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木牛流马之诠释

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2004-1-12 15:12:21

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东山高士

 
  传闻孔明造木牛流马,神乎其技叹为观止。
 
  木牛流马曾有人力车与兽力车之争,因为具有「载一岁之粮」的特征,不会是单兵一人可完成。搬运的详细的数据可参考沈括的《梦溪笔谈》,从负重量、从消耗量、从距离远近、从地形险要等都有不同的计算。比方每人每天需进食半公斤至一公斤的米粮,民夫每人背负一、二百公斤已相当吃力,而且还要供应民夫运粮途中每天的消耗,也就是运粮三十天,其中就有十五公斤至三十公斤的粮食被民夫吃掉。因此兽力会比人力有利,但人才能负物缘壁而上,动物连跨空栈道都不肯多走,得蒙眼抽鞭才行,又牛马每四至六小时就必须休息,无法时时保持最佳状况。
 
  再来是木牛流马是否为一物的讲法,四川的谭良啸教授及乌鲁木奇的王湔教授,均持此论。不过《宋史》及《天工开物》则认为是独轮车,连图样都有。
 
  当然还有另外还有四轮车的说法,但与独轮车的分别不大,重点还是在动力来源,人力与兽力与内燃机毕竟有曲别。最后一种是流马是快艇的说法,用在河川运粮,而不是陆地运粮。
 
  九六年有复制的木牛问世,不过载重力比牛车还差,运动物理惯性不适宜于颠岥,离传说中的任重道远,功能上就不符。现场实物看了一次,用压克力版材质打造,以观其中奥密,但曲杆太多,行走缓慢,应还有改造空间。
 
  另类的语言讲法,则是音近异字解释。
 
  比方把「木牛流马」说成「牧溜溜马」,意指番马,就是南蛮苗区的马匹。不过这就变成畜牲,而非车具。
 
  再来是把「篾篓」(以川音发声更像)认为是「木牛」,意指背篓;把「竹马」认为是「流马」,意指手中拿的竹制拐杖。合起来木牛流马就是背着竹篓,拿着竹杖的登山家。
 
  另外就是傅荆州的流笼方法,解决了可负载重物,达到省时省力的功能,不受地形限制,可以多点运送。特点还有适合战时使用,平时使用不便,而且局限性似乎就是专对巴川山区而设计。王湔的复制牛则是有「人不大劳」、「把木牛流马舌头扭转,脚就不能动」、「既不饮水,又不吃料」特点。傅城主的原理是使用定滑轮与动滑轮,而王湔的原理则使用杠杆。王湔的复制牛有很大的缺点,功率比牛车还差,运动性不佳,省力但废时;傅城主的解释则外形完全与木牛流马扯不上关系,除了满足「战时可用,平时不用外」,有点牵强。
 
  从栈道的照片回推,蜀道中的褒斜道:「阔的有五米,窄的才不足三米。」又以运粮为主,因此谭教授以《居延汉简》反推,此木牛可载「食粮二十一石六斗,合今六百四八市斤」,绝非独轮小车。再从栈道部分坡度甚陡,牛马难以攀登,顶多只通行人员,而无大型机械可行。再从祖冲之对指南车所采非对称原理,木牛可能有如大型的自行单车,而且是可组合拆御式。因此应以动力为人力,透过齿轮衔咬的组合,发展出的运粮装置。
 
  即使是现在的自行单车,也能装载比两手挑负还重的货物,毕竟这是现行利用人力最省力也最方便的交通工具。虽然名为自行,但是以脚踏而动。装斗独轮车对人而言,并不省力;双轮车以上的车械,人拉不如牛马。除了自行单车外,虽然有点以今观古,但这只是猜想,仅供参考。
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2004-1-12 15:52:20

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管理员

在网上找得一文,只供大家一哂 ;)



梁国君老师和他研制出来的木牛。刘树鹏摄(燕赵都市报图)
  古典名著《三国演义》中,记载着蜀国丞相诸葛亮制造木牛流马解决运粮难题的故事。而木牛流马到底是什么样子?日前,河北泊头市富镇二中的语文教师梁国君根据书中的描述,用了10多个月的时间,终于造出能够载物行走的木牛流马,从而破解了这个千古之谜。

  记者操控木牛载物行走


  近日,记者闻讯来到梁国君位于富镇二中的家中,亲眼看到了木牛流马。

  在院子中,记者每操控一次,木牛载物就走上四五步。而在屋里,记者则看见驮着100公斤粮食的流马。

  行走原是利用杠杆原理

  今年31岁的梁国君酷爱《三国演义》、《红楼梦》、《孙子兵法》等古典著作,尤其对书中涉及的一些古代工艺颇感兴趣。去年12月,梁国君观看央视《科学历程》节目,得知木牛流马引起很多人的兴趣,但苦于没人能够破解其原理并制造出来,让大家一睹真容。有专家认为木牛流马可能就是北方的独轮推车。木牛流马之谜激起梁国君的好奇心。他认真琢磨,猛然意识到木牛流马之所以能够运动,可能依据的是杠杆原理。他立即用硬纸片和钉子做了一只木牛的模型,用手一抬一推,模型果然向前移 动,梁国君心里豁然开朗。从此以后,梁国君就利用节假日,按照《三国演义》中所说的尺寸买来木头,自己关在房间里叮叮当当地鼓捣起来。

  经过一段时间的艰苦努力,梁国君的木牛流马做成了,用手抬按木牛的双辕或木马的头部,木牛流马会稳稳地向前迈进。用手操作的时候,人和木牛流马总是呈三角形,梁国君说,这符合三角形稳定性原理,这也是木牛流马“上山下岭,各尽其便”的原因。

  载粮等难题一一被破解

  木牛流马的运动问题解决了,那么,运载的粮食放在什么地方呢?如果放在牛马的背上,装载数量有限,也不稳妥。梁国君又向书中寻找答案,书中记载,木牛“方腹曲头”,木马则有“板方囊二枚”,他灵机一动,造了两个大木箱,安放在木牛流马的腹部,既解决了装载货物问题,又恰好符合书中“方腹曲头”的描述。

  木牛流马还有一个技术难题。书中描写,司马懿看到蜀军的木牛流马以后,很是艳羡,派兵劫来几只,依样造出2000多只,同样用来搬运粮草,但被蜀军劫持,魏军追上之后,发现木牛流马全然不能动弹。原来是蜀军转动木牛流马的舌头,致使其不能再动。梁国君经过一番思考,终于明白了其中的奥妙,他站在自己的作品前向记者讲解说,这是因为木牛流马的舌头与内部的轴承及后腿相连,转动舌头,便制约了其运动。

  制作教学相结合受欢迎

  梁国君老师教初中语文,他经常把自己对古代技艺的钻研用在教学上。在讲授《活板》一课时,他自己动手,做出活字印刷用的字模和铁范,研制出一套活字印刷设备。通过梁老师的活字印刷模型,学生们很轻松地就理解了那篇深奥的课文。(来源:燕赵都市报记者刘树鹏)
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2004-1-12 19:36:08

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太守

木牛流马不是利用水力的木结构运输工具吗
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2004-1-12 22:47:20

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大司马录尚书事

九年,亮复出祁山,以木牛运,

十二年春,亮悉大众由斜谷出,以流马运,

从上不难看出,木牛是“安从坦道”走祁山,流马是“县险入悬”上斜谷。可见木牛适合走平坦大路,流马适合走山谷栈道。

结论:木牛,流马虽然同为孔明所造,却非一物,在性能功用上完全不同。 :
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2004-1-13 00:04:07

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刺史

平坦的用轮车足以。
山道,现代人用的先进工具是步行机,
所复原的东西也大概类似于古代步行机。但是这是以牺牲速度为代价的。

虽然有人自称是原创构思,实际上原理是轴传动,连杆传动。
机器人工作者有先想到过,但是他们把他做成和书中形象类似的东西。
也算是一种原创吧。

——这让我想起中国的超级计算机,只不过是把别人生产的芯并联起来。

其实科技展示上有很多更先进但原理更简单的东西。
基于两个或多个轮子组成的步行机,能肩具平道的快速,和一定的攀爬或跨越障碍物的能力。
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2004-1-13 23:30:57

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布衣

顶楼的自行车分明剽窃俺当年的乱猜 ,当年电视上曾经说非洲有人用木头做自行车,载物几十公斤,下坡很方便

再思之后,俺又否定了这样的想法,道理很简单:
中国古车辆一直没有解决转向问题,所以永远是双轮车,大家谁能拿出四轮车的文物俺就给他当学生

独轮车也是因为解决了转向才推广的

自行车是要有标准的转向机械的。能造自行车,就可以有三轮,四轮,这个在机械上没有障碍。

所以,孔明没有发明自行车 :icon07:
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2004-1-14 09:39:39

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东山高士

指南车就是解决转向的解决答案,「差动齿输」已运用到现行汽车方向盘的使用。
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2004-1-15 11:22:26

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Originally posted by 凌云雕龙@2004-01-14 09:39
指南车就是解决转向的解决答案,「差动齿输」已运用到现行汽车方向盘的使用。
差动齿轮和车辆转向轮是两个概念

指南车也是双轮马车,而且要求转向的时候其中一个轮子原地不动,使用很不方便
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2004-1-27 22:08:01

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Originally posted by 江左@2004-01-13 23:30

再思之后,俺又否定了这样的想法,道理很简单:
中国古车辆一直没有解决转向问题,所以永远是双轮车,大家谁能拿出四轮车的文物俺就给他当学生

话说满了总是不好

昨天吧,好象,看电视的时候,是讲兵马俑的系列节目,讲到‘长平之战’,秦‘以轻军2.5万断赵军后路’,应该是《史记》上面的,俺没有查过

有人认为是轻装步兵,有人认为是纯战车部队,两个观点都在兵马俑找到物证。

于是节目讲了考古证据:西北发现一辆青铜四轮马车模型,现在轮子还能转 :icon11:

不过,前轮不能转向,后轮也不能,实用问题仍然存在,算是俺的一点安慰
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2004-1-27 22:11:22

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布衣

这个是解说词


  秦人的祖先居住在西北的黄土高原。1993年,在甘肃省的礼县发现了一个巨大的墓葬,墓主人是秦国早期的一个贵族。

  坟墓里出土了大量的陪葬品,但青铜的车马器令人印象深刻。复杂的系驾绳索套管,精致的马头饰,车轮锁和制动装置。然而,在所有的陪葬品中,这个车辆模型最令人惊讶,这是已知中国有四轮车的最早证据,将近3000年了,它仍旧能够行驶自如。

  迄今世界上最早的双辕车模型,也是在秦人墓葬中出土的。与人类文明早期的单辕车相比,双辕车只需一个牲口驾辕,系驾大为简化,也更容易驾驭,双辕车是车辆制造史上的一次革命。由于这个双辕车模型的主人是一个普通秦人,专家推断,双辕车很可能已经在秦国普及。

  秦人是一个对车辆极度迷恋的民族。不管是贵族或者平民,活着的时候以驾车为乐,死了也要带上车辆陪葬。这或许可以解释,秦军的后勤运输为什么表现出众。
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2004-1-28 14:51:26

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东山高士

 
  木牛流马具体已经失传,所有推论系为存疑。
 
  自行车也是其中一个方向,根据西南地方方言,「孔明车」就是「自行车」,「孔明灯」则指「天灯」,这或许其来有自。至于有无转向设备,倒是其次,因为自行车雏型最早由法国人发明时,就没有考虑转向,而四轮马车也是欧洲在文艺复兴以后才大量使用。事实上最初的转向还是利用「第五轮」方式,而非「三轮车」,回头看双轮也不奇怪,即使转向需要有一轮静止,造样可行,现代机动履带,正是仿照双轮原理,坦克还是号称行走各种碍障的车辆,不过古代史就不多说机械。以物理来说,通常省力不省时、省时不省力(但有例外),自行车初衷在于省力,木牛流马也是为了方便运粮而来,故推断孔明所改良之目的在于省力。至于转向或便于栈道行走等考量,纵使费时,在省力的前提下,似乎可以满意接受。
 
  再说「牛仰双辕,人行六尺,牛行四步。载一岁粮,日行二十里,而人不大劳。」从「载一岁粮」而言,人力难以独撑,除非有省力设备出现;从「牛仰双辕」,可知为双辕车;再以「日行二十里」而言,似乎速度慢了点,以现代人全付武装平均行军速度,二个小时即可达到,因此木牛速率不及步行,若以王湔模型来看,木牛还毋须负担驾驶员的体重;再从「人不大劳」,可知为省力装备,因此人不太累。
 
  这是从已知的最大怀疑,就差没有考古出土。
 
  长平之事为秦军派五千骑中央突破,因此切断赵军,使一分为二,又另派奇兵二万五千人遮断赵军退路,再出轻兵攻击赵军。这是典型的锤钻作战,故知二万五千人应有筑壁坚守的打算,以车辕拒险,比轻步无依,更为有利。再说秦军主力以轻兵攻击,除了可能考量速度机动外,类似车悬布置轮番上阵也说不定,故强调攻击及速度,有别于营壁固阵以组织战线。当然众志成城,以人为壁也可取代以车为壁,但是车为掩体比人更占优势,此为一般看法。
 
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2004-1-29 14:06:26

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布衣

轮式车辆的转向机构有两大类:一是转向轴承,所有的马车,或者说被拖拽的车辆,都是采用这种方式的;二是万向节,比较现代的高速汽车都采取这种方式。

欧洲的最早的能转向的四轮车,也是人类最早的四轮转向车,好象是出现在维京人的岩画里,公元前的作品吧。而其原理,一向都是‘车轴+转向轴承’构成的‘第五轮’。三轮车的转向方式,实际上是将‘车轴+转向轴承’变形为‘车叉+转向轴承’,而中国发明的独轮车的核心技术,就是发明了‘车叉’这一装置。因此,中国的车辆发展技术,就缺一个‘转向轴承’,而这一缺,就缺到了清朝。最早的坦克,是在车后拖了一对转向轮,只是随着技术进步才取消的。因此谈论古代的转向机构,都是指‘转向轴承’或者‘第五轮’。

简单的转向轴承的核心技术是‘垂直轴承’。欧洲大量使用四轮马车,不但是解决了垂直轴承两个受力面的课题,更是在转向机构将车架与车轴分离的基础上,发明了减震弹簧,解决了舒适性要求的结果。而这两项技术的普及都与冶金的充分发展分不开,所以才在文艺复兴以后得成气候。中国自宋以下,发明轿子,从畜力退化到人力,除了反动派作威作福,客观上就是车辆舒适性长久得不到解决的缘故。

印象中,汉代发明了独轮车。两轮与独轮的优点,都在于可以原地掉头,这是纵列车轮永远无法实现的。因此从逻辑上,阁下必须证明诸葛亮在同时代发明的纵列双轮车,或者其它任何交通工具,至少在省力的角度远远优于独轮车。

面对以崎岖著称的蜀道,不能转向不仅是麻烦的问题,恐怕危险性相当之高吧?想不出在栈道上摆弄不能拐弯的车辆会是什么感觉。很难想象一种没有灵活性的交通工具会首先在最艰险的道路上批量运用。

突然想到,秦从咸阳向北修了一条‘直道’用于国防物资运输,这条路几乎是南北垂直的,在直道上跑不能转向的四轮车,一定方便不少。这或许就是秦修直道的原因?而在此之前,中国的‘井田阡陌’,看来道路也是比较直的,无怪当时就有四轮车。唉,俺真是死脑筋,怎么光以为冬天才有狼。

《三国志》里面的确说了载重、速度和体力消耗程度,但有以下几点要主意:
1 特行者数十里,群行者二十里也。
  就是说,单独行动一天几十里,上限没讲,反正不过一百,而下限应该明显高于二十里。集体行动一天二十里。按照《战争论》上面的统计,几万人的大部队行军,一天也就是几十里。因此一天二十里的辎重队并不太慢。
  换句话说,用‘全付武装平均行军速度,二个小时即可达到’这样的比较,对于正确理解行军速度是非常有害的,因为战斗行军和大军开拔是完全不同的概念。

2 虽然可以装载一人吃一年的粮食,却没有说要几个人操作。因此‘不大劳’本身没有价值。
  如果和普通运输工具比,300多斤粮食总要3个人挑了赶路吧?那么木头牛要3个人操作?当然,挑100斤多的担子走20里,一定是很累的,每天消耗的粮食肯定不少。但是如果不能减少运输队的总人数,即使每个人都不太累,所消耗的粮食到底能减少多少?恐怕很有限吧。
  因此每头木牛的操作员应该为1-2人才经济。这也比较能适应倒霉的蜀道。但是如果两个操作员要经常抬起‘自行车’的一端转向,抛开安全性不谈,连粮食带车400斤的重量,何谈‘不大劳’?!

3 人行六尺,牛行四步。
  很显然,如果依照《三国志》里面的记载探讨木牛流马,这一句就是所有轮式猜想的敌人,甚至包括最近提出的什么船也通不过。
  6尺,就算1.5米吧,1.8米的人差不多也要4步。因此如果牛腿和人的一样灵活,就也要和人腿差不多长;如果牛腿比较笨,就要更长才对。印象中好象和记载的尺寸比较一致。因此不大容易忽视这一句。




另外,先秦的骑兵,没有马鞍是确定的,兵马俑中伴随骑兵出土的也只有弓箭,而没有肉搏兵器。因此,‘骑兵从中路突破’很有些疑惑。《史记》上记载的这五千骑,更加可能也是去干断后的勾当。至于与另外二万五如何分工,如果二万五以步兵为主,则恐怕是负责更大的包围圈;如二万五以战车为主,或者是监控比较崎岖的方向吧。

所谓轻兵,或无甲,或高速。不过普遍的概念,战车很少单独作战,主要是步车混合编组,因此很难称‘轻’。但是兵马俑挖出来单独的战车方阵,则为轻兵=车兵提供了实物佐证;然而,同是兵马俑,也出土了大量的无甲陷阵兵,显示秦人异常骁勇善战。

诚如阁下所言,无论如何,战车比步兵优势大多了。然而,以每车3人、4马计,二万五千兵要8千多辆战车,3万多匹战马,这么庞大的部队很难不被察觉的。赵括如果是书呆子,就一定知道8千战车意味着什么,那他为什么还要主动攻击?因此长平到底如何关门打的赵括,很难以目前的资料判断。

话扯远了,本来是想说秦有很强的车辆技术的。
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2004-1-30 09:18:09

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东山高士

木牛补充
 
  一、概念
 
  先讲一个观念,栈道并非全属崎岖难行。
 
  引首帖所言,汉中的褒斜道:「阔的有五米,窄的才不足三米。」而且栈道在斜坡之外,也有相当多的平坦路面,因为栈道本是由木板所构成之人工道路,纵使山高谷深,也可凿壁插木建路,避开坚石难破及绝崖无路的障碍。谭教授即怀疑木牛可能为组装式,在难行时,木牛分解通过,此由人力负粮;一但平坦可行,即合体成行。因为木牛的用意在运粮,除了省力之帮助外,人之负担有限,没有必要同时背牛与粮,也就是「人背木牛与粮」不能比「人负粮」还沉重。而且孔明北伐不从成都出发,却从汉中发师,早无四川盆地周围的蜀道限制,褒斜道的箕谷还是赵云所及,祁山附近可是一马平川的丘陵,没有栈道架设需要,唯一可能的渭水栈道及陈仓故道,说来话就长,但大致上,木牛所经之路,并不难走。钟会攻蜀时,没有木牛,使用正常运粮方式,造样解决运粮问题。
 
  二、本末问题
 
  转向与四轮车之观点并不重要,起码对木牛而言。目前连木牛是否为车辆,尚有疑问,细节的讨论,宛如建在无根的基础。关键很简单,以人为动力,除了车辆之外,目前尚未有更好运输方案。至于是单轮、双轮、四轮或是机械足云云,等确定木牛是否为车,再作讨论。
 
  其它有三个小节:
 
  (一)行军速度:
 
  按《战争论》所提及拿翁与普帝(均携带全部辎重)的战例,都是平均一天走三普里,而且每天用时大约在十到十二小时,印象没错的话,一普里大约等于十英里,也就是相当于一天走三十英里,也就是十八公里左右。但是汉时一里约等于现代半公里,孔明木牛速度每天二十里,也就是一天走十公里,平均每小时走一公里,这种速度太慢。古代军法全军兼粮,日行不过三十里,以戒不虞,但木牛只有日行二十里。
 
  (二)负重问题:
 
  木牛可载重合今六百四十八市斤,可知一人无法徒手负担。但是若推为三人共同操作,算起来平均每人承受施力一百公斤,负担仍然太重,无法长途跋涉,因此木牛非得省力不可。若再加计驾驶员体重(三人估为一百八十公斤),等于是一种可以负重五百公斤以上的木牛,换成是现代,使用人力而能载重五百公斤,若除滑轮、斜坡及杆杆外,曲指可数。
 
  (三)长度单位
 
  尺及步皆为长度单位,一英呎(one foot)就是人走一步(one foot)的距离。另见陈志:「居宅离水七八十步。」《晋书》记王浚楼船为「方百二十步」,步为衡量长度的单位。而且木牛不一定为小轮,重车通当使用巨轮,即使是现代,当然可以解释成木牛行经四步的距离。
 
  三、长平车骑使用
 
  骑兵作战的方式最起码有三:第一个是下马作战,马匹纯粹交通用;第二是骑射,又分双手弓射与单手弩射;第三是持长枪、长矛硬冲,或者用太刀、弯刀等砍劈。其中最差就是第三,因为人骑互拼,反而是骑兵劣势,最主要是人还要控马,步兵双脚比骑士的马灵活,而且步兵还可用陌刀斩马,骑士不但要自卫,还要护马,反而是步兵选择攻击目标多样。最可能是第二种,因为用马延伸射程,也正是游牧民族的作战方式。至于第一种像蒙面奴隶兵的掠夺,搭乘高大骆驼而来,每每下来作战。不过骑兵从来不是决战兵种,养一骑可养二十兵,但是一骑未必面对二十兵而必胜。
 
  春秋战国的车兵,厉害在兵,而不在车,因为车并不主要用来作战,而在指挥。驷车每车一乘,领导三队,每队二十五人;革车每车有炊樵等,共计二十五人──合计来看车兵则每车一乘,甲士三人,步兵七十二人在前,殿后二十五人,共计百人。其中甲士三人中,一人御马,一人主射,一人指挥。光看单一车兵编制,计有二车、八马、三士及九十七人就可以知道,古代作战还是步兵的天下。
 
  而长平之战说来很简单,就是以多击少的问题。而且是赵少而秦多,这种关系从秦军包围赵军,赵军被秦军分割、赵军困死无法突围,还有秦国出动全国十五岁以上的男丁等,皆可得知。世人多以赵卒四十五万而以为赵军强盛,但是秦国倾巢来袭,孰多孰少还未有定数。胜败未必决定于将领,赵括以为秦军不是白起就能取胜吗?连廉颇都知道,面对强秦大军来袭,固守是最好的选择,那怕是秦军派最差的将领来攻,评价十次战果中,顶多只有一、二次的以少击多得胜,但有八、九次以多击少得胜。秦多赵少之下,未战而先定胜负。
 
  附带一提,秦地产马,三晋少马。孔明常居素舆而不乘兵车,不用真牛而用木牛,或许这与蜀地缺少牛马有关。
 
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