丁緩的常滿燈

孟暉

每次翻《西京雜記》都是一樣的體驗，一段又一段的只言片語，沒頭沒尾，但是每一句講述的事情都優(yōu)美到直擊心靈，卻又難以理解，因而讓人不敢相信。就像聽到樹林里傳來一聲歌唱，唱了一句就停住，好聽得讓你心里“咚”地一跳，你被深深吸引，但卻不知道這句歌詞是嵌在怎樣的一支完整歌曲里，不知道那支歌的整首旋律，更不知道那支歌的經(jīng)歷，它卷入其中的人文氛圍，唱這支歌的都是些什么樣的男男女女，他們有過怎樣的獲得和失去——這就是讀《西京雜記》的感覺。

讓這本書變得更有魅力的是，現(xiàn)代考古成果不斷證明其中一部分內(nèi)容的真實性，滿城中山王墓的發(fā)掘就讓大家恍然大悟，原來“漢帝送死，皆珠襦玉匣”說的是金縷玉衣。另外，聯(lián)系現(xiàn)實，或者文獻考證，也能搞清楚該書的一些條文，如“入水不濡”的“吉光裘”應該是指石棉布。這些研究成果證明了《西京雜記》并不荒謬，而是一冊珍貴的史料摘錄。

該書有一條記載“常滿燈、被中香爐”：

長安巧匠丁緩者，為常滿燈，五龍七鳳，雜以芙蓉連藕

之奇。又作臥褥香爐，又名被中香爐……

其中，“被中香爐”出土了唐代實物，并引發(fā)了廣泛的討論。李約瑟《中國科學技術史》之《機械工程》一冊中有專門一節(jié)《“卡丹”平衡環(huán)》，把這個話題發(fā)展為科學史研究，影響深刻。厲害的是，這位大學者在該節(jié)的一條注釋里順便解釋了“常滿燈”（漢譯本252頁，科學出版社一九九九年）。據(jù)注文中講，他在斯里蘭卡考古調(diào)查所博物館看到了幾件常滿燈實物?？脊艑W家在德底伽摩塔的上層房間的廢墟中發(fā)現(xiàn)了它們，而該塔建于十二世紀，因此這幾件常滿燈被認定是十二世紀的文物。

李約瑟簡單地介紹了那幾只燈的結(jié)構和運作原理，都是多燈頭的懸燈，四周為放置燈芯的油碗，中間有一只大象作為儲油罐，當燈碗內(nèi)的油因燃燒而下降，“氣泡上升的時候”，“大象的生殖器就作為油管向油碗注油”。他指出常滿燈是利用了氣壓原理，但具體怎樣形成“常滿”的效果，卻沒有交代明白。這就意味著，僅僅憑這一條注文，我們還是無法理解丁緩的杰出作品。

由于對伊斯蘭文明的忽視，讓我們難以注意到，常滿燈的秘密記錄在一本九世紀的里程碑式的工學著作《奇器之書》里，一千年來都在等著中國人的目光?！镀嫫髦畷返淖髡邽槟滤_·本·沙克爾三兄弟，依次名為穆罕默德（八七三年去世）、艾哈邁德和艾爾哈桑，他們生活在阿巴斯王朝的盛期、英主馬蒙統(tǒng)治的時代，是著名的巴格達“智慧宮”的重要成員。該書介紹了約一百件能制造奇妙效果的器具，不僅講述每件器物的構造、制作過程，還解釋運作的原理，并且配有內(nèi)部結(jié)構圖，在中世紀的伊斯蘭世界備受贊譽，并有后世抄本幸運地流傳至今。伊斯蘭科技史學者唐納德·R.希爾（Donald R.Hill）根據(jù)三份傳世的阿拉伯文手稿，將這一重要作品翻譯成英文并加以校注，這個英譯本于一九七九年出版，讓世界上更多的人從此有機會了解千年前的科技成就。

說來你可能不信，《奇器之書》記錄了三種常滿燈，即95項、97項和76項。其中，95項（圖一）最為簡單，李約瑟在斯里蘭卡看到的古燈就屬于這一款式：

圖一（希爾整理圖）

燈制，一旦注入之后即保持滿盞，減少之后會隨時補充。于是燈盞內(nèi)始終滿盛著油，不見減少，讓看到的人以為燈焰沒有消耗油。見圖示，制作一根圓柱，頂部標為d。其上半截是一個空心球，亦即儲油罐，用fsx來指代……d點開有孔洞，插入一支空心管dq，q端是封閉的，而d端為敞口。在管dq的腔里，再固定一支細（彎）管jb，由管dq的壁上穿出，形式如插圖所標，其終端橫伸到球腔里。這樣，當油由d口注入，會穿過管dq，于管jb內(nèi)上升，然后流到球罐fsx里。在球罐的側(cè)畔固定一只正常樣式的油燈ah，在燈的盞腔與球腔彼此接合的位置，一上一下開兩個孔，孔e和孔z。由上方的孔e銜接一支細管el（向上斜舉在球腔內(nèi)部）。在燈盞內(nèi)放一根粗燈芯。由d口注油，令其經(jīng)管jb匯入球腔fsx。在如我們所愿注入適量油之后，打開孔z，油便會流進燈盞，直到淹沒孔e——也可以不堵塞孔z，而是由其口接出一根上舉的彎管。點燃燈芯，燈盞內(nèi)的油便會慢慢燃燒，隨著燈油消耗，孔e會露出油面，這時，空氣經(jīng)由管el進入球腔fsx，空氣涌入多少，便會有多少（球腔內(nèi)的）儲油通過孔z涌出到盞碗里，直至孔e再次被埋沒。如此，每當燈油將油消耗，孔e暴露，空氣便能涌入儲油罐，于是造成同等量的油流出，最終將管e封住。就這樣反復不止。（據(jù)英譯本，下同）

如此完整的介紹，配著插圖，讓人頓悟燈油“常滿”的奧秘，原來是利用氣壓原理，由附設在燈畔的儲油罐間斷地、有規(guī)律地向燈盞內(nèi)補油。

不過穆薩三兄弟沒有止步于此，在接下來的96項中，介紹了一種能夠自動出燈芯的燈，于燈盞內(nèi)設置一組包括齒輪與帶齒滑軌、滑輪、鏈條的聯(lián)動裝置，利用氣壓原理驅(qū)使這組裝置隔一段時間就發(fā)生一次運動，讓燈芯從燈嘴里冒出一截。隨之，97項（圖二）則是95款與96款的合體，構造也就復雜了許多：

燈制，自動出燈芯，自動補油，讓任何人看到都以為火焰既沒有消耗油也沒有消耗燈芯。這種燈被稱為“神燈”。方法在于，造一座自動出燈芯的燈，我們對其復制（并加以調(diào)整），做出了圖示，即內(nèi)里有個轉(zhuǎn)輪k，上掛鏈條k，鏈條一端固定著重墜s。我們再將自動補油燈的圖示亦加以復制（即將兩座燈結(jié)合在一起），但加裝一根長管（由油燈盞腔接出，豎立在儲油罐里），空氣由這根管從油燈流通到燈柱上的儲油罐jb里。鏈條要延伸到這根豎管內(nèi)，并如圖所示，在豎管的上方再設置一個小滑輪，讓鏈條由其上繞過（然后垂在儲油罐里），末端墜一個浮標t。浮標t的重量必須是垂墜s的兩倍，它是浮于油面上。在儲油罐與燈之間開兩個孔，孔a以及孔j，由孔a接出一根細管ae，其終端出口為一只鳥頭的喙。油燈的頂面板上開有孔f，該鳥頭應該位于孔f之上方，這樣，當油流過管ae后，會滴落入孔f，匯進盞腔。

圖二（希爾整理圖）

須知，一旦通過孔l注油，油會落入管ls，再經(jīng)管wz，涌進此管插入其中的儲油罐。浮標t上升，重墜s下沉，在下沉過程中拉動鏈條，后者牽扯滑輪轉(zhuǎn)動，引發(fā)齒輪與之一同運動。帶齒輪的桿ms跟著滑動，讓燈芯向方向x移動。

注入足量油后，燈腔fb灌滿了油，此時在眾目睽睽之下點燃燈芯。油漸漸消耗，直到孔j暴露出來，空氣通過孔j進入儲油罐，油便從儲油罐通過管ae進入燈盞，接著會有油滴從鳥喙滴落，直到管口j被堵住為止。隨后，儲油罐內(nèi)的油平面逐漸下降，浮標t降低，拉動鏈條，重墜s上升，滑輪k和齒輪y轉(zhuǎn)動，嵌裝有燈芯線的曲桿向方向x轉(zhuǎn)動，于是燈芯冒出。

要明白，我們制作的是一只自動吐露燈芯的燈，但利用這些裝置也可以造出一座標記時間的燈，每過一個小時，就掉下一個小球。這一方法無法達到絕對精確，但能大致精確。如果愿意的話，那么還可以做到每過去一天，浮標下沉能引發(fā)一個球落下，于是，任何人如果想知道自燈點起之后過去了多少時間，只要看看落球的數(shù)目，把一個球算作一天。信徒愿意使用這種燈——他們看到它，以為是一盞永恒的燈，燈焰永遠不滅，油管里永遠有燃料。他們就成了魔術師。在教堂里，基督徒把燈柱和儲油罐都嵌在墻內(nèi)，用墻體隱藏起來，只顯露燈的部分，由此在觀看者的眼里更顯美麗。

這個裝置聽起來就很神奇了，如果藏在墻內(nèi)的儲油罐很大，而燈焰又微弱的話，那么每添一次油之后，自動出燈芯、自動補油的機械化工作可以持續(xù)一段時間，按文中的說法，是可以幾天都不添油而裝置自行運作，在不明就里的人看來，真是一盞不需要外力就永遠長明不熄的燈了，難怪古人稱之為“神燈”。更讓人驚奇的是，這種神燈還能改裝成時鐘，利用書中未加詳解的辦法，可以每隔一小時——大概是從吐燈捻的油燈嘴處——掉下一個小球，或者設定成每一天掉下一個小球?！鞍⒗∩駸簟钡墓适轮艹霈F(xiàn)，大概是受了這類魔術燈的啟發(fā)吧！

然而你以為魔術到這一步就完了嗎？不，沒有，書中還有76項（圖三），要復雜好多，實際上這一裝置的首要目的是作為常滿酒盆，但也可以用作油燈或熏爐，或供人或家畜的飲水器：

圖三（希爾整理圖）

其制品為一只容器，這個容器應有美觀的外形，我們以abf標示。內(nèi)部用一片平板xl平均分割成上下兩半，而其下半部lxf再用一片豎板SH隔開。在平板xl上開一個孔w，安裝一個能朝上活動的閥門。在頂面ab開一個大洞j，在其中嵌入一個寬管jz，在將近管jz的底部升起管zd，延伸到近于頂部之處破壁而出。制作兩個小箱khe和M，以一只管Mkh將二者相貫接，并把它們安排成如插圖所示的樣式。在管Mkh中間的下面，豎立一根立桿Ty，并在y點通過一個轉(zhuǎn)軸令其與管相銜。管zd落入箱khe中。用一根桿ew把閥門w的塞子與箱khe的底部連在一起，這樣，當箱M下沉的時候，箱khe就會升起，而閥門w也打開。在箱abx的頂面，由a點接出一根管as，此管穿過平板lx進入箱H——空氣就是由這支管進出。制造一只箱tk，將其豎立在我們選中的地方，固定好之后，箱頂亦即盆緣需比管的s端略高——標為sh之處需與箱內(nèi)的m處位于同一水平上。在水盆（即箱tk）之內(nèi)安放一只鳥的雕像，由箱1HS伸出一根管tm，一路進入雕像的腿部，最終通到鳥喙，形成出口，如圖所示。

根據(jù)文字與插圖應該清楚，酒或者油或者其他液體如果被注入容器頂部的孔j，會流進管jz，再經(jīng)管zd，泄漏到箱khe中，又從箱khe通過管khM匯入箱M，接著從箱M溢出，落在容器abxl里。一旦中止注酒，箱khe變空，而箱M仍然是滿的，便會下沉。于是箱khe上升，活閥w打開，液體流入容器1HS，隨即進入水盆k。當酒或其他液體達到盆內(nèi)的sh點、箱1HS內(nèi)的s點，液體便被阻住，既無法流入水盆k也無法流入1HS，因為空氣流出的通道，即管as，遭到了堵塞。須知，無論酒還是其他任何液體，一旦從水盆k舀出，導管的s端就會暴露出來，于是空氣通過管ls進入箱abx，也就會有等量的液體由此箱流出。要明白，如果用一只點著燈芯的油燈替換掉水盆，那么每當燈油耗掉，便會有等量的油補回燈盞中。

如此復雜的機關設計，不知實際操作的效果如何？可能機械專業(yè)的人才一眼就能看明白，也或者需要通過重建這套裝置來加以檢驗。希爾并沒有否定此款常滿裝置的可行性，只是指出原版插圖中的一根管子的位置不對。

這三則設計足以讓我們明白，在古代世界，常滿燈并非人們幻想中的奇跡，而是經(jīng)過一代代能人巧匠不斷研究形成的技術成果。實際上，95款常滿燈并非穆薩三兄弟的首創(chuàng)，拜占庭的菲?。ü叭兰o）、亞歷山大城的希羅（公元前一0年至公元七0年）在各自的著作中都已經(jīng)提到了它。因此，《西京雜記》中的相關記載不是信口雌黃，而是在某種程度上記錄了歷史真實——你可以懷疑是否真有丁緩其人，懷疑是否在西漢時、在公元前一世紀、在趙飛燕的時代中國人已經(jīng)掌握了常滿燈制作方法，你也可以認為，既然菲隆發(fā)明在前，那么常滿燈是由西方傳入的，但是，在《西京雜記》成書的年代，當時的中國人了解和見識過常滿燈，那是可以肯定的。

實際上，所謂丁緩制造常滿燈，我們也無法證偽，沒有什么方法去證明書中所言不可信。倒是一條條考古發(fā)現(xiàn)和文獻考證反復教導我們，《西京雜記》的內(nèi)容是可靠的史料。也就是說，我們其實沒有任何理由否認書中的這一條資料。

所以，可以動腦筋發(fā)散思維的倒是，丁緩的常滿燈，究竟接近95款，僅僅能夠自動補油，還是接近97款，能同時補油和吐燈芯？甚或更接近76款？須知，書中接著還提到丁緩的另一項能耐：“又作七輪扇，連七輪，大皆徑丈，相連續(xù)，一人運之，滿堂寒顫?！本褪钦f這位天才工程師非常擅長使用滑輪、鏈條傳輸裝置乃至齒輪裝置制造大型的聯(lián)動設備。97款，恰恰是齒輪、帶齒軌、滑輪與鏈條的組合。所以，何以見得丁緩不是創(chuàng)造了一個類似結(jié)構的常滿燈呢？

據(jù)《西京雜記》，丁緩的常滿燈“五龍七鳳，雜以芙蓉連藕之奇”，具有那個時代流行的多枝燈形式，因此尺寸不會太小，至少應與目前出土的漢代多枝燈實物差不多，在一米上下。據(jù)此推測，這架燈像李約瑟見到的斯里蘭卡古燈一樣，環(huán)繞著儲油罐分布多個燈頭，也就是說，把中央的主燈桿擴大成儲油罐，在罐式桿的外壁上附著多條立體的龍鳳雕塑，于龍頭、鳳喙處做出燈盞，點亮燈芯。不過，龍鳳數(shù)目如此之多，顯示它可能是一架組合燈，即，燈頭至少分為兩層，甚至分更多層，上下錯落分布，要做到這一點，可能需要至少兩架常滿燈上下疊置才行，在一架多燈頭常滿燈之上再固定另一架多燈頭常滿燈。另外也可能如97款一樣，上層的一個乃至幾個龍或鳳頭負責滴油。一條條呈飛翔騰降姿態(tài)的龍鳳之間，還纏繞著蓮花荷葉等裝飾，就是這樣的華燈，曾經(jīng)照亮漢成帝的宮殿。如果你堅持《西京雜記》中描寫的這種燈具是在夸張，那也該明白，如此的夸張是建立在堅實的技術基礎之上的。

也許，我們該做的是留意考古發(fā)現(xiàn)與文獻，看看歷史上是否還有其他常滿燈的蹤跡。97款也可以做成燈鐘，內(nèi)里利用了滑輪與齒輪，而《宋史·天文志》“皇祐漏刻”一節(jié)提到，古代有“輪漏”，或者便有著相似的結(jié)構。另外，李約瑟《中國科學技術史》第三卷《數(shù)學、天學和地學》中注意到，北宋人王普設計的刻漏有一處與眾不同，給最低一級安置刻箭的受水壺添加了特殊裝置：“即當刻箭上升到最高位置時，便把流水經(jīng)過的管口堵塞了”，“不過這種裝置不是用以控制水流，而是堵塞水流”。顯然，這是反向應用了95款的構造和原理，每當受水壺內(nèi)的水位讓刻箭升至終點時，會堵住通空氣的孔洞，于是進水管內(nèi)的水無法再滴入受水壺。這時候，一個晝夜的周期正好結(jié)束，而刻漏拒絕繼續(xù)運作，這就提醒相關的負責人立刻去調(diào)整漏壺，拔開受水壺壁低處的退水口，排清壺內(nèi)的水。接下來，空氣流通恢復，進水隨著也恢復，新一輪運作便自動開始了，啟動又一個十二時辰的計時。

敏銳如李約瑟者，也沒有醒悟到此般設計的原理與意義，表示：“并且這樣做的目的也未全部弄清?！逼鋵嵞康暮芮宄?，就是利用氣壓原理，讓漏壺在經(jīng)過整整一個晝夜的滴流之后，在十二時辰終結(jié)的那一刻戛然而止，用這個方法，強迫管理者每天準時準點為受水壺排水，順便對整套刻漏裝置加以整理，由此保證新一輪計時順暢地啟動。用斷流的方式為時間的流逝打點，說起來還真是別致。