
人類在認識自然和改造自然中機械起了至關重要的作用,各種機械裝置的出現和發展,提高了生產力并且促進了人類文明進步。
機械的發展水平,在很大程度上代表著一個國家經濟和科學技術的發展水平。
Automata(自動機械裝置)這個詞來源于古希臘語α?τ?ματον,有“自我意志、自動移動”的意思。 通常用來形容那些可以自動行走類似動物或者人類行為的機器,機器按照預先設定的行為模式作出一系列的反應,放到現在最典型的例子就是機器人。
聽上去也許有點高大上,不過很多玩具都是屬于Automata的范疇,就像我們小時候玩的各種發條玩具。比如這只發條青蛙,上完發條就能模擬青蛙一跳一跳 當時價格不菲的下蛋雞 布谷鳥鐘上的小鳥裝置也歸于其類 亞里士多德在研究了自動機械的概念后不禁感嘆道 “如果每個工具都能根據或預測他人的意愿行事,完成本職,……,那織布機會自動編織衣物;琴撥可以自動奏響里拉琴,工頭也不用找仆人,主人也不再需要奴隸。高貴的人可以擺脫單調乏味的工作,用好自己的知識與智慧,努力成為稱職公民。“ 詞義既然來源于古希臘,那我們就從古希臘說起吧,古希臘文明在機械方面的成就可謂嘆為觀止,牛人輩出。
阿爾庫塔斯Archytas (428 BC -347 BC) 古希臘 哲學家,數學家,天文學家 被認為設計并制造了第一種人造自行飛行裝置--蒸汽飛鴿。 圖紙早已失傳,現代想象作品 一般認為它有一只鴿子的形狀,內部裝有一個動物膀胱,鴿子氣囊開口處與一個在適于加熱的密閉爐相連。 當蒸汽或空氣的壓力超過連接處的機械阻力時,鴿子脫離密閉爐并從膀胱里噴射氣體飛行,據說距離可以達到數百米。 是不是有點像火箭啊。隨便說一下,月球上有個火山口就是用他的名字命名的。
阿基米德 Archimedes (287 BC -212 BC) 古希臘數學家,物理學家,發明家,工程師,天文學家 嗯 ,就是“給我一個支點就可以撬動地球”那位 亞里士多德在公元前330年便提到了齒輪 "當一個齒輪驅動另一個齒輪時,旋轉方向相反"。
阿基米德在他的各種機械中使用過齒輪,他把這些機械發明看作是閑暇時的娛樂或者認為這與他研究的科學問題來說完全不值一提,所以沒有發表任何描述他發明的作品。 據文獻顯示他曾經做過一個水鐘,水力驅動一個劊子手雕像緩慢前行,每隔固定時間劊子手會擊倒行進路上的囚徒,計算被處刑的囚徒數便可知道經過了多少時間 公元前27和23年左右的維特魯威描述了一種里程表,很有可能是阿基米德發明的。 (復原圖)
帶輪子的戰車在羅馬一英里內正好轉400次。每轉一圈,軸上的一個銷釘就會嚙合一個400齒的齒輪 每英里這個齒輪會完成一次完整的旋轉,另外一個聯動裝置就會掉下一顆鵝卵石到一個盒子里。通過計算石頭的數量即可獲得行駛里程數。
這種儀器是否真正建成存在爭議,達芬奇也曾經根據描述試圖來構建它。 (達芬奇手稿) 阿基米德正式記載杠桿的使用并詮釋了它的原理,滑輪組也是用的出神入化,在羅馬的戰爭中他制造了一系列大型機械裝置用于守城 (傳說中的阿基米德爪) 通過巨大的杠桿把爪投出,鉤到船上后利用鉤子的巨大動力把船拉沉或者把船撞上巖石。
克特西比烏斯CTESIBIUS (285 BC -222 BC) 古希臘發明家,數學家 (生卒年不詳,上面的日期只是他的活躍期) 克特西比烏斯是位理發師的兒子,他對壓縮空氣學及其在泵中的應用以及對氣動彈性的研究讓他獲得了氣動學之父的稱號。 子承父業,一開始他也是位理發師,不過有點不務正業,他設計了一面可以調節高度的鏡子。 (復原圖)
鏡子后面掛了一個鉛錘,重量與鏡子的重量相同,這起到了平衡作用,鏡子就能適應不同客戶的高度,另外調節時滑輪會推動管子中的空氣發出音符噱頭十足。 沒有任何文字記載他是什么時候不干理發師這行的,不過當年的設計讓他對空氣和水相互作用產生了濃厚的興趣。 他又逐漸設計了許多由壓縮空氣操作的機構,后人把他的活塞抽水泵用在了消防車上 他做了一個水壓裝置試圖解決一人演奏多個樂器的問題,這就是管風琴的前身 (公元前1世紀的Hydraulis,迄今為止發現的最古老的樂器) 原理圖 現代復原品,大家可以欣賞一下 克特西比烏斯的水鐘 克特西比烏斯改進的水鐘精度達到了一個非常高的水平,直到被擺鐘所取代,要知道惠更斯是1656年發明擺鐘的,這種水鐘結構居然被使用了長達1800年! 水鐘是最古老的時間測量儀器之一,它使用水流來測量時間,理想狀態下固定時間流水量是固定不變的。
當然這是理想狀態,以前的水鐘有一個問題,容器滿時水流的很快而水快流完時水流速度又開始放慢,這與水壓有關,顯而易見這兩段時間是不能用來計時的 容器中的水位要恒定,流水的速度才能恒速,計時才比較準,另外怎么保持前期注水的恒定性呢 ??
中國人是這么干滴 最早做法就是加多級盛水容器,容器排水同時會有上級容器流水補充,使流出的水保持相對定量,一般有3-4級 不過第一級的注水量無法保持恒定,其它下級容器水量也會有所變化,精度不算太高 (四級漏刻) 宋代開始出現了蓮花漏,蓮花漏有兩個供水壺并采用溢流法。 一級容器流到二級容器的水流量略大于二級容器流入箭壺的水流量,所以二級容器的水位會不斷增加。
當水位升到溢水口時,多余的水從溢水口流出。能夠有效地保證二級水位的穩定性(水位一直是接近溢水口高度),從而提高計時的精確度。 大牛是這么干滴 克特西比烏斯的做法可謂高人一籌,水鐘每個容器的水量都保持在一個不變值的時候是最準的,他首先把滴孔的地方使用黃金等不會腐蝕的材料,保證水流暢通。 接水的一級容器便裝有一個溢水裝置,多余的水直接排掉 然后在二級容器中裝了一個閥門裝置,水面下降補水,水過多時閥門浮起停止補水,用這樣的方法保持二級容器中的水位穩定。 最后在標識容器中放個浮子標記刻度 標識容器裝有一個虹吸裝置,一旦浮子到達某一高度就會自動排水下降,浮子便可以從原點重新計時。 (現代復原品,注意下方的虹吸裝置) 浮子裝有齒輪裝置,指針可以一年365天不間斷停的顯示時間及日期! (其實漏畫了進水閥門,不過也差不多了) 有的鐘還連有一些可動的人偶發聲的小鳥之類,所以后人也認為這是布谷鳥鐘的前身。
這是歷史上第一臺全自動的裝置(自我調節、自我管理以及自我控制),似乎被賦予了生命 里面的浮子裝置我們現在都還在使用,這就是抽水馬桶 克特西比烏斯被譽為是繼阿基米德后的第二人,他可能還是著名的亞歷山大博物館的第一任負責人。
亞歷山大博物館 位于埃及亞歷山大,始建于公元前280年左右,是古地中海世界的教育、科研和文化中心,是東西方文化交融的產物。 據說當時居住著超過1000名學者。工作人員和學者從博物館領取薪水也不繳稅,另外還能享受免費食宿及免費的仆人。
英文中博物館(Museum)一詞源于希臘語mouseion,意為“繆斯的居所”。 繆斯為古希臘羅馬神話中的女神,最初司職歌舞、演出,后轉為詩詞的庇護神,進而延伸為一切文理科學的保護神,甚至和競技體育也有一定的聯系。最早建于古埃及亞歷山大市的博物館便因之得名。
著名亞歷山大圖書館僅為博物館的一個組成部分 (古亞歷山大地圖) 后面還有位大牛人,今天先說到這,下回繼續
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