力鼓風裝置——水排，改變了人力鼓風、畜力鼓風的狀況，大大節省了時間、提高了效率。

創造水排的人叫做杜詩，東漢光武帝劉秀在位期間，注意「選用良吏」。建武七年（公元31年），杜詩出任南陽太守。他提倡節儉，興利除害，為政清平。杜詩在做南陽太守期間，注意節省民力。

他在湍急的河邊架木架，木架上設置轉軸，上下兩端分別安裝一個大型卧輪，下卧輪用葉板將水力變為機械轉動的動力，並帶動上卧輪旋轉。上卧輪旋轉一周，裝置上的曲柄連桿機構可使鼓形小輪旋轉幾周，鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉，這就使得和它相連的連桿運動，連桿又通過攀耳和卧軸帶動直木往複運動，使排扇一啟一閉，進行鼓風。

水排是中國古代漢族勞動人民的一項偉大的發明，也是機械工程史上的一大發明，約早於歐洲一千多年。

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張衡：從地球走向宇宙的男人

在天文館、地震館、科技館、博物館裡，你幾乎都能看見他的身影，他就是張衡。

張衡，東漢時期的天才發明家，在他61歲的一生中涉及的領域不僅包括我們熟知的天文、地理、數學、機械，他還是個文藝青年，在繪畫、文學方面也頗有造詣，並且任郎中、太史令、侍中、河間相等官職——一生腳跨政治界、文化界、藝術界、發明界，如此全面發展也是沒sei了。

張衡年輕時非常愛讀書，尤其對《墨經》進行了系統研究，對墨子所說的光學、力學、幾何學、邏輯學都有了一番理解。自從漢武帝「罷黜百家、獨尊儒術」以來，追求仕途之人早已對《墨經》不聞不問，只有張衡衝破了這一束縛，《墨經》以及其他科學書籍對張衡產生了巨大的影響。

漢元初2年，張衡上任太史令（這是個出名人的職位），並動手開始改制渾天儀。

渾天儀是一個代表天球的球體，球體繞天軸轉動，天軸和球面有兩個交點，一個是北極，一個是南極。在球表面還有28星宿、赤道圈、黃道圈以及其他恆星。球體外有兩個圓環，代表地平圈和子午圈。

為了使渾天儀可以自行轉動，張衡用相當複雜的齒輪系統把渾天儀和計時用的漏壺聯繫起來，用漏壺流水的力量推動齒輪，帶動球體運轉，並且通過控制齒輪的齒數和個數，使渾天儀每轉一周正好是一個晝夜，把天象運動形象地演示了出來。

張衡另一巨大貢獻便是發明了地動儀，這是世界上第一架檢測和記錄地震的儀器，並在貢院138年3月1日準確報告了距離張衡所在地千里之外的隴西發生的大地震。

張衡一生改制渾天儀、創造候風儀、地動儀，寫下《靈憲》、《渾儀圖注》天文學專著，《算罔論》數學專著，以及文學作品《二京賦》、《歸田賦》等。

由於他的貢獻突出，聯合國天文組織將月球背面的一個環形山命名為「張衡環形山」，太陽系中的1802號小行星命名為「張衡星」——從地球走向宇宙的男人就是他。

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馬鈞：不會造指南車的機械師不是好木匠

馬鈞是三國時期魏國的機械大師，他的發明創造對當時社會發展起到了推動作用，當時人們對他的評價很高，稱他為「天下之名巧」。

馬鈞本是一名木雕匠人，他的母親以織綾為生。綾，指的就是綾綢。當時的織綾機叫做提花機，提花機有幾十組經線，每組經線由一個叫做「綜」的裝置控制，它可以使經線上下開合接受緯線的織入，每一個「綜」連著踏板，人的腳在踏板上蹬踏，從而控制提花機。

當時每穿一根緯線就要踏踏板50到60下，所以織綾的人非常辛苦，勞動強度極高，效率卻很低，如果織綾的是女子，就更加費時費力。

馬鈞為了讓母親省事，開始改進織綾機，用大踏板代替小踏板，改變了內部構造，將踏板數量減少到12個，極大簡化了工作程序，將織綾的效率提高了許多倍，促使中國紡織業大大發展。

馬鈞另一項貢獻是再造指南車。指南車據說是黃帝所造，並用其打敗蚩尤，指南車在三國時期已經失傳，馬鈞根據司南的原理，繪製圖形、設計方案，製造了指南車。

指南車車箱內部設置有一套可自動離合的齒輪傳動機構。當車子行進中偏離正南方向，向東(左)轉彎時，車轅前端向左移動，而後端向右(向西)移動，即將右側傳動齒輪放落，使車輪的轉動能帶動木人下方的大齒輪向右轉動，恰好抵消車輛向左轉彎的影響，使木人手臂仍指南方。當車子向西(右)轉彎時，則左側的傳動齒輪放落，使大齒輪向左轉動，以抵消車子右轉的影響。

而車子向正前方行進時，車輪與齒輪系是分離的，因此木人手臂所指的方向不受車輪轉動的影響。如此，不管車子的運動方向是東西南北，或不斷變化，車上木人的手臂總是指向南方，起著指引方向的作用。

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