足可列入四大发明的机械——指南车

有多少小伙伴会把“指南车”和“指南针”混淆的？请举手。

很明显，指南针是因着西方航海的需要而成名，基本上可以说，指南针是为迎合西方话语权而生的四大发明，真正应该成为四大发明的，应该是指南车。指南车、记里鼓车、龙骨水车、橐龠、渴乌、水磨、水碓、水排、耧车、绫机、投石机、擒纵器……先秦两汉时期这无法尽数的复杂机械家族，足以反映中华文明的真正内涵。

中国处于一个特殊地理环境中，它既是在北纬30度文明产生的黄金区域内，又完全处于15英寸等雨线以南。这是西面几座大山脉阻挡冷空气的结果。这样的地理环境，最特殊的地方就在于，中国境内有取之不尽的木、竹等有机物。其它几大古文明，都处于沙漠或海洋的包围之中，树木有限，只能以石材和金属为主要器具资源。有机物的好处是易于加工、造型，又具有一定的机械强度和韧性，所以在早期人类缺少大型工具的时候，木制机械相比金属能够有更快的发展脚步。这也是中华文明显得特别早熟的原因。

当然，木制结构也不利于工业革命，毕竟机械强度、耐热性都不行，所以蒸汽机、内燃机什么的都很难在中国发明。至于中国的木制机械究竟对西方现代机械起了多大影响，目前研究还较少，难以估计。但有一些关于文艺复兴时期欧洲的机械图纸与《武经总要》、《营造法式》等的比较，其中雷同处甚多，保守估计影响是必然存在的。

指南车的原理很简单，车左转时则指示的金人右转，车右转时则左转。记里鼓车则是记录车轮转动周速的机械，《孙子算经》中有专门一道题目讲这个。很显然，这两种工具都必然用到齿轮传动机构、离合器等，这就无须赘言了。

这里要强调的是，经典力学中最重要的一个工具就是矢量，矢量是有大小和方向的。利用指南车加记里鼓车的组合，实际上就已经得到了矢量的实验版。研究力学也实际上可以在现实环境下进行，而不是简单的纯理性计算。《九章算术》中有这样的题目，比较良马和驽马上坡时的重量差别，这就可见，中国古代的力学完全建立在这两种车的实验基础之上。

要特别说一下螺旋结构。李约瑟强调说，中国没有出现现代机械，与中国工匠不会使用螺旋结构有关。这是误导。中国的木制机械多采用榫卯结构，这完全是因材而定。因为木材容易磨损，如果采用螺纹，很容易就会被磨平。事实上中国很早就知道螺旋结构了。《九章算术》中有一道关于葛绕木的题目，专门研究螺旋。而且那道题目的解法也很经典，完全利用勾股术。当然，勾股术本就是《九章算术》的拿手好戏（另一个是盈不足术）。

中华文明是一个木制的文明，我们所使用的器物，绝大部分都来源于植物。
漆是来自漆树，肥皂是来自皂荚树，沉香是沉香木，檀香是檀香木，还有各种不一而足的染料，多是从植物中收集。基本上，我们古代的日化行业离不开植物，这和现代日化脱胎于石油化工有很大差别。

特别提一下沉香，这个香料比较特别，因为它是将沉香木埋入土中、令其腐败而制成。大多数时候，我们都希望一个器物是完整的。沉香是一个特别的例外，它是越腐败越好。能够把一个废物变得比黄金还值钱，从中我们看到了中国文化独特的魅力所在。

宋代的《梦梁录》记载了民间的四大闲事，分别是烧香、点茶、挂画、插花。这四件事说大不大，说小也不小。从科技的角度，烧香需要上好的香料，这需要日化行业的进步；点茶需要上好的茶叶和茶具，特别是陶瓷烧制技术的发展；挂画需要上好的笔墨纸砚、以及其它颜料的配合；插花则除了瓷器以外，就是对植物、花卉的充分认识了，尤其是园艺技术的掌握起决定作用。

特别说一下点茶。至少在宋朝时就已经发明了现代形式的保温壶，《夷坚志》中记载了这种用双层琉璃做内胆，涂以水银的暖水壶，当时有沿街“提瓶卖茶”的行当，若无暖水壶以保持水温，自然是不可行的。

因为材料本身的特性，以木为基础的文明从基础上定义了这是一个可循环可持续的文明。这是中西方文明一个非常本质的差别。

中国古代不是没有使用过矿物材料。没有石油怎么办？用煤炭呗。中国土地上会发生一些很奇怪的事情，比如缺乏优质铁矿，却有丰富稀土，缺乏浅层石油，却有丰富煤炭。煤炭和石油的最大差别，前者需要大量人力的劳动才能开采，有时还要付出生命代价，而后者却只要打一个井，油就自然而然往外喷。或许造物主是知道中国人勤劳的特性吗？所以才给了中国人以煤炭，而没有给我们石油。

而我们能回馈自然的，就是我们的克制和节俭。

中国人发现和使用煤炭很早，先秦时期已经掌握了探矿的办法。《管子》（成书年代待考）中有相关的方法，主要是看地面的对应物。除了探矿，更重要的是开凿。有人把中国的钻井技术，特别是顿钻技术，认为是第五大发明（当然了，我们有很多版本的“第五大发明”，就如有很多“世界第八大奇迹”一样），这除了因为它出现得很早以外，还因为世界其它地方的钻井技术出现太晚。西方最早的深井技术要到19世纪的美国，这确实晚得有点离谱。

钻井技术有很多难点，如何钻凿、如何加固、如何通风、如何抽水，每一项都是一个大难题，能够一一克服实为不易。但有一点很奇怪，就是没有人想到要发明一个自动抽水机，而一直是纯人力。我们知道，蒸汽机最早的用途，正是给煤矿抽水。一种可能的原因是，中国人对于自然的开发和利用，一直都非常克制。即使是煤炭在宋以后使用已非常普遍，尤其是在炼铁方面，但似乎我们历史上也没有关于“雾都”的记载，这和早年伦敦刚开始用煤的情况大不相同。究其原因，一方面当然是使用上的自我克制，另一方面也是中国人对于废物利用很有办法。比如煤渣就有一个很好的去处，就是水净化，现代很多古煤矿的渗水井都发现有煤渣作为净化层的痕迹。

变废为宝，是物尽其用的最好体现，也是木制文明感谢自然馈赠的一种态度。粪便可以用来施肥，废木头可以用来造纸，烧火的烟可以用来制墨，几乎没有什么东西是不能反复利用的。或者这样说，中国人的快乐与幸福感，是建立在与“物”同乐的基础上，这是儒家对“仁”的终极理解。我们寻找快乐，并不是主观的纵欲怡情，而是看碟下菜。世界上的万事万物，都能从中找到怡然自得的乐趣。

再说一下制墨。中国的墨和西方的墨有一个本质区别，西方的墨主要是矿石研磨而成，而中国的则是烟墨，也就是木头燃烧形成的黑烟被收集起来后制成，用我们今天的话说，就是把PM2.5变成了极具实用价值的文房四宝。所以我们从古至今都是不折不扣的循环经济，这也是我们在这片土地上繁衍生息数千年而没有消亡的最重要原因吧。

中华文明这个木制的文明，是世界上唯一一个在有机物的基础上建起来的文明。在五行中，木的特征是曲直，是指木头有韧性，让它变弯它能立即还原。这也恰是中华文明的特点，那就是，再大的逆境最终都能走出来，重新回到文明巅峰。过去数百年的世界被空想和玄谈控制了，科学家们坐在案桌前想一个公式，自然界中都能找到对应之物，那是因为长期技术积累之后的一次大爆发。爆发之后将是更加长远的积累，所以未来的世界，仍将回到一个工匠的世界。在这一点上，中华文明有与生俱来的优势。所以我对未来充满信心。