从《流浪地球》到《三体》:透视中国历史上的伟大飞行发明

看过刘慈欣的科幻小说《流浪地球》、《三体Ⅰ地球往事》 《三体Ⅱ黑暗森林》 《三体Ⅲ死神永生》的读者,想来已经被作者关于人类文明去向的想像所折服。不同于西方的科幻小说和科幻影视的是,《流浪地球》和《三体》展示了整个地球、整个文明迁移的宏大场景。

当再看过电影《流浪地球》、《流浪地球Ⅱ》,电视剧《三体》后,更加为刘慈欣描绘的人类运输整个地球、迁移整个文明的方式所震憾,由此联想到了中国人的伟大飞行发明历史。

一、人类飞行的起源

中国古籍中关于飞行的记载汗牛充栋,中国古人关于飞行的实践层出不穷。

中国人自古以来就有飞天的梦想,如佛教绘画中,飞舞的菩萨、天女、伎乐等的所谓的“飞天”形象。“飞天”最初出现于中国西北地区的石窟壁画上,最具有代表性的当属甘肃省敦煌莫高窟壁画。飞天大多体态丰满,衣袂飘飘,在天上飞翔,动作优美;或弹奏乐器,或散花人间……这些艺术杰作反映了中国古人希望超越肉身,在天空中自由翱翔的梦想。


“三皇五帝”之一的舜帝可以算是华夏第一个借助器物飞行的先驱。

《史记·五帝本纪》记载:“尧乃赐舜絺衣,与琴,为筑仓廪,予牛羊。瞽叟尚复欲杀之,使舜上涂廪,瞽叟从下纵火焚廪。舜乃以两笠自扞而下,去,得不死。”

翻译过来的意思就是:尧赐给舜一套细葛布衣服,给他一张琴,为他建造合库,还赐给他牛和羊。瞽叟仍然想杀他,让舜登高去用泥土修补谷仓,瞽叟却从下面放火焚烧谷仓。舜借助于两个大斗笠,像长了翅膀一样跳下来,逃开了,才得以不死。

舜从高高的谷仓上跳下来逃生的方式相当现在降落伞式的飞行。


先秦庄周的《逍遥游》中说:“列子御风而行,泠然善也,旬有五日而后反。”意思是列子乘风而行,飘然自得,驾轻就熟,十五天以后返回了。


春秋时期的《公输》里说:“墨子为木鸢,三年而成,蜚一日而败。公输子削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下。”

《韩非子》中也有类似记载:“墨子为木鸢,三年而成,蜚一日而败。”

木匠的祖师爷是鲁班,手艺巧夺天工,非常高明。鲁班和墨子论道,鲁班拿出他的发明:一只木鹊,它可以连飞三天而不落地。


综观历史,人们最初飞行的方法,大概有以下几种:

1、人身上安装翅膀飞行。这是人类最容易想到和进行模仿的飞行方式了。一般鸟类的胸膛肌肉约占体重的二分之一左右,而人的胸膛肌肉根本无法和鸟相比,相差太多,而且这种状况是亿万年生物进化分道扬镰的结果,即使你毕生锻炼,也改变不了这亿万年的演化结果。因为人没有像鸟那样飞行的强大肌群,不能产生飞行所需的强大动力。所以这种飞行试验,不论中外都没有获得任何成功。总是注定要失败的。最多也不过是一点微小的滑翔成绩罢了。

2、借助风筝的飞行。由于其不能摆脱对于风力的依赖,和地面牵线者的限制,自由性太小。实用价值和发展前途都不大,因之中外都没有继续研究发展。

3、滑翔飞行。因为没有动力,除了凭借上升气流的作用才能较远飞行外,自由的范围十分小,对交通运输、生产、国防的作用都不大,仅只作为体育运动的一个项目被保留下来。

4、由热气球发展起来的蒸气球和飞艇。因其身躯庞大笨拙迟慢,承载力小,并且无力和自然气流相抗衡。加之又多灾多难,所以曾在一度器闹之后,就被飞机推出了竞争圈,目前主要用于游乐项目。

5、机械动力飞行。即现在普及世界的螺旋桨飞机。

6、喷气飞行。今天已发展成为喷气飞机和航天飞行器的运载火箭。


除了第一种人身上安装翅膀的飞行没有什么意义以外,以下分别介绍中国历史上其他几种飞行方式的记载和实践。

二、乘风筝的飞行

鲁班(公元前507年—公元前444年),姬姓,公输氏,名班,人称公输盘、公输般、班输,尊称公输子,又称鲁盘或者鲁般,惯称鲁班,春秋时期鲁国人,是中国建筑鼻祖木匠鼻祖。

鲁班用竹子,改进墨翟的风筝材质,演变为多线风筝。东汉时,蔡伦改进造纸术后,坊间才开始以纸做风筝,彼时称为”纸鸢“。

风筝在空中受重力和扬力的作用成功在空中飞翔,后来风筝的制作越来越大,技巧也越来越高明,于是,在历史上出现了风筝载人载物的记载。由此风筝娱乐之外,也成为传递信息的工具,甚至用于军事用途。

2000多年前中国人发明的风筝,可以称为飞机的鼻祖。

风筝

在战争里,利用风筝传递消息,像后世用鸽子传递消息一样,这在古书的记载里,也有一些例子。

公元781年,唐朝的一个节度使田悦发动武装叛乱。他亲自带兵围攻临洺(今河北永年东北)。临洺城的守将张伾率领士兵坚守了一个多月,城中粮食已经吃完,眼看支持不住了。那时候,唐政府派往救援的军队,已经进到临洺的外围,因为情况不明,一时没有向叛军发动攻击。张伾就写了一封告急的信,系在风筝上,放了出去。那风筝高高地飞过田悦驻军的上空。田悦看见了,命令善射的兵士用箭射击。由于风筝飞得高,目标小,射出去的箭都落空了。结果,前往救援的唐军获得了那只风筝,得到了情报。唐军立刻发动进攻,打败了叛军,解救了危城。那只风筝完成了任务,立下了战功。


公元十三世纪,意大利人马可·波罗从中国返回欧洲后,风筝才开始在西方传播开来。并对后来的滑翔机发明起到了重要作用。在一些国家的博物馆中还展示有中国风筝,被称为世界公人的最早的重于空气的飞行器。

在美国华盛顿的国家航空空间博物馆的展厅中,有一块引人注目的说明牌,上面写着:“最早的飞行器是中国的风筝和火箭”。在说明牌旁边,展览着中国古老的风筝和火箭。1876年,史密森学会从中国的一个使团那儿收购了20只漂亮的风筝,这些风筝成为日后世界上最大的航空航天宝库--美国国家航空航天博物馆的第一批收藏品。英国博物馆也把中国的风筝称之为“中国的第五大发明”。

二、滑翔飞行

风筝载人出现在公元19年,当时为了攻打匈奴,王莽下令招募奇能异士 。 一日有人称自己会飞,王莽很吃惊,就让他表演一下,然后那人就在长安举行飞行表演,那人把羽毛缠在身上,飞行了几百步。

《汉书·王莽传》中是这样记载的:“取大鸟翮为两翼,头与身皆著毛,通引环纽,飞数百步,堕。”


北宋司马光编纂的《资治通鉴》记载:“元黄头,北魏皇族,为高洋所杀。齐显祖将如晋阳,乃尽诛诸元,或祖父为王,或身尝贵显,皆斩于东市,其婴儿投于空中,承之以。前后死者凡七百二十一人,悉弃尸漳水,剖鱼者往往得人爪甲,邺下为之久不食鱼。使元黄头与诸囚自金凤台各乘纸鸱以飞,黄头独能至紫陌乃堕,仍付御史中丞毕义云饿杀之。”

事情发生在公元559年。当时,北齐的君主高洋是个非常残暴的统治者,常常拿人命当儿戏。他同姓元的大家族发生矛盾,先后杀了那个家族的成员721人,只剩下一个叫元黄头的人。但是,高洋还不甘心,为了杀害元黄头,他又想出一个新花招。他命令元黄头和许多囚犯一起集中在金凤台上,让他们乘着蓆做的风筝从台顶上往下“飞”。那金凤台据说高67丈,所有的囚犯一个个从台上“飞”下去,全摔死了;唯独那个元黄头却一直随风“飞”到城外,竟然安全地落了下来。后来,元黄头还是被高洋害死了。

从飞行的角度来看,这是中国古代风筝载人的一次成功的滑翔飞行。

三、热气球飞行

西汉淮南王刘安(公元前179年—公元前122年)安组织门客万毕一同编撰《淮南万毕术》,其中有个“艾火令鸡子飞”的有趣实验:

“取鸡子去壳,燃艾火内空中,疾风高举,自飞去。”

“取鸡子去其汁,燃艾火内空卵中,疾风,因举之飞。”

即将燃烧的艾火放入鸡蛋壳内,利用艾燃烧产生的热气,让鸡蛋壳飞起来。

《淮南万毕术》

《淮南万毕术》

把鸡蛋去壳或者剩下外壳,两种方法都是让壳内燃烧艾草,使壳内的气体受热膨胀,显然,这是利用热气体对流原理所做的模拟实验。

孔明灯便是根据这个实验发明的。

西方人直到 17 世纪,才有类似鸡蛋升空的实验。

所以说,西汉刘安是世界上最早尝试热气球升空原理的实践者。

10世纪时,宋朝还出现过一种能够飘浮在空中的“飏灯”。每年元宵佳节,安徽省宣城市绩溪县家朋乡都会放飏灯。飏灯规格有大有小,大的飏灯用100多张1开的棉纸制成,通体高可达5米,点燃后能带动30盏小灯的一同上天,场面蔚为壮观。

四、机械动力飞行

机械动力飞行器,即现在所说的螺旋桨飞机。现已发展成为普及世界的各种螺旋浆飞机,起源于竹蜻蜓。

春秋时期,中国人发明了竹蜻蜓。这个简单而神奇的玩具流传至今,经久不衰。竹蜻蜓外形呈T字形,通常用竹子制作。横的一片是螺旋桨,中间开孔,插入一根竹棍。两手搓转竹棍,竹蜻蜓就会旋飞上天。尽管看似简单,但这是古代中国劳动人民一个非常伟大的发明,其背后蕴含的空气动力学原理,却是“垂直起降”概念最初的源头。


竹蜻蜓——传到西方称之为中国飞行陀螺


中国的竹蜻蜓,有人说是五百年前传入欧洲的,也有说是至迟十八世纪传入欧洲的。被外国人叫做中国陀螺,或者叫做中国飞行陀螺。

当前世界螺旋飞机的推进器,都公认是直接来源于中国的飞行陀螺。利用中国飞行陀螺制造实用工具至少在西汉以前。在我国东汉的墓葬中已经有了鎏金的精品出现。一些科学家们研究认为,它的历史应该产生在两千多年前的西汉时期,他们的根据一是两汉时期巧工丁级所制造的七轮扇;一是辽宁东汉幕壁画中的风扇图,他们认为风车、风扇、螺旋桨都属于风动工具的同一类型,它们应当有共同的诞生年代。


世界最早的飞机发明者是我国东汉时代张衡,张衡发明了能够独立飞行的独飞木雕。

张衡(78年—139年),字平子,南阳郡西鄂县(今河南省南阳市石桥镇)人 。东汉时期杰出的天文学家、数学家、发明家、地理学家、文学家、画家。在东汉历任郎中、太史令、侍中、河间相等职。晚年因病入朝任尚书,于永和四年(139年)逝世,享年六十二岁。北宋时被追封为西鄂伯。

张衡雕像

《后汉书》卷59《张衡列传》引《应间》“三轮可使自转,木雕犹能独飞”。

《太平御览》卷752引《文士传》:“张衡尝作木鸟,假以羽翻,腹中机,能飞数里。”

以上两段史料,共同说明以下几个重要事实。

其一、张衡制作了独飞木雕,它和由人牵线放飞的风筝不同,独飞木雕是独自在空中飞行。

其二、张衡的独飞木雕是木制的,“假以羽融”是安装有像鸟一样的翅膀和尾巴,有固定机翼,具有符合飞行的外部形态。

其三、张衡的独飞木雕的飞行能力是来自它自已“腹内施机”的机械动力,是名副其实的机械动力飞行器,即现代所说的飞机。

其四,它所以起名叫独飞木雕,而不是叫做木鹊、木鸦、木鹤,是因为1、它有雕那样大的躯体,2、有雕那样横展着的大翅膀,3、它有雕那样邀游高空翱翔的飞行姿态,和乌鸦喜鹊等类的扑翼飞行不同。

其五,张衡的独飞木雕的飞行能力是能飞数里。这是投掷、弹射、无动力低空滑翔都不能达到的距离。

其六,张衡制作独飞木雕的具体年代不详。但可以推知应当在他初为太史令的公元115年和他在写作《应间》的公元126年之前的12年时间里。


根据实践,除了特殊的情况以外、无动力的滑翔飞行距离和高程之比,大都保持在一比八和一比十的范围之内,而张衡独飞木雕的“能飞数里”的“数”字,乃是泛指从三到十的一列数字。因为三以下的一和二不能被称为“数”而十以上的数字则又必须称为十数或数十,也不能称为“数”。即如我们把“能飞数里”的“数”字解释为较低的三、四、五几个数字来说,那就必须把木雕送到二百米左右以上的高空,才能获得“能飞数里”的滑翔距离。

但如何把具有宽大翼翅的木雕采取弹射的办法送到200米以上高度呢?恐怕将是个水远也不能解决的难题。民间有一个故事:一个萍壮大汉欺徐文长是一个文弱书生,要和徐文长比试力气。徐文长把一根稻草交给大汉说,你能把这根稻草抛到墙那边去吗?结果大汉费尽了所有的力气,一连抛了许多次,也没能把这根稻草抛过墙去。这时只见徐文长把手轻轻一扬,就把一束稻草抛过墙头那边去了。故事说明,如果把一件惯性小阻力大的大型“木雕”弹射到半里多高的高空中去,任你使用的万石强弩也都是无能为力的事情。

那么张衡是否采用象扑翼飞行的方法而制造成功呢?我们今天尚不能从传世资料上直接知道。但我们知道,像鸟那样的扑翼飞行,固然是人类最早的飞行理想,但那毕竟是鸟类在亿万年生物进化的结果,除了扑翼鸟类都具备着的约占体重一半左右的强大肌群作为不断扑翼的飞行动力之外,又因为扑翼飞行的运动太为复杂而世界古今中外尚没有取得成功的任何实例。因此,张衡的独飞木雕也不可能是采用扑翼飞行的。而且张衡独飞木雕的命名也就说明他不是采用乌鸦大雁那一种不断扑翼的飞行方法的。

可见张衡制作的独飞木雕既不是木鸢和木鹊,也不是弹射滑翔机,也不是扑翼飞行器。

根据主流飞机定义,至少要同时满足以下四个条件:

A具有自主动力装置

B拥有固定机翼

C自身密度大于空气

D成功实现首飞

张衡制作的独飞木雕具备了主流飞机定义的四个条件,可以称为最早的飞机。


综观世界飞行史中,除了喷气火箭以外,就只有螺旋桨这一条道路了,张衡当然也不可能超越这个历史发展的约束,更何况世界所用的螺旋桨推进器又是从中国发明传出去的。在春秋时期,中国就有了竹蜻蜓,在张衡以前的西汉时期,我国就已开创了竹靖蜓应用的历史,1985年安徽县三国曹操宗族墓中所出土的盛金铜螺旋桨可以为证。

早些年的人们根据历年考古界在各地发现的做工精细的铜铁齿轮和轴承、弓等机械部件、长沙马王堆出土精妙的丝织品、《西京杂记》记载巧工丁缓制作的九层博山炉、被中香炉、七轮宝扇、霍光妻遗淳于衔的一百二十摄提花机、东汉南阳太守制作水排用以鼓铸用力少见功多、辽宁东汉基葬壁画中的风车图,以及其他文献资料证明,西汉时期人们对于斜面、杠杆、齿轮、轴承、弹性和弹性物体、流体和流体力学的技术开发已经达到广泛使用和高度发达的技术水平。

那么张衡利用弹性物体积蓄能量推动螺旋浆向前飞行或者使用多个能量贮蓄器,使螺旋桨得到多次接力,一直送到高空之后,再以滑翔的方法飞到更远的地方,就可能达到“能飞数里”了。


张衡发明的地动仪、浑天仪、指南车、记里鼓车和他发明的独飞木雕一样 ,都有着开创世界文明史的重要意义 ,都是我们中华民族的光荣和骄傲 。

1、地动仪

阳嘉元年(132年),张衡在太史令任上发明了最早的地动仪,称为候风地动仪。据《后汉书·张衡传》记载:地动仪用精铜铸成,圆径八尺,顶盖突起,形如酒樽,用篆文山龟鸟兽的形象装饰。中有大柱,傍行八道,安关闭发动之机。

它有八个方位,每个方位上均有一条口含铜珠的龙,在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生,该方向龙口所含铜珠即落入蟾蜍口中,由此便可测出发生地震的方向。经过试验,与所设制,符合如神,自从有书籍记载以来,是没有过的。曾经一龙机发,地不觉动,洛阳的学者都责怪不足信,几天之后,送信人来了,果然在陇西地发生地震,众人于是都服其神妙。自此之后,朝廷就令史官记载地震发生的地方。

地动仪

世界上地震频繁,但真正能用仪器来观测地震,在国外,是19世纪以后的事。候风地动仪是世界上的地震仪之祖。虽然它的功能尚只限于测知震中的大概方位,但它却超越了世界科技的发展约1800年。

张衡和地动仪

2、浑天仪

张衡在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上,根据自己的浑天说,创制了一个比以前都精确、全面得多的“浑天仪”。

漏水转浑天仪是一种水运浑象。用一个直径四尺多的铜球,球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等,成一浑象,再用一套转动机械,把浑象和漏壶结合起来。以漏壶流水控制浑象,使它与天球同步转动,以显示星空的周日视运动,如恒星的出没和中天等。它还有一个附属机构即瑞轮冥菜,是一种机械日历,由传动装置和浑象相连,从每月初一起,每天生一叶片;月半后每天落一叶片。它所用的两级漏壶是现今所知最早的关于两级漏壶的记载。

河南南阳张衡博物馆内浑天仪


3、瑞轮荚

瑞轮荚是张衡别出心裁创造的自动日历,它模仿神话中奇树蓂荚的特征,靠流水作用,从每月初一开始,一天出现一片叶子,到满月出齐15片,然后每天再收起一片,到月末为止,循环开合。这个神话曲折地反映了尧帝时天文历法的进步。张衡的机械装置就是在这个神话的启发下发明的。听谓“随月盈虚,依历开落”,其作用就相当于现今钟表中的日期显示。

4、指南车

张衡制造的指南车利用机械原理和齿轮的传动作用,由一辆双轮独辕车组成。车箱内用一种能自动离合的齿轮系统,车箱外壳上层置一木刻仙人,无论车子朝哪个方向转动,木人伸出的臂都指向南方。

5、计里鼓车

张衡创造的计里鼓车是用以计算里程的机械。据《古今注》记载:“记里车,车为二层,皆有木人,行一里下层击鼓,行十里上层击镯”。记里鼓车与指南车制造方法相同,所利用的差速齿轮原理,早于西方1800多年。

6、地形图

张衡也研究过地理学,根据他研究和考察的心得,画过一幅地形图。唐张彦远《历代名画记》卷3云:“衡尝作地形图,至唐犹存。”

7、历法

张衡曾参加过在汉安帝延光二年(123年)的一次历法大讨论,张衡提出的《九道法》承认月亮运行的速度是不均匀的,而当时其他的历法都还只按月亮速度均匀来计算。张衡、周兴两人在讨论中还研究了多年的天文观测记录,把它们和各种历法的理论推算进行比较,《九道法》的回归年长度和朔望月长度数值比《太初历》和东汉《四分历》都精密。所以,《九道法》所推算的合朔比当时的其他历法更符合天文实际。《九道法》所带来的3大月或2小月相连的现象对习惯守旧的人是难以接受的。这样,张衡、周兴建议采用《九道法》本是当时最合理、最进步的,但却未能在这场大讨论中获得通过。这是中国历法史上的一个损失。月行不均匀性的被采入历法又被推迟了半个多世纪,直到刘洪的《乾象历》中才第一次得以正式采用。


《灵宪》是张衡有关天文学的一篇代表作,全面体现了张衡在天文学上的成就和发展。原文被《后汉书·天文志》刘昭注所征引而传世。文中介绍的天文学要点如下:

张衡认为宇宙是无限的,天体的运行是有规律的;月光是日光的反射,月蚀起因于地遮日光,月绕地行且有升降。他认识到太阳运行(应是地球公转)的某些规律,正确解释了冬季夜长、夏季夜短和春分、秋分昼夜等时的起因。他指出在中原可以见到的星有2500个,与今人所知略近。他经过对某些天体运转情况的观测,得出一周天为三百六十五度又四分度之一的结论,与近世所测地球绕日一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几。

《后汉书》提到,张衡曾写过一部《算罔论》。此书迟到唐代已经失传,以至唐代的章怀太子李贤怀疑张衡没写过这部书,而是因为《灵宪》是网络天地而算之,故称《灵宪算罔论》。从《九章算术·少广》章第二十四题的刘徽注文中得知有所谓“张衡算”,因此,张衡写过一部数学著作是应该肯定的。从刘徽的这篇注文中可以知道,张衡给立方体定名为质,给球体定名为浑。

张衡研究过球的外切立方体积和内接立方体积,研究过球的体积,其中还定圆周率值为10的开方,这个值比较粗略,但却是中国第一个理论求得π的值。

张衡在机械技术方面非常高明。《太平御览· 工艺部九》引晋代葛洪《抱朴子》:“木圣:张衡、马钧是也。”高似孙的《纬略》也说“张衡、马忠号‘木圣’。”

张衡

张衡在天文学方面著有《灵宪》《浑仪图注》等;数学著作有《算罔论》;文学作品以《二京赋》《归田赋》等为代表,与司马相如、扬雄、班固并称“汉赋四大家”。《隋书·经籍志》有《张衡集》14卷,久佚。明人张溥编有《张河间集》。

张衡为中国天文学、机械技术、地震学的发展作出了杰出的贡献,发明地动仪、改进浑天仪,是东汉中期浑天说的代表人物之一。张衡是东汉时期的太史令,掌管天文、历法、气象、祀典,此为张衡对于天文、历算的深研创造了条件。张衡共担任太史令二十六年,举世闻名的地动仪、浑天仪、候风仪、天文台以及圆周率,俱是此间创制和演算出来的……后人誉其为“木圣” 、“科圣”。

由于他的贡献突出,国际天文学联合会将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”,太阳系中的1802号小行星命名为“张衡星”。后人为纪念张衡,在南阳修建了张衡博物馆。

位于河南省南阳市卧龙区石桥镇的张衡博物馆


中国古代文献还有各种飞车的记载。

晋朝张华(元始232-300)《博物志·外国》中记载:

“奇肱民善为拭扛,以杀百禽。能为飞车,从风远行。汤时西风至,吹其车至豫州。汤破其车,不以视民。十年,东风至,乃复作车遣返,而其国去玉门关四万里。”

南北朝时,梁元帝萧绎撰写的重要子书《金楼子》卷五·志怪篇十二记载:

“奇肱国民能为飞车,从风远行,至于豫州,伤破其车,不以示民。十年西风至,复使给车遣归。”

葛洪在《抱朴子·内篇·杂应》(卷十五)一文中写道:

“或用枣心木为飞车,以牛革结环剑以引其机,或存念作五蛇六龙三牛交罡而乘之,上昇四十里,名为太清。太清之中,其气甚罡,能胜人也。师言鸢飞转高,则但直舒两翅,了不复扇摇之而自进者,渐乘罡刂炁故也。”

根据清代著名学者、官居浙江候补盐大使毛祥麟撰《墨余录》卷之九《巧匠》篇所记载:

“元顺帝至正年间(1341-1367),平江漆工王某有巧思,能造奇器,曾制造一架飞车,两旁有翼,内设机轮,转动则升降自如,上面装置一袋随风所向,启口吸之,使风力自后而前,鼓翼如挂帆,度山越岭,轻若飞燕,一时可行四百里,愈高飞速愈快。实令观者为之惊叹,真奇制也。”

元顺帝时期,有一名姓王的漆工,也制造过一架“飞车”。据记载,这种“飞车”两旁有翼,内设机轮,转动则升降自如,上面装置一袋,随风所向,启口吸之,使风力自后而前,鼓翼如挂帆,度山越岭,轻若飞燕,一时可行四百里,愈高飞速愈快。

元朝王姓漆工发明的飞车

根据明代著名文学家、“娄东三风”之一、官居浙江右参政陆容(1436-1494年)所著《菽园杂记》卷十三记载:

“成化二十二年(1486),八月十二日正午,天宇澄霁,皎无纤云。松江城郭之人,见空中驾一小舟,从东而西,又折而东,落序班董进卿楼上,市人从观者塞道。细视之,乃茭草所结。时进卿之父仲俯已患耳疮,乃曰:‘此船来载我也。’疮果不疗而卒。张汝弼志其墓如此。”

明朝宪宗时期,松江城人在半空中看到一不明个人造物,当时人称之为“飞车”(也有人称其为“飞船”)。该“飞车”从东向西飞行,转而折向东去,最后徐徐盘旋,降落在一座楼上。后来,人们发现这架“飞车”是用茭草编织的,但是驾驶者早已不知去向……


苏州香山位于太湖之滨,自古出建筑工匠,擅长复杂精细的中国传统建筑技术,人称“香山帮匠人”,史书曾有“江南木工巧匠皆出于香山”的记载。明代生于香山的北京天安门城楼设计者蒯祥,因其建筑技艺高超而被尊为“香山帮”鼻祖。香山帮中还有一大名师:清初的苏州人徐正明。

清人徐翥先(字鹓清,号劲松,吴县香山人)在《香山小志》一书“人物”中记载,清初顺治年间(1644-1661),苏州吴县有位能工巧匠名曰徐正明,一日闻人谈《山海经》得知商汤时即有“奇肱飞车”,受到启迪,遂立志制造一架“飞车”飞越湖渠港汉,方便交通。

又据《吴县志》记载,清初(1644-1661)吴县能工巧匠徐正明,少时“性敏,志专一,平生不事酒食征逐",其设计、制造的车辆,灵巧牢固,在乡里颇有声誉。据记载,海棠亭、苏州马医科申时行祠堂牌坊(今移至北寺塔前)亦出自徐正明之手。

中国苏州的巧匠徐正明就整天琢磨竹蜻蜓、奇肱飞车,经过十几年的"钻研",他终于制造一架"直升机",把人类也带上天去。它有一个竹蜻蜓一样的螺旋桨,驾驶座是一种栲栳椅,依靠脚踏板带动螺旋桨的转动,试飞的时候,他能够飞离地面一尺多高,还飞过了一条小河,然后才落下来。

根据记载,“栲栳椅”这种飞行器构思精绝,“下有机关,齿牙错合,人坐椅中,以两足击板上下之,机转风旋,疾驰而去”,因此,这是一种人力驱动的旋翼机,而且可以“离地尺余,飞渡港汊不由桥”,令乡人为之叹绝。

徐正明发明的栲栳椅飞行器

徐正明是世界上第一架直升机的发明者。


无独有偶,清朝还有一个石甘四的例子。

据清光绪十五年(1889)夏五月刊本《湘潭县图志十二篇》、《湘潭县志》卷八之五记载,清嘉庆、道光年间(1796-1851),当地有个年轻人叫石甘四,“有技勇举三百斤,能巧思造奇器,尝读《蜀志》见木牛流马法,日:'此易耳'。遂为木人执器左右,供使令”。

其后,“又以鹅毛作床如乌翅,坐则腾上二十丈横行五里许”。其时“西夷轻气学未传,甘四以重力升之"。

石甘四也制造出了“木机器人”和“飞床”。


关于现代飞机的发明人存在很多争议,法国人认为世界最早的飞机是由法国人克雷芒·阿德尔发明,美国人认为飞机的发明者是美国人莱特兄弟,巴西人认为是巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特首先发明了飞机,德国人认为怀特海德率先发明了飞机。不过这些飞机都不符合现代飞机的标准,也没有明确的证据。

一般认为现代飞机的发明者是美国人莱特兄弟,于1903年12月17日在美国试飞成功。但是莱特兄弟拒绝提供他们1903年在美国基蒂霍克进行了无辅助飞行的证据。

莱特兄弟1906年申请了飞机发明专利:“我们发明属于这样一种飞行机器,它靠一个或几个倾角不大的片,其前缘冲开空气的机翼而支持在空中......并且创造出维持和恢复左右平衡的方法和装置,以保证垂直和水平地操纵它。”因此,莱特兄弟的专利不是飞机本身,而是飞机的“转向平衡操纵系统”。而全美航空联合会在1939年时公开承认过,莱特兄弟的飞行直到1908年才展开。

近代真正意义上的长航程飞机发明者应该是中国人冯如。


冯如,1883年出生在广东的一个普通农民家庭。12岁的冯如跟随舅舅来到了大洋彼岸的旧金山。凭着这一腔热血,冯如积极学习英语和机器制造方面的知识。在短短4年间,冯如已经掌握了36种机器制作方式并制作除了抽水机和打桩机。在他参与设计的无线电收发报机深受用户们的欢迎。一时间,冯如大名远扬,被称为“奥克兰市的天才发明家”。

冯如雕像

1908年,冯如终于制造出了第一架飞机。他满心欢喜的去试飞,不料飞机升至半空中却突然坠落并燃起大火。他又仔细的研究了几个月,再一次驾驶着飞机腾空而起。这次没有重蹈覆辙,冯如成功了。中国人设计的第一架飞机便如期而至。冯如发明的飞机首飞高度达到2640公尺(805米)。

冯如制造的第一架飞机

1909年10月,冯如扩建了自己的厂房,并筹集了5875美元研制能够适合更长时间飞行的功率更大的飞机。很快,经过改良的飞机再一次试飞成功,相比于前一次试飞,这次飞的更高,时间更长。而这架飞机,则被称为冯如二号。

冯如二号

冯如是发明真正现代意义的飞机的第一人。

五、喷气飞行

我国最初发明的用火药做的火箭,是靠人力用弓发射出去的。后来,人们又发明直接利用火药的力量来推进的火箭。这种火箭的构造,和现在大家过年放的炮仗——“起火”类似,箭上有一个纸筒,里面装满火药,纸筒的尾部有一根引火线。引人线点着以后,火药就燃烧起来,变成一股猛烈的气流从尾部喷射出去,利用喷射气流的反作用力,火箭就能飞快地前进。

这种火药喷射的火箭,很可能在宋朝的时候就出现了:《宋史·兵志》记:“时兵部令史冯继升等进火箭法,命试验,且赐衣物、束帛。”

还有史料记载,1126年,金军攻打北宋都城汴京(今河南开封),宋军曾以火箭抗击,公元1133年金元战争中使用的飞火枪,这些都是今天喷气飞机和运载火箭的雏形。


万户(元末-1390年)本名陶成道,原名陶广义,后被朱元璋赐名“成道”。原是浙江婺城陶家书院山长,喜好钻研炼丹技巧。一次炼丹事故后,转为试制火器。元末,吴王朱元璋下婺州,陶成道率一干弟子献火神器技艺。在历次战事中屡建奇功,受到朱元璋封赏“万户”,从此陶成道被人称为“万户”。

晚年,陶成道把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在上面,双手举着2只大风筝,然后叫人点火发射。设想利用火箭的推力,加上风筝的力量飞起。不幸火箭爆炸,万户也为此献出了生命。

目前,只有火箭才能把人送上太空。以此为标准,最早尝试火箭飞天的应是约600年前的万户。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了,但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个,因此他被世界公认为“真正的航天始祖”。他为整个人类向未知世界探索的进程作出了重要的贡献,人们称他为“世界航天第一人”。

为纪念万户,国际天文学联合会将月球上的一座环形山以这位古代的中国人命名。20世纪70年代,国际天文联合会将月球背面一座环形山命名为“Wan Hoo”。


明代出现过一种被称为“神火飞鸦”的火箭。明朝初年,有人把风筝上的五彩灯笼替换成了火药发射以后能飞一百多丈才落地,这时候,装在“神火飞鸦”背上跟起火相连的药线也烧着了,就会引起内部火药爆炸,如果撞击在敌人的军营,就会燃气熊熊大火。这就是赫赫有名的“神火飞鸦”,即《武备志》中所记载的“飞空击贼震天雷炮”和“神火飞鸦”,——这是现代飞弹的雏形。

据《武备志》一书的记载,明朝曾发明过一种名为“火龙出水”的原始 “两级火箭”。具体是用一根五尺长的大竹筒,做成一条龙,龙身上前后各扎两支大火箭。两支大火箭实际上相当于第一级火箭,用来推动龙身飞行。在龙腹里,装若干支火箭,这是第二级。

使用的时候,先点燃第一级火箭,飞到两三里远,引火线又烧着了装在龙腹里的第二级火箭,它们就从龙口中直飞出去,烧杀敌人。

名为“火龙出水”的原始 “两级火箭”


结语

人类最早的风筝、竹蜻蜓(中国飞行陀螺)、滑翔飞行器、飞机、直升机、火箭、飞弹等等,都是中华民族首先发明的,为世界科技文明发展作出了重要贡献。

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