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中世紀傑出的機械工程師

中世紀傑出的機械工程師

今天,很多工業已從人手操作變為自動操作,尤其是一些常規或重複的工作。可預先設定程式的自動機械是在什麼時候發明的呢?是在幾個世紀前的歐洲工業革命時期嗎?也許你沒想過,自動機械原來是在早得多的時期發明的。

公元8至13世紀是伊斯蘭科學發展的黃金時代。在這個時代的早期,中東的學者把一些跟科學和哲學有關的希臘著作譯成阿拉伯語。這些著作來自阿基米德、亞里士多德、克特西比烏斯、亞歷山大的希羅以及拜占廷的斐洛。 *伊斯蘭帝國(領土從西班牙跨越北非,直到中東的阿富汗)的工程師,就是基於這些知識和其他參考資料去研製自動機械的。

科技歷史家唐納德·希爾說,這些機械「可以不停地自動操作幾小時、幾天,甚至更長的時間」。怎樣做到這點呢?工程師發明了有效的操控裝置,使機械可以自動操作。這些機械利用從較高位置往下流的水作為能源;配有改變水流方向的自動開關閥門;還有反饋系統以及簡單的安全裝置。請看一些例子:

創意無窮的巴努·穆薩

巴努·穆薩是三兄弟的總稱,這幾兄弟生於9世紀的巴格達。這個名字在阿拉伯語的意思是「穆薩的兒子」。他們根據前輩的著作研製出一百多件機械,這些前輩包括希臘學者斐洛和希羅,以及來自中國、印度和波斯的工程師。據科學作家伊赫桑·馬蘇德說,他們研製的機械包括:可以在特定時間內改變噴射方向的水泉、外貌好看的時鐘,以及利用浮體、閥門和虹吸管的裝置來操作的飲料容器,這種容器不但可以自動送上飲料,之後還可以自動補充。科學歷史家吉姆·哈利利說,穆薩的兒子也按實物大小造了一個機器人——「茶姑娘」。「茶姑娘」既可以端茶,也可以吹笛子。這個機器人「很可能是第一個可預先設定程式的自動機械」。

這些自動機械的操作原理跟現代的機械大同小異。科學作家伊赫桑·馬蘇德說:「很多操作原理都一樣,不同的是,以前的機械是利用水壓來操作的,而現代機械則利用電力來操作。」

 「機械學之父」——賈扎里

1206年,賈扎里完成了所有作品,後世的人把這些作品編譯成《機械藝術的理論和實踐綱要》。這本書對機械設計作了深入的描述。賈扎里研製的機械比巴努·穆薩兄弟的要先進得多。他的圖解和所作的描述非常詳細,現代的工程師甚至可以根據這些描述來複製機械。

書中也談及水鐘、蠟燭鐘、音樂盒、抽水機和泵。這個泵利用水車滾動所產生的大能量使活塞前後移動,達到泵水的效果。歷史家發現,早在西方國家發明類似的機械之前三百年,賈扎里就研製出這樣的水力泵了。

賈扎里也製造外貌有趣而實用的時鐘。上圖的複製時鐘被放置在迪拜的一個商場裡。這個時鐘是怎樣操作的呢?大象的肚子裡有個水池,水池上浮著一個帶孔的盤。盤子注滿了水就會往下沉,這時大象背上的「城堡」所掉出來的繩子和小球就會引發一連串動作,這個過程持續半個小時。之後,盤子就會自動浮起,重複同樣的動作。這個時鐘和其他自動機械為賈扎里贏得了「機械學之父」的稱號。

這些機械的發明顯示,人類真是創意無窮!這些有趣的發明確實讓我們看出,在這個誇耀現代科技的年代,我們也不該忘記古代那些充滿才智的先祖。

^ 3段 關於阿拉伯學者翻譯的著作,請看《警醒!》2012年2月刊「阿拉伯語——昔日學者的語言」這篇文章。

泵:© Gianni Dagli Orti/The Art Archive at Art Resource, NY; 鐘:© The Metropolitan Museum of Art/Art Resource, NY