公元480年暮春,南齐王朝京城建康(今江苏南京)到处绿肥红瘦,景致嫣然。时任谒者仆射(负责掌朝廷礼仪和传达使命的官员)的祖冲之没与朋友赏春,而是独自前往秦淮河,准备租船搞研究。
刚到河边,他看到船夫叽叽咕咕说话。走近细问,才知道最近京城有帮人结队乘船去夷洲(今台湾岛),不料中途遇大风,帆破船沉,三十多人进了鱼腹。
“唉!”听到这里,祖冲之心情十分沉重。于是他加快步伐,决定抓紧找到船主,早日实现改良帆船的愿望。因为这既是利国之举,也可以减轻百姓的压力。
祖冲之的这种想法,已经有些年头。当年,任刘宋王朝娄县县令的他在研制水碓磨时,就想过改良帆船;后来调到京城后,忙于研制指南车,只有空闲时才想想此事。
除了圆周率,祖冲之为后人称道的贡献还有很多,如《大明历》、水碓磨、指南车等(网络图)
公元479年,权臣萧道成废掉了刘宋王朝最后一个皇帝刘准,改国名为齐(史称南齐),他就是齐高帝。开国皇帝一般都比较注重休养生息,齐高帝也不例外。很快,社会出现了一个相对稳定的局面:重视发展生产,重视对外交流和贸易往来。
目光敏锐的祖冲之发现,船是南齐王朝最重要的交通工具。因为南北朝是以区域划分的,长江、珠江等大水系都在南齐王朝境内;此外,南齐王朝还拥有许多湖泊和漫长的河岸线。地理环境决定了这里要想发达起来,就必须有便利的交通工具,特别是船,而当时流行的帆船一直受人力和自然的约束,有诸多问题。
在祖冲之以前,帆船已经有上千年历史,人们也已经习惯用“扬帆”来表示行船的意思。没有帆,即使再大的船也难以起行。汉朝的楼船高达十余丈,船体分三到五层,船上建楼,其帆高十余米,宽如帐篷。
汉代后期的楼船模型(中国军网)
后来,三国东吴大帝孙权造的“飞云号”楼船,可承载3000名士兵,其帆高达几十米。帆船有优点也有缺点:如果遇到顺风,它可以毫不费力地行进,特别是一些多桅多帆的船,在顺风时更是运行自如,大显神通;缺点是,帆船怕逆风,怕大风,遇到这类天气,容易船翻人亡。
怎样克服帆船的弊病呢?祖冲之开始动脑筋了。他认为,既然船帆有问题,能不能不用帆,因为帆毕竟是助力而不非动力;不借风力,那就只有考虑用水力了。最后他便转而思考怎样利用水力。光想没有用。为此,祖冲之决定租船进行深入研究。这便是他急匆匆赶到秦淮河的原因。
话说祖冲之通过仔细研究秦淮河的泊船,已经对船的构造了然于心。回到府里,凭着以前造水碓磨的经验,他决定在船舷两边每边做两个大轮子:通过加大轮子和水的接触面积,从而增加排水量,即增加推动力,最终实现提高船速的目的。祖冲之结合日常生活中船桨的使用原理,在每个大轮子上装了数口小桨形状的木板。
轮子的问题解决了,可是怎么使它们转动起来呢?为此,祖冲之又颇费了一番心思,因为当时的科技水平十分有限,还不能制造任何一种发动机,唯一的办法,只能靠人了。祖冲之把自己关在房里,整天摆弄着船模型,一日三餐也让仆人送进来。几个月后,不眠不休的他终于想到办法,就是在船舱内设计一个以人为动力的装置,即利用踏板原理以人力驱动踏板,从而让桨在水中划起来,船也就航行起来。
根据史籍绘制的千里船(网络图)
船造好了,起个什么名字呢?经过思考,祖冲之为它取名为“桨轮船”。为了扩大影响力,他决定在新亭江上试航。新亭江即今天长江经过南京的那一段水域。据说,三国时在经过南京的长江水域建有一座名叫“新亭”的城垒,故这段水域得名叫新亭江。
试航的结果,正如祖冲之事先预料的那样,相当成功:“桨轮船”不用风帆,一天居然航行了百多里水路。观看试航的人们对这项新发明交口称赞,认为如果稍加改进,潜力会更大。出于对这种船的喜爱,人们纷纷以“千里船”相称,一传十,十传百,慢慢地,“桨轮船”反而倒被人们淡忘了。其实,“千里”在古代是虚指,形容距离之远;人们推崇“桨轮船”,用“千里船”来代称,也不奇怪。
“千里船”当时引起轰动的主要原因,是因为人们惊奇地发现,原来船的前进将不再依赖于风力,而是可采用人力划桨或脚踏车轮的方式。这种发明,为后来船舶动力的改进提供了新的思路。遗憾的是,由于战争频繁,政权更替过快等原因,南北朝时期“千里船”并未得到广泛运用。后来,唐朝科学家李皋经过研究,在“千里船”的基础上研制成比较完善的、用于运输的桨轮船。再后来,由于南宋王朝偏安江南,国境内江河众多,主要依靠水上运输,桨轮船终于得到最有效的运用。
从世界范围来看,欧洲直到16世纪左右才出现桨轮船。而“轮船之父”美国机械工程师罗伯特•富尔顿1807年设计出世界上第一艘汽轮船,已经是更晚的事儿。算起来,祖冲之的“千里船”早于西方的桨轮船1000年左右。
更让人惊奇的是,时至今日,桨轮船仍然是当代船舶的一大类型。如果说今天的轮船与祖冲之苦心研制的“千里船”有什么不同,那就是,现在的船不再用人脚踏,而改用发动机启动了。从这种意义上说,祖冲之研制“千里船”,也为世界航海史书写了重要一笔。
发表评论