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世界科技全景百卷书: 发明与创造
带挂钩的锅盖 带挂钩的锅盖这项小发明是1983年前后搞出的，想出这个主意的不止一人，首先在锅盖上安上挂钩的是陕西省延安钢厂子弟学校的王振平同学。王振平同学自幼喜欢看书，从中获取知识，启迪智慧，选中目标，立下志向。此外，他爱动脑筋，在日常观察中时常产生出一些“由此及彼”的联想，例如他见到用车子拉着水箱运水时，就想到在水箱上安两个大轱辘不更省事吗？他还“爱动手”，小时拆玩具汽车，大时拆手表、收音机，在弄清它们的构造、原理后再装好。他还在看书和实验中逐步掌握了小发明的一些方法——联想法、偶然发现法、逆向思维法、缺点列举法等。他搞出的带挂钩的锅盖主要应用的是缺点列举法。 他在小学二年级时就感到锅盖放置不便。热锅盖放到家具上会烫坏桌面或塑料布，放到地上有时绊脚，正着平放往往带回脏东西进锅。为了克服这些不便，他想了多年没有想出办法，直至上中学时才设计出这种带挂钩的锅盖。这种装置很简单，找来一段8号铅丝，将一端弯成一个钩，另一端调直，再把直端钉入一个和锅盖钮内径差不多的圆木塞塞进锅盖钮即可。 王振平同学设计的锅盖挂钩虽然简单，但不十分理想。因为采用这种挂钩挂起锅盖，则锅盖重心位置处于锅沿下边，使得下垂的锅盖内侧有一部分与锅体外表接触，再盖上锅盖时，有时能将脏物带进锅内。怎样克服这种不足之处呢？北京灯具厂的张连弟搞出了另外一种“实用新型”。这种方案同样很简单，只须用一小块簿铝片 （或镀锌铁片），弯成竖折钩形，再将一端钻一个圆孔，圆孔大小以能通过锅盖钮的紧固件为宜。最后，把这种薄铝片紧固在锅盖内侧的中心部位上，这项小发明就完成了。采用这种结构把锅盖挂在锅沿上，因为锅盖重心高出锅沿，整个盖子稍向内侧倾斜，所以就不会发生弄脏锅盖内的事情了。张连弟的这个设计方案虽然简单，但非常实用，因此他这个小革新项目获得了市二轻公司的三等奖。 还有一种方法，那就是把它立在铝锅上。这种实用新型是于 1984年5月，在北京市举办的青年“四小”活动成果展评会上展出的。这个实用新型的“奥秘”是在铝锅提手上。首钢机械厂的青年职工付乐泰在生活实践中也体会到，锅盖的放置确实是个问题。能否把锅盖放到锅上，而且不增加任何零件？他很自然地在锅的两个“耳朵”上打起主意来，随后找来一把锉刀和一个合适的铝锅（提手安装位置偏下且离锅身较远），用锉刀在支承手柄的两个金属片的下方各锉出一道窄槽，一种新型而更加实用的铝锅就这么轻而易举地制成了。使用时，将揭开的锅盖的下沿嵌入槽中，锅盖稍微倾斜地倚靠在手柄上，虽不十分稳固，但确实解决问题。 不用线缝的钮扣 不用线缝的钮扣在国外早已有了。 1979年6月14日瑞士的派派齐安尔就已经取得了这一项发明的专利。 据说派派齐安尔在搞出这项发明之前，也曾为自己衣服上的线缝钮扣经常脱落而苦恼过。他还想到，除了再缝得结实牢靠些，难道就没有别的办法了吗？ 有一次，他和几个朋友去观看罗马尼亚故事片《废品的报复》。影片正演到精彩处：故事中的男主人公从服装店买回自己缝过钮扣的那条裤子，穿上它参加舞会；因当时缝扣子时思想开了小差，缝得不紧；正当大家舞意正浓、舞姿翩翩时，他的裤子突然掉下；全场愕然，女士们发出尖叫……大伙儿看到这种滑稽镱头时，都禁不住放声大笑。派派齐安尔在一笑之余，却想到另一个问题：工作不认真固然要“报复”，不过，要是有一种不用线缝的扣子，故事中的主人公就不会出那种“洋相”了。此后，他就有了发明“不用线缝的钮扣”的念头。 过了些日子，他想用簿铁皮做成了一个鼓风机外罩，发现接口不好紧固。于是他就到五金厂去请教一位师傅。那位师傅接过去，将结合处像扣紧的衣襟那样搭接上，又找出几个铆钉，叮几锤就给接合处铆结实了。一旁的派派齐安尔从这件平凡琐事中受到启迪，心想：衣服扣子做成铆钉状，岂不省缝线的工序？ 他进一步完善了这些设想，搞出了“不用线缝的钮扣”的设计方案。现在看来，这件小发明很简单。它是由铸成的塑料钮扣和塑料连接铆钉所组成。塑料钮扣底部有一圆孔，该孔直径比塑料铆钉柱头直径大0.1毫米。铆钉柱头穿过衣料插入扣子圆孔中，然后采用超声焊接，将二者固结在一起。也可用化学溶剂或胶粘剂结合。这种扣子一旦固定到衣服上，除非衣服破了，否则是不会脱落的。 多用钢笔盒 多用铅笔盒是台湾省某贸易有限公司的职员搞出的小发明，并于 1981年2月25日获得专利权。 熟知专利知识的人不难看出，这项小发明是一项“职务发明”，因为申请者是他所在的单位。 这项“职务发明”的发明者是该贸易公司中善于动脑、勤于钻研的职员。他从自已的工作交往中逐步体会到，要提高产品的竞争能力，为日用品扩大销路，必须不断地对其性能进行改进。那种“一物多用”的小商品在消费者中颇受欢迎的事实，在他的脑海中留下了深刻的印象。 有一天，他同他的一位朋友述起家常。那位朋友说起他的大儿子，每次数学考试总是毛毛糙糙的，不是这儿错，就是那儿错，没有得过一次满分。有一次数学考试，前面的所有题都对了，剩下最后一道几何作图题——作一边长分别是3厘米和5厘米，一内角为53度的平行四边形，然后测算它的面积。这道题很简单，可是打开铅笔盒后，那孩子却傻了眼，里面只有一支铅笔、一个转笔刀和一块橡皮。怎么回事？啊，原来是拿错了铅笔盒，把刚上一年级的妹妹的铅笔盒拿来了。没有直尺、三角板、量角器怎么作图？他眼睁睁地失去了一次得满分的良机…… 他听到这里，便琢磨起另一个问题：铅笔盒不能用来度量长短、测绘角度、画平行线，假如给它改造一下，例如加上刻度或别的结构，不就可以用来进行几何作图，达到“一物多用”了吗？回单位后他把自己的想法告诉了公司经理，经理就把研制“多用铅笔盒”的课题交给了他。他首先想到，要让铅笔盒当尺子用并不难，只须对盒的一侧或盒盖的侧边进行精加工，然后标上刻度就行了。要让它当量角器用，就得把塑料铅笔盒的一端做成半圆形，在盒盖的半圆端标上角度值就能量角了。为了让它测绘角度更方便，他在量角器的圆心上钻了一个小孔，安装了一个可旋转的细直尺。他还想到，两个三角板靠在一起画出平行线，把铅笔盒的盒盖与盒体靠在一起，也一定能画出平行线。为了使用上的方便，他在盒体的一侧设计了一个导轨，在盒盖的方形端设计了一个与导轨相配合的导槽。盒盖的两侧均标有刻度值，其中一侧可用比例尺或英制尺寸单位。 经过他这一番创造性的劳动后，仅仅可用来装文具的铅笔盒，现已具有画直线和平行线、量尺寸、测绘角度等多种功能了。假如他那位朋友的大儿子带的是这种铅笔盒，就不用为那道题犯难了。 学生多用圆规 “学生多用圆规”是1984年初设计出来的，设计者是我国湖南省的一位初中学生殷劭杰同学。这位初中生和千千万万的中小学生一样，他的文具盒经常被挤得盖不上盖。原因很简单：文具太多！钢笔、铅笔、橡皮、直尺、圆规、三角板、量角器等等，装了满满一盒。对这种状况他感到很不满意，后来才想到，能否改变这种状况呢？他想了好久，想到“一个顶两或三”，但不知道从哪件文具着手。 有一天上几何课，也许是老师忘了带三角板，只带了圆规。在用圆规画完圆周后，又需要画三角形，老师就将圆规平躺到黑板上，先画出一个锐角，然后再将圆规的两条腿掰直，沿着它画出三角形的另一封闭边。几何老师的这种很平常的制图动作，引起了这位初中生的注意，因为他的脑海里早已贮存了“一件多用”的“信息”。 自从受到几何老师把圆规当尺子使的启发后，他就决定选圆规作改革对象，让它除了画圆、量取线段外，还能当尺子、量角器用。这样将会改变文具盒的 ‘拥挤’局面。 目标确定后，随之而来的就是具体措施。他进而想到：圆规的两脚一叉开，就形成一个角度，若将角度值标记到一条腿上，它就可以来量角。圆规的两脚伸平，就能当直尺用。他平时还注意到：剪刀的两个刀尖离得越远，刀刃交点处离刀尖的距离就越长，如果在刀刃上刻上标记和数字，就可直接读出两刃尖之间的距离了。若将这种方法运用到圆规上，不就可以测出圆的直径了吗？ 要实现上述这两种设想，首先要解决角度值和直径值刻到哪儿的问题。普通圆规的两条腿缺少搭接部分，无法标记。看来把圆规做成剪刀那种形式就解决了这个问题。 他经多次改进，终于设计出多用圆规。这种圆规是用两块铁片或薄木板制成的。把它的两腿展平，在一面刻上刻度，就成了米尺。将它翻过来，让两腿逐渐靠拢，在一条腿上分别标记上由两腿尖端张开的各种距离的数值。在标上这二种刻度后，这只圆规就具备了量角器、半径尺、直尺、圆规、分规等多种功能。如果将这种多用圆规投放市场，一定会受到中小学生们的欢迎。 需要指出的是，我国台湾省永和市同胞曾德育在1981年发明了一种“多用途圆规”，并已获得专利。这种圆规的两条腿由两个刻度尺组成，一个刻有长度刻度，另一个刻有角度刻度；两腿下部用一无度直尺相连，其中一端固定，另一端可滑动。这种形式的圆规除用作直尺、圆规、量角器外还可用作三角板。不过，曾德育发明的这种多用途圆规供老师作教具用是相当理想的，若给学生用，就不及殷劭杰的“作品”了。 带门帘的冰箱 电冰箱打开时，冷气外泄，差不多每20秒钟温度就要上升三度左右。如果在冰箱的冷藏室装上乙烯制成的帘布，就能有效地防止箱内冷气外流，而且也不影响取用冷箱内的食品，保持低温可以节约电能。 也许有人会想，这样做电能倒是节约了，可是关上冰箱之后没有对流，那么流向箱门背面瓶格的冷气，不是也被隔断了吗？冰水可是吃不到了。 因此这种带门帘的冰箱除在冰箱内装上帘布之外，还在瓶格的地方装有几行多齿形的铁丝，当门关上之后，齿形铁丝能把帘子撑开，这样一来，既能防止冷气从冰箱外流，也保持了向瓶格的冷气对流。 Z形笔座 笔筒或笔座通常是用金属或陶瓷等材料制做的，大概很少有人听说用一块硬纸板就能制作插笔座吧。说起来这种笔座形状十分奇特，简单，是个构思很巧妙的Z型趣味笔座。这是我国台湾省的一位中学生发明的。有一次他从包装盒里掏出个硬板条来，叠来叠去竟弯成一个Z字形的板托，觉得挺有趣，发现在这上面钻上几个圆孔，可以当成笔座用。笔穿进横板和竖板上的圆孔，能很牢固地立起来。 多用晾衣杆 你知道西游记里的孙悟空吧，他的那根“如意棒”大得可以纵入云霄，小得能塞进耳朵孔里。当然，这是神话。我国台湾的一位小朋友看到妈妈晒衣服时，因衣架挂得太高，地方又窄，一次晒不了多少衣服。于是，在孙悟空的“如意棒”启发下，制成了一个多用的晒衣杆。他把杆的一头做成双股套勾，在靠近另一端的地方做一个弯曲的勾鼻。使用时，先把套勾挂在最高层的横杆上，然后在下部的勾鼻上再挂一横杆。这样一来，就变成两层了，不但可以多晒衣服，高度也能调节，用起来十分方便。这项一物多用的新颖设计，不也是个小发明吗？ 容易引线的缝纫针 这种特殊的缝纫针是澳大利亚的一位女学生发明的。 老人或视力不好的人最讨厌穿针引线了。往往穿几次就是穿不进，最后还得请人帮忙。这位小发明家从一块麻花糖得到了启发。她把两根同样长短的钢丝并合在一起，先把一头焊住，构成能夹住线的针头，然后将两根钢丝朝一个方向拧转四分之三，再将另一头焊住磨成针尖，即成为所需要的针了。穿线时，只要用食指和拇指将其朝原来拧转的相反方向旋拧了一下，两根原来并紧的钢丝就会裂开一个口子。劲越大，裂开就越大。这样，眼力不好的老年人也能很容易地把线穿过去。放松手指，两根钢丝又恢复原状，夹住已穿进去的线。这种针的截面并不像普通针那样的圆形，而是椭圆形，但不会影响使用。 两用挂钩 挂钩到处都有，并不是什么新鲜东西。但是我们说的两用挂钩却与众不同，这是台湾六年级小学生的发明，他平日喜欢图画，总是背着书包和画夹上学，画片又宽又大，收在包里自然放不下，只好卷起来，感到非常不便。他琢磨着能不能在这件夹上，再加上一个能挂东西的钩呢。经过几次试验，最后终于设计出来，这种书页或画纸之类的两用挂勾，可以用金属或塑料制做，用起来十分方便。 神奇的拐杖 最原始的拐杖是一根树枝或树干。它的发明无从查起了。因为原始时代的脚部伤残的人就拄着树枝行走，这里似乎没有什么创造性。用一种科学词语来表达，那就是说拐杖的产生是“显而易见”的。 后来，人们为了使用上的方便，在直拐杖的上部弄成一个半圆弧形的弯，这里也没有多少“诀窍”。 人们用在拐杖上的智慧主要集中在变拐杖的单一用途为多种用途上。最早的多用拐杖可以说是长柄布面雨伞，伞柄下有一个弧形弯。下雨时撑开，是一把很好的伞；无雨时收拢，倒过来即可当拐杖使。 不久前，在北京举行的旅游产品展销会上，展出了一种结构巧妙的三用拐杖：天黑时，按下手柄上的电键，既能用来照明，又能当拐仗使；早晨到公园后，抓住下部的套筒，即可抽出一把练功的宝剑。这种拐杖真称得上“老年人之友”。 让拐杖具有三种以上用途的发明者中，其中有一个北京青年。他怎么想到要去变革拐杖呢？这是因为他响应号召，积极参加了“四小”活动。在这种有意义的活动过程中，他又想起了叶挺将军那根失踪的手杖。传说叶挺将军在“皖南事变”中，国民党士兵像疯狗一样扑向他时，他将始终携带在身边的一根手杖扔下了悬崖。有人说，叶挺的手杖中有一个微型发报机；有人说，叶挺的手杖中有一支自动手枪；又有人说，叶挺的手杖中有一把锋利的宝剑；还有人说，叶挺的手杖可以变成一个坐凳，行军累时可以坐在上面歇息……可是，被叶挺将军扔下悬崖的那根手杖始终没有找到。于是众说纷绘的叶挺手杖成了不解之谜。这个谜团虽未解开，但它却给这个青年以启迪，由此而萌生出创制拐杖的念头。他经过反复构绘图、试制，终于制成了结构新颖、用途很广的多用拐杖。据1984年第三期《自学》杂志介绍，他创制的这种拐杖除用来帮助步行外，还可用来照明、用作凳子、急救药箱、花架、衣架等。 上面讲的多用拐杖基本上是供老人使用的，因此，称它们为“手杖”更合适些。真正的拐杖应该说是瘸腿病人架在胳肘窝下面的那种。对这种拐杖如何做到一专多用，就得以方便残腿病人为准则。几年前，有一个二十多岁的瑞士人加尔诺里就想到了这一点。他为了减轻腿部骨折被打上石膏后、单靠双拐站着的那些人的痛苦，发明了拐杖座椅，并于1981年11月27日获得发明专利。他的这项发明是通过双拐的中间交叉，使腿部形成支脚，上面的两只手把用帆布连起来，并通过一个张紧轮张紧，以形成一个软座。 事实上，加尔诺里发明的这种双拐座椅实用性不大。因为拄双拐的人，在没有别人帮助的情况下是难以甩开双拐而将它们组成全座椅的。在这个技术领域具有独创性的应该说是我国浙江省宁波六中的学生曹万渝。他于1982年发明了结构巧妙地单拐座椅，当时他上高中一年级。 曹万渝是个一条腿残废的中学生，上学时他拄着单拐在车站等车，往往要等很长时间；学校开大会时，一手拄着拐杖，另一只手搬着椅子……这些都给一个残疾学生带来许多生活上的不便。1982年他参加了全国青年少年科学创造发明比赛，很自然地选择了单拐座椅这个题目。 这个单拐座椅设计得相当科学。拐杖上面两根边框延伸、下面一条腿折迭就构成了座椅的三条腿，单腿与椅面前边的结合采用活页，椅面后边与拐杖两根边框的结合处采用转轴形式。为防止还原成拐杖时单腿的自动弯折，曹万渝在单腿与拐杖下框的交叉处钻一通孔，插入一圆柱销钉栓住。小小年纪，设想得相当周到。身处逆境，要经受比常人多得多的痛苦，而这种痛苦往往能磨练出人的意志，激发出更多的智慧！假如曹万渝是个健康的学生，也许他就搞不出这种精巧而适用的两用拐杖了。 新颖的花盆 这是一位日本中学生发明的花盆。它的特点是有一块玻璃窗镶在盆壁上。我们知道，养花离不开浇水，水多了根会烂掉，而水少了又会把花枯死，很难掌握。发明这件带玻璃窗花盆的学生联想到了超级市场存放油料的桶上一般都有一个玻璃孔，可以看到桶内的贮量还剩下多少。他想，为什么不能在花盆上也开一个窗口呢。于是，先试做了一个花盆，从玻璃窗口看到盆里土壤的含水状况。 另一个由三个组件构成的花盆更巧妙，也是这位中学生发明的。他想，住在高层建筑中的居民也喜欢养花。但是，从花盆中渗漏出来的水常把地板弄脏，打扫卫生时要经常搬动，特别是大花盆更不好移动。想个什么办法好呢？他受到电冰箱接水盒的启发，于是设计出一种带接水皿的花盆。在盆体的下面做一个有空格的托架，主要起支撑作用。由花盆渗出的水，经过托架流进三角形的接水皿里。接水皿的高度与托架一样，可以随意插进和抽出，当水满了就拉出倒掉。 两用门扣 这个两用门扣是四川省重庆市北碚西师附属小学学生吴磊发明的，当时他年仅11岁。 1981年，吴磊上五年级。他爸爸是汽车修理工，妈妈是教师。晚上，经常是妈妈学习，爸爸上班。等到两个大人回来时，吴磊和他的妹妹早已插上门睡着了。他的爸爸妈妈怎样大声喊叫和敲门，也唤不醒他们，真是急死人。后来，他的爸爸妈妈怕影响邻居睡觉，干脆上夜班之前就把吴磊和他的妹妹锁在屋内。他俩想趁天亮出去玩玩，已经不可能了，因为门已经被反锁上了。 为了把自己和妹妹“解放”出来，小小年纪的吴磊开始动脑筋了：能否想出个办法，让我们睡着时，门是正常锁着的，小偷进不来，而当我们没睡时，又能自由进出？他倚着门，想呀想，首先想到了“弹子门锁”，可是眼下他家没有条件装这种锁，唯一的办法就是在钌铞扣上下功夫。 有一天清晨，吴磊和他的妹妹又被锁在屋内。外面有几个同学喊他去踢足球，他心里怪痒痒的，真想拽开门奔向球场。他使劲地拽，就是拽不开，关键在哪里？就在那个紧固在门上的钌铞和锁扣。此后，他对着把门的“铁将军”反复琢磨，发现门被锁住是通过门上和门框上的一对固定点来实现的。其中挂锁的锁扣这一固定点不宜变动，若将固定钌铞的那个固定点打开，门不是照样能打开吗？要想在屋内控制锁门、开门，就得把这个固定点挪到门的内侧，这种挪动可以通过钌铞的延伸和结构变化来实现；钌铞和内侧的锁扣可用插销联结，这样使用就方便了。 方案设想好以后，吴磊找来一块铁片，做了个两用门扣；然后又找来两个锁扣，一个用木螺钉固定在门框上，另一个固定在门的内侧的边框上。这样，一个两用门扣就做成了。 活动插座 活动插座可供经常接通开关使用。特别是电视机插头，每晚临睡时都要拔掉，实在太麻烦了。电视的电线插头零乱的放在桌面上，或者垂落在地上，很容易损坏。新加坡的小朋友设计了这种插座的辅助板，插头插在带有两个孔的辅助板上，由于辅助板是用铰链固定在插座上的，所以，一掀起辅助板，插头就脱开，连接在板上的插头无论怎样移动，都不会脱开，用起来很方便。 不要低估小发明的作用。在我们日常生活中，只要细心观察周围的事物，一定会创造出实用的小发明来，俗话说“有志者，事竟成”。 铁钉扶正器 这种装置，国外早有人想到，并且已搞出了一种比较先进而又实用的装置。这种装置是用一块永久磁铁加工而成的，发明者是美国的托马斯·艾丽娜。1976年8月3日，她为自己创制的“铁钉扶正器”，向美国专利商标局提出专利申请，并已获得发明专利。 艾丽娜怎么想到了要搞这项小发明呢？因为她也和许多人一样，为把钉子钉弯了而苦恼过。有一回，她钉制一个包装箱，因木板厚实，许多钉子都被钉弯了。后来她有些急躁了。左手使劲捏住钉子，企图防止它扭曲；右手握住锤子猛一使劲，不慎锤子击到手上，顿时食指就红肿起来了，疼痛难忍。想了很久，都没有想出好办法。 一天，艾丽娜给收音机换电池。用来拧螺丝的改锥一连几次被牢牢吸引在喇叭后面的磁铁上，往下拔时很费劲。后来，改锥又被吸住了，这回她没有去硬拔，而是顺着改锥的轴向往上抽，觉得省劲多了。就在这时，铁钉子闯入了她的脑际，“挤”走了改锥。钉子是铁制的，无疑能被磁铁吸引。当钉子外圆面如果和磁铁有两条以上的接触线，那就一定会被吸得很直、很牢，防止横向弯曲；而沿纵向敲击，只稍微增加点阻力，对钉钉子者不会产生什么影响。 用永久磁铁来制造铁钉扶正器的设想就这样产生了。 下一步怎么办？显然是要确定它的具体结构。可是钉子的直径、长度都不一致，怎样的结构最为理想呢？艾丽娜经过苦苦思索，决定将它加工成钳工用的角尺形状，让构成角尺的两部分长短不一。然后在外侧的两垂直平面上刨出两道“V”形槽，在内侧选一适当位置刨出另一道“V”形槽。由于三道槽的深浅、长度都不一致，这样就可以用来扶正直径、长度不同的钉子。铁钉扶正器的两侧面还可以加工出另外两道凹槽，以便于用手指夹持它。 这种铁钉扶正器既可用作直尺，又可用作测绘直角的角尺。它对木工师傅们来说，真是一件相当理想的工具。 家庭小工具箱 火柴 早期的火柴是用硫磺制作的。公元950年前后，陶穀在《清异录》一书中有如下叙述： “夜里有急事而又要花不少时间做灯。有一位聪明人用松木条浸染硫磺，贮存起来备用。与火一接触，就会燃烧起来。可得小火焰如同谷穗。这种神奇之物，当时称为 ‘引光奴’。后来，它成为商品时，便更名为‘火寸条’。” 公元 1530年之前，欧洲还没有火柴。因此我国使用火柴几乎比欧洲早1000年。在马可·波罗时代，到中国的欧洲旅行者已经可以很方便地买到火柴带回欧洲，因为我们已经确切得知，在公元1270年前后，杭州街市上已经有火柴出售。这在公元1270年成书、记录公元1165年以后所发生事件的《武林旧事》中已有记载。欧洲最早的火柴也是用硫磺制成的，因此看来，这项发明很可能是由欧洲旅游者直接从中国带回的。 公元 1830年，法国的索利亚和德国的坎默洛对火柴进行了革新，用黄磷、硫磺和氯化钾混合原料制成现代的火柴。 网 网的使用几乎可以追溯到人类文明的初期。早在旧石器时代的初期（公元前11000年），居住在现今的里维埃拉附近的沿海居民和沿河居民可能就开始使用网了。在中石器时代（公元前7500年），欧洲北部的马格尔摩西人肯定使用过用某种植物的韧皮纤维织成的网。在芬兰的安德列曾发现早期的柳树韧皮纤维网的遗物。这种网用石头压重，并用树皮浮标支撑。从西班牙的洞穴壁画以及埃及的王国时代（公元前2750年）的陵墓壁画中又进一步获得了有关古代网的证据。有些网虽然是用三股纤维结成网眼，但几乎所有早期的网都是用简单的打结方法编织而成的。 网不仅用来捕鱼，在旧石器时代早期的墓葬里还发现有镶嵌贝壳的帽网或发网。在青铜时代（公元前2000年），挪威人曾使用过羊毛织的网。现在，在挪威、加利西亚和克罗地亚的某些地区还有打辫子用的特殊网。这种网，挪威语称为“Sprang”。织网的原料，除了通常的大麻和西沙尔麻纤维之外，还使用其他的材料。古埃及人使用亚麻、海枣、棕榈和纸莎草纤维，甚至使用骆驼毛。在史前期，西班牙还可能使用过茅草。波斯还生产过末端有金银饰物的精致的丝网。 用手编织网，虽经历过许多年代，但变化不大。结网通常是用打线结的方法结成一个个网眼。编织时还需要用骨头、木头、钢和特殊塑料做成的织针和量规。在中世纪初期，制绳行会的人们是绳索和网的主要生产者。打绳和织网一直是个体手工业者和渔民从事的活计。生产的网从台球网到各式各样的渔网，种类繁多。现在，人造的合成纤维几乎完全取代了传统的韧皮纤维。然而，在西方世界里还保留着少数生意兴隆的织网中心。多塞特的布里德波特就是一个织网工业中心，其产品畅销世界各地。 绳 现在看来十分平凡的制绳工艺早在大型工厂和精密机器出现之前，就是一种深受赞扬的技术。这正是4世纪时印度的情况。当时，印度的制绳行业的专业化程度很高，制绳的匠人分成好几类，生产不同用途的绳索：有人专门生产象绳，有人专门生产马绳……与现代的装配线工人不同，那时每个工匠都通晓制绳过程的各个环节，对大麻作物的种植、收获和晒干，到纺纱、结股和最后搓成结实的绳索都很熟悉。 这种缓慢而仔细的制绳方法，对于最早的绳索制造者来说，似乎是天经地义的。在4000多年前，人类就一直生活在用树皮制成纤维，用手心抵着裸露的大腿把纤维搓成线的时代。考古学研究表明，我们最早的祖先首先使用绳索在他们的工具和武器上绑上把柄。到公元前2800年，中国已使用大麻做纤维。随着公元前2世纪地中海东部海运事业的发展，对粗绳的需要越来越大，直到大约1850年为止，无论在欧洲还是在美洲，大多数绳索仍然使用诸如大麻和亚麻这类软纤维。甚至今天，虽然菲律宾群岛的麻蕉 （曾被误称为马尼拉大麻，麻蕉实际上是一种香蕉树）、尤卡坦（墨西哥）和古巴的龙舌兰以及东非、印尼和海地的各种西沙尔麻提供了最坚固的天然纤维，但是大麻属植物仍然是我们制造涂焦油麻绳和某些海上缆绳的基本材料。 直到工业革命开始时，制绳技术才像许多手工业一样开始发生变革；约250年前，制绳的纱线还是用手工纺成的。在第二次世界大战期间和战后，随着合成纤维（如尼龙、的确良、莎纶、聚乙烯和聚丙烯）的采用，这个重要行业出现了第二次大发展。这些人造材料具有许多实用优点：强度大；对由霉菌引起的变质和腐蚀耐受性高（从而可减少特殊的保护性处理）；通过采用更小的和更轻的绳索，既可降低贮存的费用，又便于使用。据测定，合成纤维的寿命约为天然纤维的三至四倍。 如果说在腓尼基文明中，过去绳索大多为水手所用的话，那么目前的情况则依然如故。世界上生产的绳索，约有一半以上是用于航海业和捕鱼业。其他绳索的应用也很广泛，从普通家庭用的晒衣绳到大规模钻井作业用的载重缆绳，在我们的周围处处可见。 结 原始人早在学会纺织之前，就晓得用植物纤维和肌腱搓成绳子，而结显然是搓绳子的必然发展，因为单根的绳子如果不绕成一个圈扣在其他东西上面，或者与另一根绳子相连接，便没有多大用处。很早以前，人们用藤蔓把石斧捆在斧柄上、把屋梁捆在柱子上以及扎木筏时，就采用了打结的方法。但是据我们所知，最早系统地重复出现的绳结，是新石器时代瑞士和丹麦的渔民编织渔网时打的。 一个牢固的结全靠摩擦力，负载越大，摩擦力越大，结的锁力就越大。这条原理一定在人类历史上的早期就被发现了。我们可以想象，打结几乎是史前世界的一种普通技艺。在哥伦布之前，南美印第安人就建造了粗糙的藤索桥，这种桥堪称是现代索桥的雏型，完全依靠打结。在古代巴比仑通天塔和埃及金字塔的建造中，也使用了打结的绳索。当时，埃及政府甚至聘请了职业绳手，他们专门在用于测量的长绳子上打等距离的结。直到公元前6世纪，希腊海船的索具还一直采用打结的绳。希罗多德曾讲到波斯国王泽尔士怎样用绳索把船只绑在一起，在赫勒斯庞形成一座浮桥，于公元前480年派兵越过浮桥入侵希腊。可是，从很早以来，结也是一种帮助记忆的方法。毕萨罗曾经发现，印加人一直采用系统打结的绳子（称为绳语，它起着记忆工具的作用）保持精确的计算。波利尼西亚人 （早期的海上漂流者）用打结的方法在纸草席上织出交叉影线，形成航海图。 打结技术与海上生活的联系一直延续了好几百年之久。在伟大的航海时期，打结和捻接成了一种必不可少的技术。正是这个时期，我们学会了把简单的结打成许多适应各种特殊用途的形式。从人们的口中可以经常听到关于结的一些富于浪漫色彩的名称，例如黑墙和美人双重结、牛结、云雀头结和猫爪结、三分式穆斯林头巾结。还发展了一些其他的结，它们的应用亦超出了海洋作业。织机上见到的结适合于连接大小不同的绳索，而“小偷结”则在应力下松开，释出其负载。 轮船的出现多少降低了结的重要性，这是因为钢缆取代了常用的绳索。钢缆能编接 （编在一起）却不能打结。尽管如此，打结仍然是目前许多领域必不可少的技巧。一方面，人类最早熟悉的一些打结法（如缩帆结）依旧盛行不衰；另一方面，又继续发明了一些新的打结法，如电工结。 链 据考证，古时候人类就开始使用金属链了，但是奇怪的是，这种用金属环构成的坚硬而柔韧的连接物——链的制造，直到 19世纪初才开始略具规模。在欧洲的古典时代，人类就用金和银制造小巧玲珑的链条了，主要是作为装饰之用。罗马人在大帆船上使用古铜链。据记载，大约在公元前200年，古希腊已经将链条用在提水机械上了。虽然从公元前约1100年起，铁的使用越来越广泛，但是它不曾首先用来制造链条。加工铁的技术亦相当原始。据阿格里科拉著的《金属》一书中记载，16世纪已开始用铁链和水桶作提水机械，用它们取代了绳子和陶罐。公元1634年，一位名叫菲利普·怀特的铁匠发明了铁锚链，但是直到19世纪优质熟铁开始广泛应用之后，铁链制造业才开始迅速发展起来。 在19世纪初，托马斯·邦顿解决了铁在应力下容易延伸的问题。他发明了带中心螺栓的双片环，从而提高了每个链环的强度。大约与此同时（公元1808年），英国皇家海军舰长塞缪尔·布朗爵士改进了铁链的设计，取得了专利。公元1820年，一位名叫诺亚·欣利的农村铁匠，用简单的锻铁炉、铁锤和铁砧，打成了第一根船用链索。一个蓬蓬勃勃的制链工业从此兴起，在英国尤为兴盛。这个国家拥有丰富的铁矿。优质的兰开夏熟铁成了热门货。由于它耐腐蚀，人们宁可用它而不用钢。1864年，詹姆斯·斯莱特发明了传动链条（如达·芬奇所料），并取得了专利，由此产生了现代用于自行车和工业机械上的精密机制链条的设想。 链条是锻打和熔接而成的，就是把金属软化后锻打成型。大的链条可以趁热把金属栓插入链环内来加强力量。虽然几年前在英格兰中部还有许多铁匠是制造链条的专家，但是现在几乎看不见用手工制造链条了。过去在英格兰中部工矿区的制造链条车间需要体力超群的男人。若要制直径超过1.5英寸的重型链条的话，往往需要全组工人把链条锻打成型。工人每班只能工作四小时。现在，采用机械化制作，效率非常之高，而且，制成的链条还要放在试验台上用液压装置进行强度试验。但现今一些小巧玲珑的贵金属和较贵金属链条，例如珠宝工艺制品，还是用手工制造。 金属刨 每一个木工都认为可调金属刨是斯坦利发明的。事实上，它并不是斯坦利发明的，而是贝利的杰作——他于19世纪中叶末年在马萨诸塞州的波士顿制造刨子。贝利的刨子比以前的木刨更容易调整和磨快，价钱便宜，一般的匠人都买得起。埃尔的施皮尔斯比伦敦的诺里斯制造的木框金属刨要贵两倍。 贝利最初制造的刨子是带金属零件的木刨，但是它具备了许多现在还有用的性能。这种刨子是用带凸轮的水平盖而不是用木楔来固定刨刀，刨刀本身的厚度是均匀的，并不带刃口。刀具可用旋转螺母的办法来调整，无需用锤子敲击。下一步发展是把刀具座结合在一个金属铸件里，再用螺丝钉将铸件上在一个木底座上，于是就出现了我们现在所知的全金属刨。贝利在1869将其商店和专利权出售给了新不列颠的斯坦利·鲁尔和勒维尔公司，但是，斯坦利公司所有的金属刨至今仍用他的名字作招牌，基本设计也没有什么变化。 绕线轮 我国于公元2世纪发明了曲柄。因此在公元3世纪发明钓鱼竿上的小小绕线轮也就不足为怪了。公元1195年，画家马远所作的一幅画，可能是现存最古老的反映钓鱼竿上使用绕线轮的画。这幅画称为“寒江独钓图”，它清晰地画出了公元12世纪古人用绕线轮钓鱼的情景。而在公元1615年之前，西方还没有任何表明使用绕线轮钓鱼的代表作。 古代人们称这种装有绕线轮的渔具为“钓车”。最早提及“钓车”的著作是公元3世纪或公元4世纪写成的《列仙传》一书。但是该书部分章节的撰写年代可以追溯到公元前35年至公元167年之间，所以论述钓鱼用的绕线轮这部分文字，可能比这本书成书的时间早些。 装上了绕线轮的渔具的原型，在公元前320年完成的《墨子》一书中就提到了。该书是一些精通军事的哲学家和最早的科学家们的经典著作，这派人物就称为墨家。他们在军事技术方面做出了许多创新。他们发明的一种名叫离胜车的兵器，是早期的一种大炮，它能向敌方发射一簇簇标枪。当时标枪很昂贵，浪费不得，于是他们就在标枪上系上绳索，通过绕线轮和卷物器 （即辘轳）使标枪回收以备再用——但如果标枪打中敌人胸膛，可能就留在那儿。先人们根据这种兵器的原理发明了最安全的用具——钓鱼竿上的绕线轮，这确实很有意思。 老虎钳和扳手 据说，老虎钳是柏拉图的朋友塔伦图姆的阿奇塔斯发明的，详情不明。虽然罗马人曾使用木制螺旋来弯东西和压衣裳，但是没有证据表明他们曾把这种想法进一步发展，从而制造出老虎钳。最早的老虎钳是用金属制的；从16世纪起，铁匠和其他的金属工匠都使用这种工具。在17世纪末叶以前，没有一个木工的工作台上摆着老虎钳，这是在 18世纪才为人们所普遍使用的。粗木工和细木工能够坐在工件上把工件压住，而铁匠却无法做到这一点，即使加工的铁件只有一端烧红也不行。 扳手的早期历史尚不清楚，但是大约从1550年起，为了操作螺母和螺栓研制出了各种各样的扳手。17世纪的法国建筑师和作家费利比安在1676年画了一种盒式扳手的插图。有活动齿的扳手大约是1700年出现的，有时称为 “法国”扳手”。顾名思义，它可能是法国发明的。 有刺铁丝 任何人都能发明有刺铁丝，许多人都发明了有刺铁丝。卢西恩·史密斯是其中的发明者之一，他于1867年获得了发明有刺铁丝的美国专利。然而要大量生产这种东西，还必须发明一种可靠的机器。北美大平原对有刺铁丝的需求越来越迫切，在那儿，在牛身上花一块钱，就要在牛栏上花一块钱。 1873年，出生在新罕布什尔州查尔斯顿的60岁的大牧场主格利登，跟他的朋友海什一起到伊利诺斯州迪卡布参加一个县的商品展销会。罗斯展出的有刺铁丝给他们留下了深刻的印象。格利登虽然没有说什么，但却受到了启发，研制出了一种生产有刺铁丝的机器，并在那一年获得了专利权。海什也没有说什么，也研制出了一种制造有刺铁丝的机器，跟格利登争夺优先权，但却没有争赢。 东部各州的制造商大量生产格利登的有刺铁丝，使他成了一位富翁。习惯于赶着大群的牛经过别人地盘的贩牛巨商，对这种新的围栏极为不满；他们企图把铁丝拔掉，甚至雇佣恶棍来枪杀草原上的牧民。但是，由于有刺铁丝能保证居民的安全，终于帮助人们开发了美国的西部地区。 律师们欢迎有刺铁丝，因为它引进了四分之一世纪的专利立法。美国人威廉·亨特于1876年在英国获得的一项专利，打算用齿轮和“轮子”来制造铁丝。1888年，英国的军事教官担保用有刺铁丝。罗斯福率领的美国第一义勇骑兵团的骑兵，在西班牙与美国的战争中就使用了有刺铁丝作营地防卫。在南非的草原上，厨房总管把堡垒用五股铁丝做成的铁丝网连起来以防备布尔人的游击队。在 1914～1918年期间，有刺铁丝从瑞士伸展到了英吉利海峡。铁丝网上的一具死尸成了战争的象征。 1930年，意大利的格拉齐亚尼元帅——一个有刺铁丝方面的专家——在埃及和昔兰尼加之间建起了一个30英尺宽、200英里长的铁幕。它在希特勒的沙漠战役中曾起过关键性的作用。由于希望能缠住坦克的履带，尔后又发明了卷起来的铁丝。抓着铁丝网的集中营里的囚徒，变成了第二次世界大战的象征。 脚手架 脚手架至少跟从地面垂直起吊重物的滑轮一样古老。在劳动力便宜、时间充裕和建筑技术非常简单的时候，也可不用脚手架，用装泥土的袋子垒一个斜坡，用人把建筑材料运到工作面去。新老王国的埃及人就用这种方法进行土建；石围墙的整根的石柱和平放的石料，可能就是用这种方法放置的。 但是更先进的建筑技术为了节省奴隶劳动力，则需要用木头搭脚手架（只有现代才用金属脚手架，以前从来不用）。建拱和拱顶需要拱架，因为搞这样的建筑得依靠活动的架子，而且架子在上了灰泥以后要能挪开。罗马人是伟大的建筑师，他们普遍使用脚手架。人们常常发现他们建造的房屋，墙上有凹进的砖孔——这是在横着搭脚手架时造成的。 中世纪的帐簿和合同书为我们提供了关于脚手架的大量情况。从罗马时代以来，脚手架可能没有多大的变化：脚手架搭得越高，所用的木料就越粗；脚手架用麻绳或柳条绳捆绑，绑好后加木楔，使之变得更紧。平台用编织的柳条来作，因为在15世纪才发明锯子，在那以前没有木板。在维修时，工人用篮子吊下，给脚手架安上托架，使其伸出墙外，高悬在地面的上空——这样省得搭完整的脚手架，可以节省费用。 在建高大的建筑，特别是有拱顶的建筑时，搭脚手架和拱架是很花钱的。脚手架容易损坏，常常造成严重事故。拱架必须是刚性的，用平的木板捆在一起形成，并使其稳固。整个拱架由一个同样牢固的结构从地平面支承起来，否则拱顶就会不平。脚手架和拱架都常常写入合同书，例如，关于剑桥国王学院教堂的一个合同书写道：“塞默克和沃斯特尔他们将提供石灰、沙子、脚手架、拱架模……一切费用由他们付，东西由他们管理……” 哥特人发现肋拱顶是一种永久性的拱顶。到伯鲁涅列斯基建佛罗伦萨大教堂的巨大圆屋顶时（从1420年起），脚手架已可能大大地减少了。伯鲁涅列斯基表明，虽然以前建圆屋顶，内外都需要脚手架，无一例外，而他的建筑工人却只需要一个轻便的索具，在工作时很容易沿圆屋顶的内表面移动，不踩在坚实的地面上。当然，对他的具体设计只是一个推测。这种索具还有另外的优点：原来要保留脚手架和拱架，以便进行精心的维修，用索具后就没有这种必要了。要把脚手架和拱架保持好不是件容易的事情，因为木头和石头都有热胀冷缩的问题。 伞 我们所知的伞，是先人们在公元4世纪末发明的。较早的一种用丝绸制的伞盖，在好几个世纪中一直用做战车上的防雨篷，但是早在北魏时期就已经出现常用的伞，可它并不是用丝绸制成的，而是以桑树皮为原料造纸，再涂上桐油，变成一种特制的厚油纸而制成的，这种伞既可防雨，也可遮阳。 北魏帝王用的是红色和黄色的伞，平民百姓则用蓝色伞。此后伞越来越普及，公元1086年，沈括用伞作比喻，形容一些天文现象。他谈到天空中的28星宿时说，它们“度如伞橑”般地向天极的四周延伸。 到公元14世纪，除油纸伞外已经有很多丝绸伞了，因为公元1368年，明朝皇帝下了一道命令，规定丝绸伞只能是皇家专用。这道法令没有多说原因，但统治集团显然认为平民用丝绸伞是“僭越”行为。看来当时用丝绸伞已经很有些象征意义。丝绸伞用于各种仪式和典礼，帝王还下令把有特别标记的丝绸伞赏赐给最信赖的官员。 伞是怎样和何时传到欧洲的，显然至今还不知道很可能最先是欧洲人买到我国的纸伞，经过仿制而流传到欧洲，而伞的发源地却很快被忘记了。 魔镜 对于那些喜欢把中国看做是一个充满着奥秘的国度的人来说，魔镜可算是他们用来说明其论点的最好证据。魔镜属于世界上最奇异的物品之一。尽管产生魔镜的确切年代不详，但可以肯定至少在公元5世纪它们就已问世。大约在1200年前，有一部名为《古镜记》的著作，就明确记载了这些魔镜及其制造秘诀。可惜的是，这本书似乎已失传千年了。 公元1832年，魔镜开始引起西方世界的注意，当时一批杰出的科学家曾试图揭开它的秘密。然而，直到100年后的公元1932年，一个关于魔镜的令人满意的理论才由英国结晶学家威廉·布雷格爵士系统地加以阐明。可是，到这时欧洲第一流的科学家们对这奇妙之物已苦思了整整一个世纪。 魔镜到底是什么呢？在魔镜的背面铸有青铜图案——图像或文字，或二者兼而有之。反射光线的一面为凸状，是由经抛光处理的青铜制成，用作镜面。在大多数照明情况下，这种镜子看上去与其他普通镜子无异。 但是，在明亮的阳光下使用魔镜时，它那反射光的一面就能被“看透”。用镜面将阳光反射到暗色的墙壁上，人们就能从投在墙壁上的影像中看到镜子背面的文字或图案。坚实的青铜制品变得透明了，这种令人感到神秘不解的现象使我们的先人给魔镜取了个“透光镜”的名称。 大家对“透光”肯定要提出异议：坚实的青铜是不能透光的。是的，铜镜的确不能透光，上述现象的产生必有某种奥妙。而其奥妙之深奥，曾使西方科学家困惑了一个世纪之久，甚至在现存的我国最早提到魔镜的著作中，对其原理也仅提出推测。在沈括的《梦溪笔谈》（刊印于公元1086年）这部引人入胜的著作中，曾对此作过论述。但是，即使是处于中世纪时期的沈括，也只能作出魔镜是属于古代某个时期的产物的判断： “世上有种‘透光镜’，（背面）有铭文，约20字，字很古，没有人能读得懂。如果将此镜放在日光下，尽管文字都在镜的背面，但它们还是能‘透过’镜子而反映在屋的墙上，字字分明……我家有三面这样的 ‘透光镜’，我看见别人家里也有，都极其相似，且非常古老，都一样 ‘透光’。但我不明白，为什么别的镜即使非常薄，也不‘透光’。古人一定有某种特殊技术……那些探讨其原理的人说：在铸造魔镜时薄处先冷，而背文较厚，故后冷，因而形成小皱纹。所以，尽管文字在背面，但镜面有暗淡的条纹，只是太暗淡了，以致肉眼看不见。” 尽管冷却速度不同这一说法不是正确的解释，但沈括认为在闪亮的抛光镜面上隐有细微的、用肉眼觉察不到的变化，这一点倒是正确的。 这种背面带有图案的镜子基本都是铸成扁平的形状，然后经过精致的刮磨工艺处理使表面呈凸形，再经抛光后就成了光亮的镜面。在实施这一系列加工过程中所产生的压力，能引起镜面较薄的部位向外膨胀，使这些部位比那些较厚的部位要更加凸出。最后，在镜子表面涂上汞合金，这样就产生了更强的压力并加大了原镜面的起伏不平。其结果是使镜面的不平整与背面的图案正好一一对应，只不过镜面的起伏不平太微小，肉眼不能看见。但是，当用镜面将强烈的光反射到墙壁上时，整个图像就得到放大，从而再现了背面的图案。其效果就像光束真是穿透了坚实的青铜镜并将背面的图像反射到墙壁上一样。正如布雷格爵士于公元1932年发现这一奥妙时所说，“正是反射的放大作用使图案清楚地显现出来”。李约瑟正确地将这一切称为“在通向掌握金属表面微细结构的道路上迈出的第一步”。 滑动测径器 一种非常像现代活动扳手的测量工具在公元1世纪的中国已得到使用。 用青铜制成的这种工具就是带有狭槽和销子的可调节滑动测径器。在它与现代活动扳手之间的唯一区别是，它没有旋转子蜗杆。用来测量的那面按长度单位和10等分标上了刻度，在另一面刻有一段古代铭文：“始建国元年正月癸酉朔日制。”这铭文将该工具的年代确定为王莽新朝元年，即公元9年。这是从所有古代文化遗产中幸存下来而给人印象最深的测量工具。这些按长度单位分成10等分标上刻度的滑动测径器必定是上一世纪亦即公元前1世纪发展起来的。 在欧洲，滑尺式测径器是由皮埃尔·弗尼尔于公元1631年传入的，而螺旋式千分尺则由威廉·盖斯科因于公元1638年用于天文学。欧洲最早的测径规可以肯定不会早于这个年代，虽然头一个这样的想法看来在早一个多世纪前意大利画家列奥纳多·达·芬奇所画草图中就已经有了。但是作为完整的滑动测径器来说，我国劳动人民比欧洲人大约早使用1700年。 卡丹环 卡丹环，或称平衡环，是以意大利数学家吉罗拉姆·卡丹的名字命名的。但是卡丹既没有发明过也没有声称他发明过这种装置，并说明平衡环装置只是在他的名著《精妙事物》中描述过，这种装置它早在公元9世纪便在欧洲出现。其实它早在公元前2世纪就已经在我国发明了。 这项发明是现代陀螺仪的基础。陀螺仪使航海成为可能，而且在现代飞机中是“自动领航”所必不可少的。任何有幸进入公元19世纪吉普赛人大篷车的人，都会注意到挂在壁上内装有灯的黄铜平衡环，不管大篷车在路上怎样颠簸，平衡环始终保持直立。这些联锁着的黄铜环可随意转动，但吊在其中的灯总不会翻转过来，这就是卡丹环的基本原理。一套环子内每环都在两个相对点上与另一环联结，使它们可自由转动。这样，如果一个重物如灯直立放于环的中心，它将保持直立。不管灯周围的各环发生什么运动，吊着灯的环保持灯不运动。公元18世纪时，我国航海家利用这种平衡环装配罗盘。用这种方式在船上装的罗盘，可免除波浪颠簸的影响。 最早的关于平衡环结构的文字记载见于公元前140年司马相如写的《美人赋》。赋中描绘了一个迷人的场景：“金属环内含有燃烧着的香”（“金鉔薰笪，黼帐低垂”）。平衡环的发明者被认为是方风，虽然他本人身份不明。300多年以后，大约在公元189年，一个聪明的机匠丁缓被认为再次发明了平衡环。《西京杂记》记载说： “丁缓……还做了‘卧褥香炉’，也称做‘被中香炉’。它本来出自方风，后来其法失传，直到丁缓才开始重新制作它。他创制的香炉其柄环朝各个方向旋转，而炉体却能保持水平，可放在被褥里。” 丁缓还与走马灯或“魔灯”的发明有关。 在此之后，平衡环便出现于古代文献中。公元692年，有人向女皇武则天献上“木制暖炉，虽然其中装有发热的燃料，但怎样转动也不会翻倒”（“木火通，铁盏盛火，辗转不翻。”见张族《朝野佥载》）。乾隆《杭州西湖志》 （公元1734年）提到，装上“联锁轴”，其中有纸灯宠，不管在街上怎样踢，怎样滚动，里面的灯火也不会熄灭，因此称为滚灯。几个世纪以来，各种各样的平衡装置名目繁多，诸如香球、球灯、银袋、滚球和香篮等等。而他们作为月的象征定期用于每年舞龙队伍中，放在翻动的龙之前。 1100年以后，平衡环装置传到了欧洲。又过了800年，英国著名科学家罗伯特·胡克等人在一种新的形态下采用了平衡环的原理，即由外而内施用动力，而不是由内而外地稳定中央物件，从而构成了那种西方的发明，即万向节。正是这个发明导致当今汽车的自动动力传送。我们今天开车时，或许应当想到我们多么应当感谢“被中香炉”，尽管它不一定是主要交通工具机械进步的一切源头中最大的源头。 双动活塞风箱 双动活塞风箱是能驱使空气或液体产生连续气流或液流的泵。其提供连续鼓风的能力是我国得以在冶金术占优势达数百年之久的决定性因素。我们不知道是谁发明了双动活塞风箱及其出现的确切年代，但是它于公元前4世纪似乎就已在我国广泛应用了，所以我们大概可以有把握地认为，其发明至少是在公元前5世纪。它在老子的哲学巨著中被描述如下： 对它推拉得越多，给出的风量越大。天地之间不正像风箱吗？虽然它空，却不会穷尽。老子的著述时代，虽然传统上认为是公元前6世纪，最保守的估计约在公元前4世纪，哪种说法都可能是正确的。文中的第三句至关重要，因为它似乎指双动活塞风箱的连续动作。 这真是个极其简单而又聪明的发明。在一个其作用如汽缸的长方形箱子中，活塞被推进和拉出，将羽毛或折叠的软纸片楔进活塞的四周，以保证在其通道上既不透气又润滑 （它是近代活塞环的始祖）。箱子的两端各有一个气阀：当活塞被拉出时，空气从远端被吸进来；当它被推进时，空气则从近侧被吸进来。在向里和向外的两个冲程中，空气被吸进汽缸；而在这两种情况下被压缩部分（即在活塞的另一侧）的空气被推进到一侧室中，并在那里通过排气口或喷嘴被喷射出去。该装置是如此简单，以致很难理解为什么西方人却从未发明它。它不仅能鼓风，也能喷射液体。 双动活塞风箱的最早刊印图片是在一本公元 1280年的离奇有趣的书中发现的，书名是《演禽斗数三世相书》。 在古代西方，单动式唧筒至少在公元前2世纪就出现了。手动唧筒（灌注器）在古代某个不确定时期就已在埃及用于木乃伊防腐中了。但是这些都是压力唧筒，仅在向外冲程中喷射出空气或液体。双动式风箱可能是于公元16世纪中从我国传到欧洲的。公元1716年，J·N·德拉希尔才在西方首次将此原理用于双动式水泵中。 曲柄摇把 如果为某种机械目的你想使装配在某个位置的轮子转动，那么仅用手推着轮子转显然是愚笨的，最好的办法是在轮子边上固定一个棒作为把手，来转动轮子，这就是曲柄摇把。但是，这种方法在我国于公元前2世纪使用以前，还从来没有人想到过。 我国先人发明曲柄摇把，是将其用在农业上，即用在旋转式风扇车上，这是十分重要的。直到那时，人类才知道在轮子边上装一个和轮面成直角的棒，可作为转动轮子的把手。而西方人在 1100年以后才开始使用同样的办法。 除了我国之外，只有古埃及人接近作出了与曲柄摇把相类似的发明。他们在公元前2500年采用了一种斜的原始曲柄，用来转动原始手摇钻。这种装置的特点是在轮子的顶端用一个倾斜的把手来转动轮子，这个把手既不固定在轮子上，也不和轮面成直角。 我国先人还把曲柄摇把用于井的辘轳、手推磨、磨机和丝绸工业的许多机器上。最早刊印的曲柄摇把图片见于公元1313年王祯的《农书》。现存曲柄摇把最早的式样见于汉代古墓出土的小型陶制农家庭院模型上，其年代大约为公元前1世纪。而最早在欧洲使用的曲柄摇把的证据见于公元830年的荷兰乌得勒支《圣经·诗篇》一份手稿中的轮转石磨画。 不粘平锅 不粘平锅之所以不粘，乃是由于采用了聚四氟乙烯的缘故。聚四氟乙烯是杜邦公司的普伦基特博士在1938年研究致冷剂时偶然发现的。聚四氟乙烯有一些非常显著的特点：它是良好的缘绝体，在很大的温度变化范围内不受冷和热的影响，而且很滑溜。 聚四氟乙稀在工业上的用途极多，不粘平锅只是用它派的一个小小的用场。用聚四氟乙烯来做炊具的想法，是在许多人中间独立地出现的，而且都是在20世纪50年代的中期出现的。目前住在巴黎的退休企业家格雷戈里，曾于“1955年建立特氟隆公司（特氟隆是聚四氟乙烯的商品名）。他原来是个工程师，喜欢钓鱼。他用聚四氟乙烯来处理钓鱼线，使之滑溜不粘。格雷戈里的夫人抱怨说，有办法解决钓鱼线的粘结问题，却没有办法解决平底锅的粘锅问题，真是太不公平了！然而格雷戈里却无能为力。 1956年，一个电视观众在电视节目中看到鸡蛋粘在电视演员哈本的平锅上了，便把制造不粘平锅的想法告诉了哈本，于是市场上便出现了哈本平锅。哈本平锅在英国是一个古老的牌子，而且至今还是名牌。 不粘凹形器皿的早期产生，在每一个地方都是试验性的，杜邦公司晚至1962年才在美国开始大规模地生产这种东西。据估计，现在美国的家庭主妇中，至少平均每四人有一口不粘平锅，而且这种锅在世界其他地方的销售量正在迅速上升。 餐叉 人类最先是用手抓东西、抓饭吃，很方便，有时又不方便。中国人后来发明了筷子，这可能与东方民族烹调方式和饮食习惯有关。欧洲人直到 14世纪以前仍然是用手或木勺进食。 1275年，意大利的旅行家马可·波罗来到中国，得到了元世祖忽必烈的信任。他的足迹遍及中华，尤其是对中国的饮食 （如面条）大加赞赏。回国以后，马可·波罗就宣传用面粉做面条、吃面条。不过，意大利人把做面条的方法弄错了，制出了空心面条，也叫意大利通心粉。吃通心粉的时候，他们不会用筷子，继续用手抓、木勺挑，觉得非常困难。 不久，有人想了一个法子，把木勺劈开分叉，让叉对准空心粉中的圆孔，一次可以挑起几根。这个方法引起了别人的兴趣，一传十，十传百，七改八改，发明了用银制成了叉子。 银叉造价高，老百姓用不起，只能摆在富豪名门的餐桌上。所以使用的范围很小。 光阴似箭，日月如梭。转眼间，到了1608年，有位名叫汤姆斯的英国青年，去意大利旅游归来，在家里摆宴席，招待亲友。他说：“意大利的水城威厄斯，风景美极了！拜占庭的建筑，也很宏伟！这些你们大概都听说过。可是，有一样新玩意儿，你们谁都没有见过吧？”说着，他取出几把叉子，请大家用叉子吃东西。 客人们呆住了。汤姆斯只好给大家表演一番。于是，亲友们表示再仔细瞧瞧这新玩意儿。有的说：“这小东西叫什么来着呀？多标致、又多好玩！”有的说：“这些意大利人，亏他们想得出来！了不起。”七嘴八舌地议论一通之后，你看看我，我看看你，把叉子放到一边，还是用手抓东西吃。 汤姆斯急了，再一次给客人做示范，说道：“请别用手抓吃的了，用叉子好！再说手也不干净，弄脏吃的，容易生病……”他的话刚说到这里，就招来一片反驳声。有人说：“我们的祖先用手抓了许多年，都生病了吗？难道我们不明白饭前要洗手吗？十个指头蛮灵活的，总比硬梆梆的叉子强，何必多此一举呢？” 汤姆斯不同意这种看法。他说：“虽然我们习惯用手，但是拿叉子也不是困难的。人人都可以学的，很容易。”说罢，用叉子向盘中的牛肉叉去。谁知由于心情过于激动，叉起的牛肉一下子滑落下去了。在哄堂的大笑声中，汤姆斯尴尬地收回了叉子。 客人们走后，汤姆斯一声不吭地坐着，十分伤心。 又过了50年，汤姆斯胜利了。餐叉终于走到了欧洲各国的餐桌上。现在，这种小小的用具已被广大人们所接受。 俗话说：行为日久成习惯，积习难改如搬山。任何一种发明，如果要得到社会的认可，除本身的优点之外，还必须克服人们早已养成的习惯，而习惯势力是巨大的。所以说，要在等待中让真理去战胜谬误！ 锯子 工具是人类手部的扩展。人类由于使用了工具才能推动社会文明与进步，取得巨大的成就。工具从何而来？在某种情况下，却是受到自然界的启发，再由人们的大脑加以扩大和改造，就成为能取得成就的手段。锯子的发明即是一例。 2500多年前，我国历史上的春秋时代，有一位工匠复姓公输，名叫般。他是鲁国 （今山东省境内）人。因为古时般与班同音，所以大家简称他为鲁班。 鲁班被后世尊为不工的祖师爷。传说中木匠的许多工具——刨子、木钻、曲尺、墨斗等，几乎都是鲁班发明的。起初，鲁班使用的工具也不多，刀和斧是最早的。它们的作用是利用集中在刃口上的能量大（因为其面积小），再加上重量和速度产生的力，来劈开、割开、破碎物品或材料。对于不太粗大的木头，用刀、斧加工时尚可应付。而对于粗大的木头就很吃力了。 有一天，鲁班带领一些徒弟上山砍树。斧头虽然锋利，但是砍在树干上并不轻松，个个累得满头是汗。天色近晚，下山回家之时，鲁班一边走，一边想，不知不觉落在一行人的后面。他想抄近路走，攀过一座小山，顺手拉了一把山坡上的野草。手上一震，心里一惊，凭借自己的感觉，手指被什么拉破了。他伸开手掌：黑乎乎的似乎有血。鲁班很奇怪，这是什么草呀？他用斧头砍了几株，带下山去。 回家以后，鲁班开始琢磨了。原来这种野草叫丝茅草，它的叶边长着许多锋利的小齿。当伸手握住茅草的叶边时，来回一拉，小齿就把手指的皮割破了。别看这小齿不大，可割力不小。鲁班顿时大悟，他想：如果仿照丝茅草叶边的样子，在铁片上也弄出许多小齿来，拉过来送过去，被割开的口子不是越来越大吗？何愁大树不被割断？也省得用斧砍多吃力呀！ 想干就干，鲁班请来了铁匠，把自己的想法一一说明。结果，一把锯树的工具做成了。但是，这种工具的效果如何？还要通过上山在树干上试一试。 试验表明，铁齿的力量不够大。鲁班和徒弟们通过仔细地观察，制作了好多种不同齿型的锯子。最后选用了铁齿口有一定斜度，并像犬齿一样错位的那种锯子，锯力最好。这样，经过数次改动，木工实用性强的锯子终于出世了。 鲁班是古代人，那时候并不具有太多的科学知识。可是，他能从生活中发现问题，通过手指受伤去推断、创造有实用价值的工具。因此，有人说：吃亏长才智，实践出真知。 |
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