復(fù)原“木牛”“流馬”的嘗試

李冰李金坡

(北京市通州區(qū)運河中學(xué) 北京 101100)

2010年7月初，筆者參觀成都“武侯祠”時，見到了許多能工巧匠做的“木牛”“流馬”，萌生了自己也做一個的想法.于是認真研讀了歷史文獻和眾多專家學(xué)者的研究文章，并參考網(wǎng)上的一些 “木牛”“流馬”實物圖片，形成了自己的想法，做出了 “木牛”“流馬”模型，如圖1.按其行走的方式，取名為“擺動式步行機”.

圖1 “木牛”“流馬”實物模型

1 擺動式步行機的構(gòu)造與運行機理

擺動式步行機的主要部件：車廂、車轅、車軸、一對活動腿腳(可以繞軸轉(zhuǎn)動)、一對固定腿腳(與車廂固定在一起)，如圖2所示.腳的底部做成弧形，使整車成為一個不倒翁.車箱中間有隔板，將車廂分成前后兩部分，以便前后合理分配裝載物.調(diào)整車的重心，使車在不同斜坡路面都呈不倒翁狀態(tài)，以便在不同路面上都能“省力”行走.

圖2 擺動式步行機結(jié)構(gòu)示意圖

步行機車軸安裝在車的中軸線上端.前后“車足”組成的弧形頂端也在中軸線上，與重力作用線“重合”.根據(jù)杠桿原理，用很小的力便可以搬動車轅使其前后擺動.拉動步行機邁步前行時，支持力作用線偏離重力作用線不大，仍可以用很小的力驅(qū)動步行機.

一般步行機行走時重心會上下移動，需要外力克服重心做功.另外，步行機行走時一“動”一“停”，運動過程中的動能不能充分利用.擺動式步行機底部弧形的長腳很好地解決了這一問題.行進中利用擺動，將動能轉(zhuǎn)化成重力勢能貯存起來，回擺時再轉(zhuǎn)化成動能.因此，人力驅(qū)動擺動式步行機行走在平地或較平緩的斜坡路面時，非常省力.

特別是走下坡路時，將車子的重心調(diào)整到車的后部，因車處在斜坡上，重心與兩腳接觸點(中心)仍在一條豎直線上.行走時，車子擺起來，先后仰，再前傾，前傾至水平位置時，前腳接觸不到地面，自然會向前“邁一步”落地.由于整車的重心下降了，重力勢能轉(zhuǎn)化為更多的動能，補充機械能的消耗.回擺后仰時有足夠的能量后仰至前腳抬起的角度.重復(fù)前面的動作，自動下行.如果重心不合適，或坡度太小，稍加輔助便可行走.

上坡時將車子的重心調(diào)整到偏前的位置，行走與走平地相似，只是費力一些.

2 對于“木牛”“流馬” 的研究

歷史上關(guān)于“木牛”“流馬”的記載文字很少.人們對這些描述的理解有很大的不同，主要的原因是沒有做出與古人描述相符的實物;一些做出的實物也沒有得到大家的認同.我們的理解如下.

(1)“木牛”“流馬”是否是兩種不同的運輸工具

歷史文獻中對“木牛”的描述側(cè)重功能和形態(tài)，對“流馬”則側(cè)重的是尺寸.綜合歷史文獻，“木牛”“一腳四足”，“流馬”“前后四腳”;“木牛”與“流馬” 應(yīng)該是兩種不同的運載工具.“木牛”“流馬”是同一個人設(shè)計并使用，用途都是運糧，工作原理應(yīng)該相差不多，一脈相承.“流馬”是“木牛”的改進版，結(jié)構(gòu)更合理.二者載重不一樣，“木牛”“載一歲糧”，“流馬”裝兩個“二斛三斗”.它們都應(yīng)是一種省力運載機械，只是“載多行少”,運輸效率都不高，沒有流傳下來.也可能因為“宜可大用，不可小使”，空載時不如載重時好用.另外，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，而且是一次性運輸機械.將軍糧運到前線后，車就成了燒火做飯的燃料，不適于民用.

(2) “木牛”“流馬”是“輪車”還是步行機

后漢三國時期，輪車技術(shù)在我國已相當成熟；雙轅車、獨輪車已經(jīng)被廣泛應(yīng)用.如果諸葛亮的“木牛”“流馬”是帶輪的車就不是創(chuàng)新，不會被史學(xué)家記錄.我們見到的我國古代的車有獨輪和雙輪兩種.因為古代的載重車“輪”和“軸”是一體的(20世紀初還被廣泛使用)，雙輪車轉(zhuǎn)向很困難，四輪車更是不可思議.另外，使用過小推車的人都知道，推車上坡時雖然費力，但幾個人合作可以拉拽行走.下坡時靠人力拉拽很難控制載重車的速度.難以想象一個獨輪車或四輪車裝了幾百斤軍糧行駛在秦嶺的棧道上，“上山下嶺，各盡其便”.再者，帶輪的車“載多行快”，一天走五十里不在話下，不可能是“載多行少”.綜上所述，“木牛”“流馬”不應(yīng)是帶輪的運載機械，而是我們所不知道的一種省力機械.做出一個新的更省力的運載機械是復(fù)原“木牛”“流馬”的關(guān)鍵.

有人這樣描述秦嶺棧道：“古代的棧道并不陡峻.原來古代人開通褒斜棧道是非常聰明的.他們選擇了在秦嶺山中最緩的一條道路，不知不覺就上了山，然后不費勁就下去了，很像現(xiàn)在的盤山公路.”擺動式步行機正適用于這類道路.“載多而行少”， “宜可大用，不可小使”.它很可能與諸葛亮的運行原理相同.

3 對“木牛”“流馬”的理解

(1)對“木牛”“流馬”結(jié)構(gòu)解讀

一腳四足——有一個(對)活動牛腿(腳)，其他不動的腿不算數(shù);四只腳(足).

頭入領(lǐng)中——彎曲的牛頭“長”在后面的車廂中，沒有脖子.牛頭的作用除裝飾外還可掩藏制動機關(guān).

舌著于腹——舌頭固定在“腹”上.如果照“造木牛流馬法”理解，舌頭應(yīng)該是一個掛鉤，用于拴牛鞅,如圖3.

圖3 “木牛”“流馬”中的牛舌

如果它的功能如《三國演義》所描述的是控制手柄，如筆者制作的步行機，舌頭是固定在腹中連桿上的，則輔助部件有與車軸相連的牛舌連桿.活動腿腳與車軸、牛舌、連桿固定在一起，運行時一起擺動.牛舌實際上是一個掛鉤.當扭轉(zhuǎn)牛舌掛在車廂前端的橫杠上，整車不能再走動.這一功能是按《三國演義》中的描述做的，實際意義不大.

載多而行少，宜可大用，不可小使——與當時普遍使用的運載車輛相比載重量大，但行走慢.滿載使用比空車使用更好.為了證明擺動式步行機比帶輪的車省力，同時也是為了證明其實用性，我們做了一個與現(xiàn)代小推車差不多大小的步行機，裝載150多公斤，一個人很容易驅(qū)動.如果不是考慮車子本身的承重，可以裝載更多.

曲者為牛頭——牛頭是彎曲的，可能僅是一個裝飾.

雙者為牛腳——牛腿是一對.

橫者為牛領(lǐng)——車廂前部有一個橫杠稱為牛領(lǐng)，其功能有可能是輔助駕馭.

轉(zhuǎn)者為牛足——牛足的底部是彎曲的弧形.

垂者為牛舌——牛舌的安裝方向向下.

曲者為牛肋——應(yīng)該是車廂兩旁的護欄，主要的承重部件(模型是由車廂板代替).

立者為牛角——牛角向上，可能是控制小車轉(zhuǎn)向的操縱手柄，也可能只有裝飾作用.

攝者為牛鞦軸——車轅末端的小立柱.用于拉車或是控制車轉(zhuǎn)彎.

牛仰雙轅——“木牛”“流馬”走路的形態(tài)，一抬頭(車擺起來)車就走起來.

人行六尺，牛行四步——這是“木牛”“流馬”走路的步子大小；六尺約1.5 m.

載一歲糧，日行二十里，而人不大勞——描述 “木牛”“流馬”的功能.載一歲糧應(yīng)該是一個大概的數(shù)，在250～300 kg左右，容積在0.4 m3.

(2)流馬尺寸解讀

“肋”及各孔位置,如圖4,圖5.

圖4 “肋”的各孔位置

圖5 “木牛”“流馬”中“肋”的示意圖

形制如象，徑面四寸三分.孔徑中三腳杠——孔徑中是說雙肩榫，三腳杠是說每對腿上有三根橕子.版方囊二枚——前后兩個方形箱子，可以調(diào)節(jié)重心，這是自動行駛的關(guān)鍵.筆者的模型中沒有做成兩個，只是分成了前后兩部分，這樣結(jié)構(gòu)才合理.文獻中給的“方囊”尺寸是其內(nèi)徑，換算(1尺=24.2厘米)成現(xiàn)代的尺寸合0.1 m3,能裝糧食150市斤左右，與兩個“二斛三斗”差不多.

靬長四寸，徑面四寸三分——這塊手掌大小的皮子，像是軸上的墊，或綁在車兩端的手墊.

圖6 制作的“流馬”模型

關(guān)于“流馬”的制作，我們用10 cm為一尺制作模型，如圖6.完全按照文獻尺寸制作.整體也做成不倒翁.與“木牛”的差別主要是前腿活動，走路步子更大，走得更快.后軸偏中心后面，這樣便于上坡行走.下坡時加了“后載克”這個“平衡物”，調(diào)節(jié)合適也能自動行走.