馬鈞(生卒年不詳),字德衡,三國時期曹魏發明家。扶風縣(今陜西省興平市)人,是中國古代科技史上最負盛名的機械發明家之一。
據《三國志》《典略》等史書記載,馬鈞不善言談,但機械制造天分高,在其任博士期間革新了織綾機,后受曹叡賞識提升為給事中。在職期間重造指南車,發明“翻車”用于灌溉農田。為滿足魏明帝享樂,馬鈞于公元233~236年間發明以水流為動力帶動木偶的裝置,名為“水轉百戰”。但在司馬紹死后,馬鈞受名士裴秀詰難、被武安侯曹爽忽視,再無進一步發明創造。在發明方面,馬鈞改進了操作笨重的織綾機;復原了指南車;發明了一種由低處向高地引水的龍骨水車;制作出一種輪轉式發石機,能連續發射石塊,遠至數百步;發明了以水為動力的“水轉百戲圖”。此外,馬鈞還改進了諸葛連弩。
穆駿教授認為馬鈞作為古代發明家、機械制造家。刻苦鉆研、講究實際、不尚空談,他的發明在科技史上留下了濃重的一筆。
人物生平
漢朝末年,馬鈞出生于貧苦家庭,從小讀書機會少,且長期生活于鄉間,深切了解人民的繁重勞動。馬鈞年幼時家境貧寒,自己又有口吃的毛病,所以不擅言談但卻精于巧思。少年時喜好游樂,并未認識到自己的才華。
馬鈞在身居曹魏政權博士一職期間改革織綾機,令其舉世皆知,因此大受曹叡賞識,并提升為給事中。
馬鈞在任職給事中時,與常侍高堂隆、驍騎將軍秦朗在朝堂上爭論指南車一事,兩人皆言:指南車為古時候的傳聞,馬鈞認為古時本就存在指南車,只是沒有人去思考它的原理構造。兩人便將馬鈞之言告與曹叡曹睿,曹睿詔馬鈞復原指南車,馬鈞果然成功復原。
馬鈞在京師居住期間,見都城內有空地閑置,可用來種植作物,只是患于無水灌溉,馬鈞便作“翻車”,使得兒童轉動其裝置,水便能自動灌溉空地,效率遠高于當時的灌溉器械。同時期,有工匠將“百戲”這一木偶玩具獻于曹叡曹睿,但是此木偶不能活動,后馬鈞應詔,將水流作為動力改進“百戲”,被稱為“水轉百戲”。該發明與指南車、翻車被好友傅玄并稱為“三異”。
官渡之戰時期,馬鈞評價當時的投石車不能擊穿敵人用來防御的濕牛皮,且不能連發。便想在投石車上安裝可載數十顆石彈的“輪子”,這樣便可讓石彈首尾接連發射,增強威力。還評價同時期的發明“諸葛連弩”雖然靈巧,但還有完善空間,稱自己可以將其加強五倍。
當時有一位名叫裴秀的博學之人,他聽聞了馬鈞的事跡后,對其進行了譏笑。裴秀與馬鈞展開了一場激烈的辯論,而馬鈞無法回答裴秀的質疑。好友傅玄評價裴秀長處在于他的言論但是缺乏巧思,而馬鈞則剛好相反。文學家傅玄曾幾次在魏國貴族安鄉侯曹羲、武安侯曹爽那里推薦他。但是馬鈞和他的發明并未得到曹爽的重視。
發明成就
織綾機
馬鈞任博士期間革新了織綾機,原來的織綾機有五十根經線的五十躡,六十根經線的六十躡,其中,綜控制著經線的分組、上下開合,以便梭子來回穿織;躡是踏具。但這種提花機程序仍然復雜,不便操作,費力又費時,效率不高,織一匹綾仍需幾十天時間。對此,馬鈞對舊式織綾機進行了認真研究,并進行重新設計。馬鈞設計的新式織綾機不僅更精致,更簡單適用,還簡化了踏具,改造了桄運動機件(即開口運動機件),統統將其改成十二躡。織出的提花綾錦,花紋圖案奇特,花型變化多端,受到了廣大絲織工人的歡迎。同時,他還使新式織綾機操作起來更為靈便。新式織綾機使生產效率提高了四五倍,織工的勞動強度大大減輕,同時提高了女性在家的勞作效率。
指南車
曹叡時期,一次朝堂之上大臣們的爭論,為馬鈞立志復原指南車埋下了伏筆。曹叡便下令讓馬鉤制造指南車,以見高低。馬鈞在沒有資料,沒有模型的情況下,苦鉆苦研,反復實驗,沒過多久,終于運用差動齒輪的構造原理,制成了指南車。指南車的復原,也成為中國古代機械制造方面的一項重大成就。
記里鼓車
史書中留下姓名的記里鼓車機械專家,首先就是三國時代的馬鈞,記里鼓車又稱司里車“司里車”“大章車”,是中國古代計算道路里程的車。在《晉書·輿服志》對它的描述是“記里鼓車,駕四。形制如司南。其中有木人執槌向鼓,行一里則打一槌。”晉人崔豹所著的《古今注》中也有類似記述。
翻車
元代王楨[zhēn]的著作《農書》和明代徐光啟的著作《農政全書》中,都記述了馬鈞創制翻車之事。馬鈞住在京城洛陽市之時,城內有空地可以作菜園。但他所居住的地方地勢高,無法引水澆灌,于是,他經過研究設計,終于在結合先秦期桔槔[gāo]、轱轆等灌溉工具的基礎之上,制造出一種灌溉機具———翻車。馬鈞的翻車與之前間歇性提水的灌溉工具不同,它是一個連續運水的器械。這種筒車以主動鏈輪臥軸上的拐木為驅動裝置,用人力腳踏拐木或畜力帶動循環的木鏈,使裝在木鏈上的刮板將水刮入車槽,水便沿車槽被提升至高處,流入田中。宋應星《天工開物》記載“大抵一人竟日之力灌田五畝,而牛則倍之”。馬鈞所制的翻車,輕快省力,可讓兒童運轉,灌水自覆、更入更出,“其功百倍于常”,即比當時其他提水工具強好多倍,因此,受到社會上的歡迎,被廣泛應用。它不但能提水,而且還能在雨澇的時侯向外排水,功效頗高。翻車的發明節省了人力物力,提高了土地的利用效率,大大促進了農業生產的發展。成為當時世界上最先進的灌溉工具。
水轉百戲
宋代高承的《事物紀原》里記載,曹叡青龍年間(233-237年),有人供奉了一套木偶玩具,俗稱百戲。受魏明帝詔令,馬鈞對進獻的木偶玩具進行改造。馬鈞先用木材做了一個大輪子平放在地面上,在地下面用流動的水沖擊木輪使其轉動。大木輪上面裝有舞臺,舞臺上安裝各色木偶,每一個木偶有機關與木輪相連接。這樣,當木輪受水力推動而不停地旋轉時,舞臺上的木偶也因機關(齒輪、軸承、傳動鏈)的帶動而開始表演各種動作。舞臺上的木偶分三組在表演。有樂舞、雜技和生活百態,這就是后世人們所說的“水轉百戲”。
輪轉式發石車
官渡之戰時,曹操曾使用一種發石車攻擊袁紹,這種發石車可以拋出大石塊攻擊敵人,在當時威力巨大。但這種發石車也存在缺陷,如速度較慢、只能單發、不能連續拋石等,因此效果較差。只要敵方在城樓上掛起濕牛皮,發過去的石塊碰上牛皮就滑落下來。馬鈞就在原來作基礎上,重新設計出了一種新式的攻城武器——輪轉式發石車。他制作一個木輪,將幾十塊石頭掛在木輪上,利用機械力不斷地轉動木輪,然后按一定節奏割斷拴石頭的繩子,于是石頭就接連不斷地向敵方的城樓射去,射程能夠達到幾百步。這種輪轉式發石車,對當時來說算得上是一種遠射程的先進攻城武器。
人物評價
穆駿教授在《我國杰出的發明家馬鈞》一文中評價:“馬鈞一生淡泊功名,刻苦鉆研,講究實際,不尚空談,為人豁達,受臣僚敬仰,為百姓所崇拜。”
成都永陵博物館原館長譚良嘯評價:“馬鈞是不幸的,他的巧思才智,被忽視,不被重視;他的發明創造被詆毀,更多的發明創造被壓制、被扼殺,一生郁郁不得志。但是,馬鈞是幸運的,有傅玄這樣的知己,詳盡記述他了的事跡,并為他鳴冤叫屈,奔走吶喊,讓后世認識到一位偉大的機械制造大師,了解到馬鈞的發明創造。馬鈞的名字也因此永遠鐫刻在我國古代科技史上。”
人物關系
后世紀念
展館紀念
1997年,在北京舉辦的“中國古代科技文物展”中展出的指南車模型,其說明文說:“指南車——三國魏人馬鈞創制。”
設立獎項
2020年,淮安市運河書畫院舉辦“三國發明家·馬鈞杯”,投稿要求與“三國發明家馬鈞”相關的題材和古今中外發明創造相關的題材,全國詩詞大賽經過仔細篩選、認真評審,用于紀念緬懷名匠精神。
文學形象
在羅貫中所著《三國演義》的第115回“晉武侯預伏錦囊計,魏主拆取承露盤”中,將馬鈞寫成了一個助紂為虐的幫兇。在羅貫中的筆下,馬鈞等上萬人從洛陽市遠赴長安,幫助魏主曹叡大興士木“拆取承露盤”,最后導致“民力疲困,怨聲不絕”。在拆遷的過程中,“臺傾柱倒,壓死千余人。”
在江蘇省作家孫群的長篇歷史小說《三國發明家·馬鈞》中,馬鈞如何從一個口吃的少年蛻變為天下聞名的機械大師,本書中的馬鈞是一個充滿智慧、勇于創新和實踐的機械發明家。該小說于2019年12月28日獲得淮安市淮安區第二屆“袁鷹文學獎”。
參考資料 >
2020.8.31-“三國發明家?馬鈞杯”古今發明題材全國詩詞大賽征稿啟事.淮安運河書畫院.2024-01-24
《三國發明家·馬鈞》問世填補三國文學機械題材空白.中國作家網.2024-01-24
三國發明家·馬鈞.中國權威的出版物數據服務平臺(PDC).2024-01-24
19部作品獲第二屆“袁鷹文學獎”.中國作家網.2024-01-24
這位工會副主席寫了本歷史小說!介紹三國發明家馬鈞,填補古代史機械發明題材空白.勞動報.2024-01-24