王徵,我估計這個名字很多人都是第一次聽說吧。他是明朝的機械發明家、科學家,與徐光啟并稱“南徐北王”。他在1626年創作的《新制諸器圖說》里繪制和記載了世界上最早的自行車設計圖,當時就叫“自行車”,王徵稱其“無木牛之名而有木牛之實用”。
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王徵
他曾和瑞士傳教士鄧玉函一起編譯了《遠西奇器圖說錄最》,這是中國第一本關于西方力學原理的著作,主要講述力學原理、地心說、重心求解、體積浮積計算、比重理論及機械使用等學術問題。后來,他又在此基礎上著成了《新制諸器圖說》,里面收錄了他設計研發的多件機械裝備,其中就有“自行車”。其他作品還有自動灌溉工具:虹吸、鶴飲;滅火消防設備:水銃;軍事裝備:連弩;自動計時器:輪壺;還有農耕用具:代耕、風磨、自轉磨等。
王徵設計的自行車是四輪結構,前輪大,后輪小,后輪驅動,頂部懸有重錘,通過齒輪傳送動力,重錘下落時可驅動車輪自行前進,重錘落盡,手動復位。
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自行車設計圖
原文如下:“準自鳴鐘推作自行車圖說,車之行地者,輪凡四,前兩輪各有軸,軸無齒。后兩輪高于前輪一倍,共一軸,輪死軸上,軸中有齒六,皆堅鐵為之,即于軸齒之上懸安催輪凡四,名之甲乙丙丁。丁齒二十四,丙三十六,乙四十八,甲六十。甲軸無齒。乙丙丁各軸有齒,齒皆六。甲輪以次相催,而丁催軸齒則車行矣。甲輪之所以能動者,惟有一機承重。愈重愈行之速,無重則反不能動也。重之力盡。則復有一機斡之而上。倘遇不平難進之地,另有半輪催桿催之,若所稱流馬也者。其機難以盡筆。總之,無木牛之名而有木牛之實用;或以乘人,或以運重。人與重正其催行之機云耳。曾制小樣,能自行三丈。若作大者,可行三里。如依其法,重力垂盡,復斡而上,則其行當無量也。此車必口授輪人始可作,故亦不能詳為之說,而特記其大略若此云。”
這段話的意思就是:這種在地上行駛的車,共有四個輪子。前面兩個輪子各有自己的輪軸,軸上沒有齒輪。后面兩個輪子比前輪高一倍,共用一根軸,輪子固定在軸上不能轉動,軸上裝有六個堅硬的鐵齒。就在這根后軸的鐵齒上方,懸掛安裝了四個傳動輪,命名為甲(60齒)、乙(48齒)、丙(36齒)、丁(24齒)。
乙、丙、丁輪的軸上各有六個齒輪,只有甲輪的軸上沒有齒輪。動力則是從甲輪開始,依次帶動乙輪、丙輪、丁輪,最后由丁輪嚙合后軸的鐵齒,車子就可以向前行駛了。
而甲輪轉動的動力是依靠裝置上懸掛的重物,重物越重,車跑得越快;沒有重物,就動不了。 當重物的重力耗盡(落到底部)時,另有一個機關可以把它重新搖上去。如果遇到崎嶇難行的路段,還有一個半輪推桿可以輔助推動,就像傳說中的“流馬”一樣。其中的機關巧妙,難以用文字說清楚。
總之,這輛車雖然沒有“木牛流馬”的名字,但卻有木牛流馬的實用功能。既可以載人,也可以載貨,人和貨物本身的重力就是驅動它前進的動力。我(王徵自言)曾制作過小型模型,能自行行走三丈遠;如果把模型改成大車,預計可以行走三里地。所以按照這個原理,重物落到底之后,再重新上弦,那么它的行程將是無限的。這輛車的精妙之處必須親口傳授給工匠才能制作,所以無法詳細解說,只能在此記下大概情況。
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這畫以后不是玩梗了
人物小傳
王徵(1571~1644),字良甫,號葵心,又號了一道人,陜西涇陽人。
他出生在一個耕讀家庭,其父是數學老師(精通算術的私塾先生,“以經算教授鄉里”,著有《算學歌訣》和《滸北翁訓子歌》)。
王徵自幼聰慧過人,喜歡鉆研中西方科學技術,少年時便研發出“空屋傳聲”這類小發明。明朝末期,西方科技傳入中國,他更將中西方的科技融為一體。
他23歲就中了舉人,但因整日沉浸在機械制造和科學實驗中,所以荒廢了文科學業,九次落榜,直到51歲才考中進士。官至直隸廣平府推官、南直隸揚州府推官及山東按察司僉事。
他為官清廉、剛正不阿,平反冤獄,整頓吏治,興修水利。調任揚州時,拒絕拜謁魏忠賢的生祠(瞻恩祠),毀祠開壩,建設泰州水閘,裁鹽課、修橋堤(天長石橋和高郵湖堤),與兵備副使來復并譽為“關西二勁”。升任山東后,監遼海軍事,從澳門引進西洋火器裝備加強遼東防線。因戰事失敗(吳橋兵變,孔有德和耿仲明叛亂攻陷登州)而受牽連入獄,后遇赦歸鄉。此后他便在涇陽歸隱,閉門著書。
他的其他著作還有續補各類農用、水利、軍用機械設計的《額辣濟亞牖造諸器圖說》,闡述物理、機械原理及實用技術的《兩理略》,政治方面的《歷代發政記》,軍事方面的《兵經》,儒學詩文方面的《山居詠》《天學實義》,倫理思想方面的《忠統》《士約》,以及系統化的漢語拼音《西儒耳目資》(拉丁字母版的漢語拼音雛形,作者是法國耶穌會士金尼閣,王徵協助校訂。)
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王徵另一作品:壺輪圖
后記:
1644年,李自成攻進京城,崇禎皇帝在煤山自盡。李自成曾多次用高官厚祿招募王徵,王徵都斷然拒絕。崇禎駕崩后,他絕食殉國,當地百姓為他私取謚號為端節先生。
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