以小窺大

當我們從技術史的視角欣賞北宋畫家張擇端的《清明上河圖》時，能發現哪些有趣的細節呢？

框架鋸——省料小能手

在畫面的一個十字路口附近一棵大樹旁，修理鋪的兩個伙計一個跨在長凳上刨木，一個正在用木棰敲打置于地上的車輪輪輞（車輪外周）。在長凳前端的地上，可以清晰地看到一把框架鋸。

框架鋸是一種“工”字形鋸。“工”字形的木框一側安裝鋸條，另一側用繩帶連接起來，然后把木棍一端插到繩帶中間絞幾下，另一端搭到“工”字形木框的中柱上，從而把鋸條繃緊。

框架鋸（供圖/ 史曉雷）

《清明上河圖》中出現的這把鋸，是中國最早的框架鋸形象，說明當時已被百姓普遍使用。在框架鋸出現之前，鋸木工具有手鋸和弓形鋸，這兩種鋸由于結構的特點，無法勝任大型木料的縱向加工。框架鋸的出現，是中國古代木工技術發展史上的重大突破，不但使大型板材的加工簡單易行，還能節省許多木料，提高木材利用率。

平衡舵——省力小幫手

《清明上河圖》中的船舵從形態上看屬于平衡舵。平衡舵的舵桿軸線后移，使得一部分舵葉位于舵軸的前側。舵靠自身轉動推動水，水對舵葉產生反作用力，從而改變船只航行方向。而平衡舵因其舵軸兩側均有舵葉，所以轉動起來更省力。而且，汴河船只上的舵不但是平衡舵，還是升降舵。從船只尾部與舵葉之間懸吊連接的繩索可知，舵可以升降。那么當船只行駛到淺水區時，把舵升起來，就能避免觸底損壞。

?明代古籍《瑞世良英》中的轆轤汲水圖? （供圖/史曉雷）

隱蔽而重要的小工具——轆轤

畫中還有一件更不起眼的提水器具——轆轤。轆轤在畫面上很隱蔽，輕易不會被發現。在整幅畫面靠右側的上端人群旁邊有片田地，田地中間有一口水井，水井上架設了一件轆轤。《清明上河圖》中的這件轆轤表明當時轆轤已經普遍被人們應用在生活中，具有重要的歷史意義。

《清明上河圖》中的轆轤位置隱蔽，很難找到（供圖/ 史曉雷）

轆轤是一種利用輪軸原理的省力機械，在北宋之前廣泛使用的汲水工具有桔槔和滑輪。桔槔和滑輪使用的歷史非常漫長，因為在許多漢代出土文物中都能看到它們的身影，可知在漢代已經被人們普遍使用。桔槔就是一根杠桿，一端捆縛石頭或別的重物，一端懸掛汲水用具（比如木桶），這樣當從井中向上提水時就會省力。滑輪本質上雖然并不省力，但改變了力的方向，汲水者站著就可以完成操作，減輕了勞動強度。自從轆轤發明和使用之后，滑輪的使用場景就明顯少了。

《清明上河圖》中的汴河船只可以明顯看到平衡舵（供圖/史曉雷）

《清明上河圖》中像這樣可以“以小窺大”的細節還有許多。比如汴河上的虹橋不設墩柱，以巨木伸臂疊架，結構輕盈，是中國最早的木拱懸臂橋樣式;再比如街道上各種形式的車輛，牛車、驢車、獨輪車等，車輛結構和駕駛方式各具形態，為考證當時的交通工具提供了形象資料;畫中還有兩處出現了桿秤的身影，為考察中國古代度量衡發展史提供了依據。除了帶給大家藝術審美上的愉悅，它還像一座知識寶庫，通過許多不起眼的畫面細節，反映了那個時代的物質文明和技術特色，留待大家去探尋、去挖掘。

知識鏈接

轆轤為什么可以省力氣

轆轤原理示意圖（繪圖/ 史曉雷）

G為水桶的重量，H為轆轤軸的半徑，F為手搖柄處所用的力（即提水的力），L為用力點到轆轤軸中心的距離。據杠桿原理：FL=GH，因此F=GH/L，可見若L為H的兩倍，那么提升水桶所用的力就為水桶重量的一半。