漢畫像石上的起重機(jī)械

漢代畫像石、畫像磚中，描繪庖廚、采礦、鹽井等生產(chǎn)勞作的場景很多，當(dāng)時比較先進(jìn)、使用廣泛的生產(chǎn)工具和器械幾乎都被逼真地刻畫出來，成為漢代生產(chǎn)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的真實(shí)記錄。在這些畫像石中，有不少都描繪了我國古代原始的起重機(jī)械——桔槔、轆轤。這類機(jī)械雖然結(jié)構(gòu)簡單，卻極大地減輕了人們的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率，是我國古代機(jī)械的偉大創(chuàng)新。

目前，學(xué)術(shù)界針對畫像石生產(chǎn)勞動題材的研究很多，取得了豐碩的成果，但從科技發(fā)展的視角對其中一些生產(chǎn)工具、機(jī)械進(jìn)行的研究則較少。筆者嘗試對漢畫像石中桔槔、轆轤這兩類“起重”機(jī)械進(jìn)行初步梳理，希望能夠拋磚引玉以就教于學(xué)術(shù)界專家。

一、桔槔

桔槔是一種比較原始的汲水起重工具，它利用杠桿原理使汲水更為省力。它的結(jié)構(gòu)是：在一個豎立的架子上搭一根細(xì)長的橫桿，橫桿中間由豎木支撐或懸吊起來作為支點(diǎn)，橫桿的一端懸吊水桶，另一端捆扎重石或其他重物。打水時，把水桶（或其他汲水器）放入水中，待打滿水后，人們借助橫桿末端重物的重力作用，就能把水提拉至所需之處。桔槔是最原始的臂架型起重機(jī)械，它巧妙地利用了杠桿原理，使人們用較少的力就能將水從井中取出來，提高了汲水灌溉效率，收到了事半功倍的效果。

桔槔的起源很早，明代羅頎《物原》中記載：“伊尹始做桔槔。”元代王楨《農(nóng)書》中記載，湯時大旱，“伊尹督民田頭鑿井，并以灌田，今之桔槔是也”。據(jù)此，可推知桔槔起源于公元前17世紀(jì)?！赌印涑情T》中作“頡皋”。按照《說苑·反質(zhì)》的記載，鄭國大夫鄧析發(fā)明了桔槔：鄧析過衛(wèi)國，見五位農(nóng)夫“俱負(fù)缶而入井，灌韭終日一區(qū)”。鄧析下車為之教：“為機(jī)，重其后，輕其前，命曰橋。終日溉韭百區(qū)不倦。”《莊子·天地》中記載，孔子的弟子子貢南游楚國，反于晉，過漢陰，見一丈人抱甕入井出灌，便向前介紹桔槔：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多，夫子不欲乎?”為圃者仰而視之曰：“奈何？”曰：“鑿木為機(jī)，后重前輕，挈水若抽，數(shù)如泆湯，其名為槔?！睋?jù)此可推知，春秋戰(zhàn)國時期桔槔已經(jīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉了。

漢畫像石中，有相當(dāng)一部分畫像是表現(xiàn)庖廚內(nèi)容的場景圖。先民的日常生活中，屠宰、清洗和蒸煮食物需要大量用水，因此桔槹作為一種汲水用具在此類題材的畫像石中經(jīng)常出現(xiàn)。如：山東嘉祥宋山庖廚畫像石的右下角，就刻有一個桔槔，桔槔左側(cè)有井，一人正手拽水罐從井中取水（圖一）。長清縣孝堂山庖廚畫像石中的右下角刻有一口井，井上有井欄，井邊立一柱，柱上部有叉，叉口中置一橫桿，一端墜有重物，另一端系繩，一人手拽繩從井中提水（圖二）。臨沂白莊備宴畫像石右端刻有一口水井，上有桔槔架于支座上，右端掛有水桶，左端壓以重物，一人正手提桶從井中取水（圖三）。

從上述畫面可以看出，桔槔的構(gòu)造大同小異，大多是在木架或木柱上捆扎一根橫木，一頭墜以重物，一頭系以水罐，用手一拉，它就垂下來，放開，它就抬升上去，以此達(dá)到從井中取水的目的。桔槔的效率，比早先采用的抱甕澆灌的效率要高得多，它的發(fā)明無疑促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步。由于桔槔是木質(zhì)工具，古代的桔槔很難保存到現(xiàn)在，但漢代畫像石的雕刻者卻為后人留下了這種最為原始的起重機(jī)械的圖像記錄。

圖一 山東嘉祥宋山庖廚畫像石中的桔槔圖

圖二 山東長清縣孝堂山庖廚畫像石中的桔槔圖

圖三 山東臨沂白莊備宴畫像石中的桔槔圖

二、轆轤

本文所論的“轆轤”，是指漢代出現(xiàn)的“滑輪式轆轤”，系利用輪軸原理進(jìn)行汲水的簡單機(jī)械。它的基本結(jié)構(gòu)是：在兩根立柱之間架設(shè)一橫桿，桿上穿引一個兩端粗中間細(xì)的“細(xì)腰輪軸”，用一根繩子搭跨于輪軸中間“細(xì)腰”處，一端系以汲水器，人用手拉繩子的另一端即可使汲水器上下運(yùn)動。這種所謂的“轆轤”，實(shí)際上是現(xiàn)代物理學(xué)上所說的定滑輪結(jié)構(gòu)。相對于桔槔而言，用轆轤汲水可以改變用力方向，更便于操作。

用于提取井水的轆轤始見于漢代，當(dāng)時轆轤已經(jīng)被用于生活及灌溉汲水之中。隨著考古學(xué)的發(fā)展，不少漢代遺址、墓葬已出土有轆轤的模型，如湖北大冶礦冶遺址發(fā)現(xiàn)了漢代的轆轤木軸。這說明，當(dāng)時礦井中已開始使用轆轤這種起重機(jī)械了。轆轤較桔槔又更進(jìn)一步，它的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，起重效率更高，使用范圍也更為廣泛。

在畫像石的庖廚圖中，常常有轆轤汲水的場景。從山東涼臺東漢孫琮墓畫像石上的轆轤汲水場景中（圖四），我們可以看出，在井口上方安裝一個井架，井架上端安裝一個輪軸，繞過輪軸的繩索一端懸吊著水桶，人可拉拽著繩索的另一端控制水桶升降。

除了汲水之外，轆轤還被用于采礦、汲鹵等生產(chǎn)活動。四川成都揚(yáng)子山1號墓鹽井畫像磚（圖五），就真實(shí)地反映了這種場景。與圖四汲水不同的是，繞過輪軸的繩索兩端都懸吊著一個桶，井架的上下兩層各站立兩人，左邊兩人彎腰向上提繩索，右邊兩人則用力向下拉拽繩索。

有趣的是，轆轤不僅在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)活動中大顯身手，而且也出現(xiàn)在了“泗水撈鼎”這類神話故事類的畫像石中。“泗水取鼎”的故事，見于《史記·秦始皇本紀(jì)》《水經(jīng)注·泗水》等古籍。相傳，大禹鑄九鼎象征九州，夏、商、周三代均以九鼎作為鎮(zhèn)國之寶及傳國重器，公元前256年，秦軍攻入洛陽，周王朝滅亡。秦將周王室九鼎從洛陽運(yùn)往咸陽的途中，“其一飛入泗水，余八入秦中”。秦始皇統(tǒng)一六國后，九鼎卻得而不全，一直成為秦始皇的一大心病。始皇二十八年（前219年），秦始皇第一次東巡，在泰山完成封禪大典后專程來到彭城的泗水之濱，組織千人打撈周鼎。

山東嘉祥武氏祠畫像石（圖六）生動地描繪了秦始皇當(dāng)年打撈周鼎的場景：畫面中心有一橋狀建筑物，橋上有幾個人似在指揮，河兩岸各有三人一字排開，彎腰弓背，腳蹬斜坡，一齊用力向下方拉拽繩索，繩索的另一端通過輪軸拴系著寶鼎，河中還有人乘船用長桿托舉。當(dāng)人們好不容易將寶鼎拉出水面時，一條蛟龍突然出水咬斷了繩索。

“泗水撈鼎”這一題材，在畫像石中比較常見，對轆轤的繪制或詳或簡，一方面體現(xiàn)出工匠們豐富的想象力和創(chuàng)造力，另一方面也說明轆轤在當(dāng)時的生產(chǎn)生活中已經(jīng)比較常見了。

轆轤出現(xiàn)之后，在漫長的歲月中，勞動人民對其作了進(jìn)一步改進(jìn)，后來還出現(xiàn)了曲柄式轆轤。轆轤較之桔槔，更能節(jié)省人力，提高功效。此外，用桔槔提取井水時，水太深則無法提取，而轆轤汲水深淺皆宜。

從畫像石中描繪的古代起重機(jī)械來看，雖然形制比較簡單，無法與現(xiàn)代起重機(jī)械相提并論，但它卻在相當(dāng)程度上減輕了勞動強(qiáng)度，節(jié)省了人力，提高了功效，是我國古代勞動人民聰明才智的結(jié)晶。從某種意義上說，桔槔和轆轤堪稱我國起重機(jī)械的鼻祖。

圖四 山東涼臺東漢孫琮墓畫像石中的轆轤汲水圖

圖五 四川成都揚(yáng)子山1號墓鹽井畫像磚

圖六 山東嘉祥武氏祠畫像石“泗水取鼎”圖