第11章 科技发明(2)

　　最早称伞为“华盖”，唐朝李延寿写的《南史》和《北史》才正式为伞定名。古时的伞，是达官显贵的装饰品和士大夫权势的象征物，帝王将相出巡时，长柄扇、“万民伞”左簇右拥，乘坐的车舆上张着伞，表示“荫庇百姓”。官位、职务不同，“罗伞”的大小、颜色都严格区分，这一惯例一直传到明朝。

　　纸伞是汉朝以后出现的，唐朝时传入日本，16世纪才传入欧洲。意大利艺术大师达·芬奇受伞的启发，设计了第一个降落伞。18世纪发明的伞齿轮，也是仿照伞的截面形状设计的。

　　我们现在常用的折叠伞是1957年由北京师范大学老焱若教授设计出来的，并亲手制定出加工工艺及模具设计，最后由北京一家机械加工厂承制并销售。折叠伞因其携带方便而深受广大群众欢迎，没过多久，便在全国各地流行开来。

　　我国古时候的眼镜是什么样子的？

　　眼镜已不是什么稀罕之物，然而迄今尚未有人考证出眼镜究竟是何人发明、又是何人首先配戴的？

　　不过，根据考证，眼镜可能是13世纪末期在中国和欧洲同时出现的。马可·波罗大约在公元1260年记载：“中国的老年人看小字时戴着眼镜。”14世纪曾有记载说中国的一个绅士用一匹马换了一副眼镜。

　　中国古老的眼镜镜片很大，呈椭圆形，通常用水晶石、石英、黄玉或紫晶制成，镜片镶嵌在乌龟壳做成的镜框里。有的眼镜带有铜质的眼镜脚，卡在鬓角上，有的用细绳子系在耳朵上，也有的把眼镜固定在帽子上。由于眼镜框是用象征神圣的动物——乌龟的壳做的，镜片是宝石做的，所以眼镜在当时被视作一种贵重物品。

　　最初人们配戴眼镜是为了表示吉祥或者表示自己的身份高贵，并不是为了改善视力。

　　世界上最早发明火柴的人是谁？

　　火柴是由谁发明的呢？根据记载最早的火柴是由我国在公元577年发明的，当时是南北朝时期，战事四起，北齐腹背受敌，物资短缺，尤其是缺少火种，烧饭都成问题，当时一班宫女神奇地发明了火柴，不过我国古代的火柴都只不过是一种引火的材料。其后在元朝时期传入欧洲，后来欧洲人就在这个基础上发明了一度被中国人称为“洋火”的现代火柴。“洋火”能借助摩擦生火。而发明这种火柴的人是英国的沃克，他在公元1826年利用树胶和水制成了膏状的硫化锑和氯化钾，涂在火柴梗上并夹在砂纸上拉动便产生火。

　　可是早期生产的火柴有两个非常致命的缺点：（1）白磷是非常稀少的，遇热容易自燃，非常危险；（2）白磷是有毒的，造火柴的工人一不小心就会中毒身亡。在1852年经过瑞典人古塔斯脱伦姆的改进，发明了安全火柴。以磷和硫化合物为发火物，必须在涂上红磷的匣子上摩擦才能生火，安全程度提高。但在安全火柴发明之前，人们可是经历了一代代不停的探索呢。

　　安全火柴中的成分分别是：火柴头主要由氧化剂（KClO3）、易燃物（如硫等）和粘合剂等组成。火柴盒侧面主要由红磷、三硫化二锑、粘合剂组成。当划火柴时，火柴头和火柴盒侧面摩擦发热，放出的热量使KClO3分解，产生少量氧气，使红磷发火，从而引起火柴头上易燃物（如硫）燃烧，这样火柴便划着了。

　　安全火柴的优点在于把红磷与氧化剂分开，不仅较为安全，而且所用化学物质无毒性，所以也被称为安全火柴。火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫磺和玻璃粉等。火柴杆上涂有少量的石蜡。火柴盒两侧的摩擦层是由红磷和玻璃粉调和而成的。

　　火柴着火的主要过程是：（1）火柴头在火柴盒上划动时，产生的热量使磷燃烧；（2）磷燃烧放出的热量使氯酸钾分解；（3）氯酸钾分解释放出的氧气与硫反应；（4）硫与氧气反应放出的热量引燃石蜡，最终使火柴杆着火。

　　既然火柴在南北朝时期才发明，那么前人是怎样生火呢？原来古人是利用两根木枝互相摩擦而生火，继后使用打火石及铁片，但生火需时比较长，需要一两分钟，火柴的出现令人们的生活变得更方便。到了近代，打火机及电子打火器已逐渐取代传统火柴的地位，但火柴还有其独特的一面是无可取代的，就是它所产生的火焰颜色是最美的。

　　是诸葛亮发明的“孔明锁”吗？

　　在没有钉子绳子的情况下，你能将六根木条交叉固定在一起吗？两千多年前的古人就发明了一种方法，用一种咬合的方式把三组木条垂直相交固定，这种咬合在建筑上被广泛应用，在民间人们把这种发明制成了一种玩具——孔明锁。原创为木质结构，外观看是严丝合缝的十字立方体，动动脑筋可拆解，但装上可不是那么容易的。

　　关于“孔明锁”的发明人，历来有两种观点。

　　一种认为是三国时期诸葛孔明根据八卦玄学的原理发明的。

　　另一种认为是鲁班发明的，传说春秋时代鲁国工匠鲁班为了测试儿子是否聪明，用六根木条制作了一件可拼可拆的玩具，叫儿子拆开。儿子忙碌了一夜，终于拆开了。这种玩具后人就称作鲁班锁。

　　“孔明锁”究竟是诸葛亮发明的还是鲁班发明的，我们暂且不必去追究，当下倒不妨用“孔明锁”来检验一下自己是否足够聪明。

　　你知道信封的来历吗？

　　信封起源于两千多年前的秦汉时代。当时，文书和书信大都是刻写在木板和竹简上，为了保护书信完整无损，就用两块刻成鲤鱼形的木板夹在文书简牍的外面。木板上还刻有三道线槽，用绳捆绕三圈，然后再穿过一个方孔缚住。在线端或交叉处加以检木，封上黏土并加盖印章，以防私拆。这就是中国历史上最早的信封。

　　魏晋以后至南北朝时期，书写材料逐渐由木质演化为纸质。信封改为由两片厚蓝纸制成，但两边还画有鲤鱼图，自然不再用泥封了。直到盛唐时期，中国人仍在仿制鲤鱼形信封。所以，中国古代又把信封称为“双鲤”、“鳞鸿”。

　　我国古人的被中香炉究竟是什么样的？

　　被中香炉是中国古代盛香料熏被褥的球形小炉。

　　它的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层或三层同心圆环。炉体在径向两端各有短轴，支承在内环的两个径向孔内，能自由转动。

　　同样，内环支承在外环上，外环支承在球形外壳的内壁上。炉体、内环、外环和外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。炉体由于重力作用，不论球如何滚转，炉口总是保持水平状态。

　　被中香炉的最早记载为西汉司马相如的《美人赋》。1963年在西安沙坡村出土的唐代银质被中香炉，球体外径50毫米，制作精细、镂被中香炉刻雅致。被中香炉不仅是一种艺术珍品，从结构学的观点看，也是一项重要创造。

　　古人在雨天有雨衣穿吗？

　　早在周代，人们已使用起雨衣。最早的雨衣为草制品，名“蓑”，又称“蓑衣”。《诗经·小雅·无羊》：“尔牧来思，何蓑何笠。”汉代的毛亨注释：“蓑，所以备雨；笠……草衣也。”蓑草为贱物，轻易可得，在很长时期内，人们不分尊卑，外出遇雨，都穿这种蓑衣。

　　随着时代的进步，有了比蓑衣进一步的雨衣，是用丝绢一类纺织品涂上油以后做成的，因称“油衣”、“油帔”。除蓑草、油绢外，古代雨衣还有用粗麻、棕丝等材料制成的。

　　《北齐书·文苑传》中有“首戴萌蒲，麻制成的雨衣”。棕丝是棕榈树皮上的一种纤维，经过加工、整理，也可以编织成雨衣，俗谓“棕衣”。与此类似的材料，还有油葵叶，也非常适宜制作雨衣。不过这种雨衣仍以农夫、渔人所着为多，士宦之家的雨衣，则多用油绢来制作，取其质轻。

　　明代以后，雨衣的制作日益考究，所用材料也有多种。贵族男女的雨衣，则用一种柔软而不渗水的高级玉草编织而成，取名为“玉针蓑”。

　　古人是如何发明测程仪的？

　　计程仪又叫测程仪。三国时期吴国海船航行到南海一带去，有人写过《南州异物志》一书，书中有这样的记载：在船头上把一木片投入海中，然后从船首向船尾快跑，看木片是否同时到达，来测算航速航程。这是计程仪的雏型。一直到明代还是用这个方法，不过规定更具体些，就是将一天一夜分为十更，用点燃香的支数来计算时间，把木片投入海中，人从船首行至船尾，如果人和木片同时到，计算的更数才标准，如人先到叫不上更，木片先到叫过更。一更是三十公里航程。这样便可算出航速和航程。

　　我国古代这种计程的方法，和近代航海中扇形计程仪构造很相似。扇形计程仪也是用一块扇形木板，不过用和全船等长的游线系住投入海中，然后用沙时计计算时间。沙时计一倒转是14秒。在游线上有记号，根据游线长度算出航速和航程。我国古代用香支（也叫香漏），西方近代用沙时计（也叫沙漏），两者实在是异曲同工。

　　你知道是谁发明的杆秤吗？

　　对于杆秤的发明人，历来有两种不同的说法。

　　一种说法认为是春秋时期的商人陶朱公，他受到打水的横杆启发，发明了杆秤。

　　陶朱公以北斗七星、南斗六星和福禄寿三星共十六颗星星为记，在秤杆上刻制十六颗星花，故称为十六两制秤。秤杆有骨杆、木杆、金属杆（铜杆、铝杆）；秤砣有石砣、金属砣；提绳有二提绳、三提绳。计量单位的演变，由夏商时期使用铢和两，发展到周朝时期铢、两、金、钧、石（二十四铢为一两，十六两为一斤，三十斤为一钧，四十钧为一石）。直到解放后，为方便买卖双方计算，才改为十两一斤。近年，又采用国际通用的千克计量。

　　另一种说法认为杆秤是鲁班运用杠杆原理发明的，再根据北斗七星和南斗六星在杆秤上刻制十三颗星花，定为十三两一斤。秦始皇统一六国后，添加“福禄寿”三星，正好十六星，改为十六两一斤。

　　琉璃制作工艺在我国的发展过程是怎样的？

　　琉璃最早出现于战国时期，因其产量稀少，被视如珍贵的玉器。

　　西汉晚期，我国出现了一种胎质为普通红色陶土、表面以低温烧成的釉陶，色彩有绿色、黄色或黄褐色。琉璃制作工艺至此真正出现。

　　北魏时期，佛教盛行，与佛教有关联的琉璃此时也迅速发展。《魏书·大月氏传》中记载：“其国人商贩京师，自云能铸石为五色琉璃。于是采矿山中，于京师铸之。”

　　从此，琉璃产量迅速扩大，制品由贵重的服饰点缀物扩展到器皿、摆设及宫廷建筑，琉璃制作工艺逐渐普及。

　　唐宋时期，“唐三彩”是这个时期的代表作。

　　元明以来，我国琉璃产地星罗棋布。而尤以山西为最，是琉璃的主要产地。

　　明清以来，人们烧制琉璃的技术有了很大发展，品种和釉色都有增加。釉色从黄、蓝、绿三色发展到翡翠绿、孔雀蓝、紫晶、黑、白等达10多种；品种从一般砖瓦发展到建筑装饰附件如兽头、螭吻及室内用品如绣墩及其他器物等。北京北海公园的琉璃牌坊、山西平遥太子寺的九龙壁等，都是元、明、清各代留存下来的琉璃工艺的代表作品。

　　印章是怎样演变而来的？

　　最初，印章也称印信，只是权力的象征。

　　据《史记》中记载：战国时代，以主张合纵抗秦而着称的政治家苏秦曾佩戴过六国相印，证实那时期官吏用印已成为一种制度。

　　秦时，秦始皇为了保住皇帝的威望，对印章使用制定了严格的制度：皇帝的印信称为国玺，大臣的印信称为章或印，各有专称，不能混淆。秦始皇统一中国前，曾夺得赵国的国宝“蓝田玉”，即着名的“和氏之璧”，并用它制成了有名的传国玺。

　　到汉朝，印章的制作成为一种艺术创作。有的将军死后，他们随身携带的印章也一起埋进土里，所以现在我们还能看到相当数量的古代印章。

　　宋朝以后，印章的应用更和书画联系在一起，题款盖印，成为一种时尚。我们至今还能看到苏东坡、黄庭坚、宋徽宗等人的许多印章。印章不但是书画艺术的一个组成部分，而且也能自立一门，作为一种独立的艺术。