第十七章 古代科學技術成就
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開始利用自然銅，公元前4000年時開始進入青銅時代，公元前1200年左右開始進入鐵器時代；愛琴海地區大約在公元前3300年時開始進入青銅時代，公元前1000年左右開始進入鐵器時代；印度大約在公元前2500年時開始進入青銅時代，公元前800年左右開始進入鐵器時代；而中國是在公元前1500年左右開始進入青銅時代，公元前500年左右開始進入鐵器時代的。
但是，由于中國在冶鑄技術方面的發明和創新，使中國的冶金業很快就後來居上，躍升于世界的前列，并為中國古代文明的高度發達奠定了堅實的物質基礎。
從這裡我們可以看到一個技術進步帶動生産發展，并進而促進社會文明進步的典型範例。
中國冶金史上的一個最突出的特點，是鑄造技術占有重要的地位，以至于鑄造既作為成形工藝而存在，又成為冶煉工序中的一個組成部分，達到了“冶”與“鑄”密不可分的地步。
因此在古代文獻中往往是冶鑄并稱，并對中國文化産生了深刻的影響。
如常用詞彙“模範”、“範圍”、“陶冶”、“就範”等，都是由冶鑄技術衍生而來的。
這種冶與鑄密不可分的冶金傳統，是古代世界上其他國家和地區所無法比拟的。
在煉銅中的另一項重要成就是濕法煉銅，也叫膽銅法。
這是利用煉丹家所發現的鐵對銅離子的置換反應，進行冶銅的方法。
其工藝過程是把硫酸銅或碳酸銅（古稱曾青、膽礬、石膽等）溶于水，使成膽水，然後投鐵塊于溶液中，因鐵的化學性能比銅活潑，鐵離子會置換出銅來。
這是世界上最早的濕法冶金，宋代已用此法進行大規模的煉銅生産。
青銅鑄造技術的高度發展，對中國的鋼鐵冶煉産生了巨大的影響。
中國在使用鐵的初期，就很快産生了生鐵的冶鑄工藝。
生鐵的熔點低，便于澆鑄、連續加工成形和大量生産，從而促使了中國鋼鐵冶鑄業迅速發展，躍居世界鋼鐵生産的領先地位。
而西方早期主要是煉制塊煉鐵，通過鍛打成形，其生産效率遠低于中國的生鐵冶鑄，直到14世紀歐洲方開始采用生鐵冶鑄工藝。
由于生鐵含碳量高，雖硬但脆，不耐碰擊，易毀壞，為改進生鐵的性能，中國古代發明了一系列的生鐵加工技術。
其中，首先是戰國時期問世的鑄鐵柔化術。
該項技術又分為兩類：一類是在氧化氣氛下對生鐵進行脫碳熱處理，使成白心韌性鑄鐵；一類是在中性或弱氧化氣氛下，對生鐵進行石墨化熱處理，使成黑心韌性鑄鐵。
而在西方，白心韌性鑄鐵的生産技術1722年方由法國人首次記述，黑心韌性鑄鐵是1831年才在美國問世的。
到漢代，鑄鐵柔化術又有新的突破，形成了鑄鐵脫碳鋼的生産工藝，可以由生鐵經熱處理直接生産低、中、高碳的各種鋼材，中國從此成為世界上的先進鋼鐵生産國。
其産品亦随着中外交通貿易的發展，輸運到周圍各國以及中亞、西亞和阿拉伯一帶。
另一傑出的生鐵加工技術是炒鋼，它是中國古代由生鐵變成鋼或熟鐵的主要方法，大約發明于西漢後期。
其法是把生鐵加熱成液态或半液态，并不斷攪拌，使生鐵中的碳分和雜質不斷氧化，從而得到鋼或熟鐵。
河南鞏縣鐵生溝和南陽瓦房莊漢代冶鐵遺址，都提供了漢代應用炒鋼工藝的實物證據。
東漢時成書的《太平經》中也說：“有急乃後使工師擊治石，求其中鐵，燒冶之使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪耶。
”“莫邪”乃古代寶劍之稱。
這段文字雖失之疏簡，但不難看出，它叙述的是由礦石冶煉得到生鐵，再由生鐵水經過炒煉，鍛打成器的工藝過程。
炒鋼工藝操作簡便，原料易得，可以連續大規模生産，效率高，所得鋼材或熟鐵的質量高，對中國古代鋼鐵生産和社會發展都有重要的意義。
類似的技術，在歐洲直至18世紀中葉方由英國人發明。
中國古代的煉鋼技術主要是百煉鋼。
自從西晉劉琨寫下“何意百煉鋼，化為繞指柔”［37］這一脍炙人口的詩句後，“千錘百煉”、“百煉成鋼”便成為人們常用的成語。
百煉鋼肇始于西漢早期的塊煉滲碳鋼，其後不斷增加鍛打次數而成定型的加工工藝。
到東漢、三國時，百煉鋼工藝已相當成熟。
上引《太平經》中的“萬鍛之，乃成莫邪耶”，即是其生動的寫照。
曹操曾令工師制作“百辟利器”［38］，曹丕的《典論·劍銘》中說：“選茲良金（指鐵），命彼國工，精而煉之，至于百辟”。
劉備曾令“蒲元造刀五千口，皆連環，及刃口刻七十二涑。
”［39］《古今注·輿服》亦說：“吳大帝有寶劍三，……一曰百煉，二曰青犢，三曰漏景。
”後世這一工藝一直被繼承，并不斷得到發展。
創始于魏晉南北朝時期的灌鋼技術，是中國冶金史上的一項獨創性發明。
陶弘景說：“鋼鐵是雜煉生柔作刀鐮者”［40］，北齊的綦母懷文“造宿鐵刀，其法燒生鐵精以重柔铤，數宿則成剛”［41］，說的就是灌鋼技術。
灌鋼的工藝過程大緻為，将熔化的生鐵與熟鐵合煉，生鐵中的碳分會向熟鐵中擴散，并趨于均勻分布，且可去除部分雜質，而成優質鋼材。
灌鋼技術在宋以後不斷被改進，減少了灌煉次數，以至一次煉成。
沈括《夢溪筆談》卷三說：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團鋼’，亦謂之‘灌鋼’。
”并說“二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵”，正反映了灌煉次數的減少。
其中把柔鐵屈盤起來是為了增加生熟鐵的接觸面，提高灌鋼的效率，并促使碳分分布更均勻；封泥則可以促進造渣，去除雜質，并起保護作用。
明代灌鋼技術又進一步發展，據《天工開物》卷十四記載，已把柔鐵屈盤改為薄熟鐵片，進一步增加了生熟鐵的接觸面，加速“生熟相和，煉成則鋼”的進程，泥封亦改為草泥混封。
灌鋼又稱“抹鋼”、“蘇鋼”，其工藝自清至近代仍很盛行。
在坩埚煉鋼法發明之前，灌鋼法是一種最先進的煉鋼技術。
銅、鐵外，中國古代冶煉和使用的金屬還有金、銀、汞、鉛、錫、鋅等，其中鋅的煉制是中國首先發明的。
中國在先秦的青銅中已把鋅作為伴生礦加入銅合金中，從漢代至元代更是有意識地把鋅的氧化物“爐甘石”加入化銅爐中，以生産鋅為主要合金元素的銅合金黃銅。
明代時，則開始了大規模地用爐甘石做原料提煉金屬鋅。
從16世紀起，中國的鋅便不斷傳入歐洲。
歐洲到17世紀才開始煉鋅，其工藝也是源自于中國。
第九節 舉世矚目的機械發明 中國古代在機械方面的創造發明，亦是中國文化史上璀璨光輝的一個組成部分。
在風力、水力、熱力機械及齒輪系傳動等各機械方面，中國古代都有不少創造發明，為人類文明做出了極有價值的貢獻。
關于農業機械、天文儀器、紡織機械、印刷機械、交通機械、軍事機械等方面的成就，已在各有關章節述及，這裡僅介紹其他方面的幾個突出成就，以見中國古代機械發明之一斑。
指南車 又稱司南車，相傳為黃帝所作，亦有說周公所作，實際上大約是西漢問世。
《西京雜記》記載有：“司南車，駕四，中道。
”東漢的張衡、三國時魏國的馬鈞都曾造過指南車，其後曆代史書差不多都有指南車的記載。
如《晉書·輿服志》說：“司南車，一名指南車，駕四馬，其下制如樓，三級；四角金龍銜羽葆；刻木為仙人，衣羽衣，立車上，車雖回運而手常南指。
”《宋書·禮志五》說：“其制如鼓車，設木人于車上，舉手指南。
車雖回轉，所指不移。
”《南齊書·祖沖之傳》說：“沖之改造（指南車之）銅機，圓轉不窮而司方如一。
”但是，這些記載都過于簡略，對其構造、原理都未述及，而且各代所造之指南車都很快流失。
也即是說，各代都是在無資料記載和實物的情況下重新制造。
隻是到宋代的史籍才對燕肅和吳德仁制造的指南車有較詳細的記述。
燕肅曾任宋仁宗時的工部郎中，他于天聖五年（1027）在“……至國朝，不聞得其制”［42］的情況下，“創意成之”，造了一部指南車。
吳德仁曾任宋徽宗時的内省侍，他于大觀元年（1107）對燕肅所造之指南車進行了改進。
記裡鼓車 即利用車輪的轉動距離而自動報告車行裡程的車子，其原理和作用類似于現汽車上的計程表。
關于記裡鼓車的最早文字記載亦是在《西京雜記》中，其雲“記道車，駕四，中道”。
其後各代史書亦都有記述，《晉書·輿服志》雲：“記裡鼓車，駕四，形制如司南，其中有木人執槌向鼓，行一裡則打一槌”；《宋書·禮五》雲：“（記裡車）制如指南，其上有鼓，車行一裡，木人辄擊一槌”；五代馬缟所注的《中華古今注》亦曰：“記裡鼓車，所以識道裡也，謂之大章車。
起于西京，亦曰記裡車。
車上有二層，皆有木人焉。
行一裡下一層擊鼓；行十裡上一層擊鐘。
”但如指南車的命運一樣，記裡鼓車也是每次造後即很快失傳，記載也是過于簡略。
《宋史·輿服一》記有天聖五年内侍盧道隆和大觀元年吳德仁所造的記裡鼓車，對車子的形制、大小、齒輪傳動結構等都有較詳細的記載。
其制為獨轅雙輪車，車箱分上下兩層，下層有木人執槌司鼓，上層有木人執槌司镯（或钲）。
車箱裡設置有一套減速齒輪系，并分别與上下兩木人相連。
當車子每行走一裡時，控制下層木人的齒輪轉動一周，木人擊鼓一次；當車子每行走十裡時，控制上層木人的齒輪轉動一周，木人擊镯（或钲）一次，從而達到報告行程裡數的效果。
水轉百戲 三國時馬鈞所創制。
當時，有人送給魏明帝一木制玩具，上有百戲的造型，形象優美，制作精巧，但卻是靜止固定的，不會活動。
馬鈞便對之進行改制，他用木料做了一個大原動輪，平放于地上，用水力驅動，原動輪便會帶動戲中的各種造像活動起來。
“設為女樂舞象，至令木人擊鼓吹蕭；作山嶽，使木人跳丸擲劍，緣倒立，出入自在；百官行署，舂磨鬥雞，變巧百端。
”［43］“水轉百戲”的具體構造現已無從得知，但從其能使各種戲中的造型活動，可推斷其内部一定運用有一套複雜的齒輪系以及凸輪、連杆等傳動機構。
水轉百戲所達到的機械水平，即使在今天看來也是令人驚歎的。
指南車，記裡鼓車，水轉百戲，唐、宋、元時的水運天文儀器，明代的五輪沙漏，以至各種農用的水轉連磨等等，均結構複雜，構思靈巧，反映了中國古代已經對齒輪系的傳動原理有着相當深刻的認識，也體現了中國古代高超的設計思想和創造才能。
地動儀 鼓風機械 在金屬冶煉中，為了使燃料充分燃燒，以提高爐溫，一般都裝設有鼓風機械。
最早的鼓風器稱為橐，是一種皮囊。
把多個橐排在一起稱排橐，用馬力、人力、水力推動就稱馬排、人排、水排。
水排是東漢時南陽太守杜詩于公元31年發明的，用于鼓鑄農器，收到了“用力少，見功多，百姓便之”［46］的效果。
三國時韓暨在魏國官營冶鐵作坊進行推廣，以代替馬排、人排。
由于鼓風器何時由皮橐發展為風扇，現尚不清楚，故杜詩、韓暨的水排是用皮橐或風扇，結構如何，不得而知，但至遲在北宋時，木風扇已取代皮橐。
北宋的《武經總要》中的行爐，元代王祯《農書》中的水排，都用的是水風扇。
書中的水排圖，有立輪式和卧輪式兩種，是用水作動力推動輪子旋轉，進而拉推風扇以鼓風，應用的是通過輪軸、拉杆，或者傳動帶，把圓周運動改變為直線往複運動的機械原理。
中國在鼓風技術方面最重要的發明，是活塞式風箱。
活塞式風箱可能出現于唐代或宋代。
公元1280年印制的《演禽鬥數三世相書》中，刊載有一幅世界上最古老的雙動式活塞風箱圖，相傳該書是唐初袁天罡所撰著的，宋代初次刊行。
明代《天工開物》中所載的活塞式風箱，與此類似。
活塞式風箱正逆行程都作有用功，每行程中一端排氣鼓風，另一端同時吸取等量空氣，因而能提供連續風流，提高鼓風效率，是鼓風技術上的重大進步。
歐洲直至公元1716年方發明了類似的雙動往複式水泵，為後來的活塞式機械打開了道路。
走馬燈 大約發明于唐代。
唐時的“影燈”可能即是走馬燈，宋代稱馬騎燈。
《全唐詩》崔液《上元夜六首》之二：“神燈佛火百輪張，刻像圖形七寶裝。
影裡如聞金口說，空中似散玉毫光”；宋範成大《石湖居士詩集》卷二十三《上元紀吳中節物俳諧體三十二韻》的“轉影騎縱橫”，生動地為人們描繪了走馬燈的形象。
走馬燈的構造是在一根立軸上部橫裝一個斜翼系統和葉輪，立軸下端附近則裝一盞燈或一支燭。
燈（或燭）點燃後，上方空氣受熱膨脹，密度降低，熱空氣即上升，而冷空氣由下方進入補充，産生空氣對流，從而推動葉輪旋轉，并帶動與立軸相連的各種圖像轉動。
走馬燈的制作原理，與現代燃氣機相一緻，可稱之為燃氣機的始祖。
遺憾的是，中國古代一直把其作為玩物，沒有能進一步加以研究，使之走向實際應用。
歐洲在公元1550年發明了類似的燃氣輪，用于烤肉，以後随着工業革命的浪潮，很快得到發展，在工業生産中被廣泛地應用。
第十節 古代知識分子與科學 科學是腦力勞動的産物，因此科學的發展與知識分子的狀态之間有着密切的關系。
知識分子在中國古代被稱為士。
先秦時就有士農工商四民之說，《漢書·食貨志》說：“士、農、工、商，四民有業。
學以居位曰士”。
也就是說，士是四民之首，是以學識取得地位的。
《說文解字》說：“士，事也”。
《白虎通》也說：“士者事也，任事之稱也”。
“傳曰：通古今，辯然不，謂士。
”《說文解字》又雲：“數始于一終于十，（士）從一從十，孔子曰：‘推十合一為士’。
”段注雲：“數始一終十，學者由博返約，故雲推十合一。
博學、審問、慎思、明辯為行，惟以求其至是也，若一貫之，則聖人之極緻矣。
”鄭也說過：“仕（通士）之言事也”，“引伸之，凡能事其事者稱
但是，由于中國在冶鑄技術方面的發明和創新，使中國的冶金業很快就後來居上，躍升于世界的前列，并為中國古代文明的高度發達奠定了堅實的物質基礎。
從這裡我們可以看到一個技術進步帶動生産發展，并進而促進社會文明進步的典型範例。
中國冶金史上的一個最突出的特點，是鑄造技術占有重要的地位，以至于鑄造既作為成形工藝而存在，又成為冶煉工序中的一個組成部分，達到了“冶”與“鑄”密不可分的地步。
因此在古代文獻中往往是冶鑄并稱，并對中國文化産生了深刻的影響。
如常用詞彙“模範”、“範圍”、“陶冶”、“就範”等，都是由冶鑄技術衍生而來的。
這種冶與鑄密不可分的冶金傳統，是古代世界上其他國家和地區所無法比拟的。
在煉銅中的另一項重要成就是濕法煉銅，也叫膽銅法。
這是利用煉丹家所發現的鐵對銅離子的置換反應，進行冶銅的方法。
其工藝過程是把硫酸銅或碳酸銅（古稱曾青、膽礬、石膽等）溶于水，使成膽水，然後投鐵塊于溶液中，因鐵的化學性能比銅活潑，鐵離子會置換出銅來。
這是世界上最早的濕法冶金，宋代已用此法進行大規模的煉銅生産。
青銅鑄造技術的高度發展，對中國的鋼鐵冶煉産生了巨大的影響。
中國在使用鐵的初期，就很快産生了生鐵的冶鑄工藝。
生鐵的熔點低，便于澆鑄、連續加工成形和大量生産，從而促使了中國鋼鐵冶鑄業迅速發展，躍居世界鋼鐵生産的領先地位。
而西方早期主要是煉制塊煉鐵，通過鍛打成形，其生産效率遠低于中國的生鐵冶鑄，直到14世紀歐洲方開始采用生鐵冶鑄工藝。
由于生鐵含碳量高，雖硬但脆，不耐碰擊，易毀壞，為改進生鐵的性能，中國古代發明了一系列的生鐵加工技術。
其中，首先是戰國時期問世的鑄鐵柔化術。
該項技術又分為兩類：一類是在氧化氣氛下對生鐵進行脫碳熱處理，使成白心韌性鑄鐵；一類是在中性或弱氧化氣氛下，對生鐵進行石墨化熱處理，使成黑心韌性鑄鐵。
而在西方，白心韌性鑄鐵的生産技術1722年方由法國人首次記述，黑心韌性鑄鐵是1831年才在美國問世的。
到漢代，鑄鐵柔化術又有新的突破，形成了鑄鐵脫碳鋼的生産工藝，可以由生鐵經熱處理直接生産低、中、高碳的各種鋼材，中國從此成為世界上的先進鋼鐵生産國。
其産品亦随着中外交通貿易的發展，輸運到周圍各國以及中亞、西亞和阿拉伯一帶。
另一傑出的生鐵加工技術是炒鋼，它是中國古代由生鐵變成鋼或熟鐵的主要方法，大約發明于西漢後期。
其法是把生鐵加熱成液态或半液态，并不斷攪拌，使生鐵中的碳分和雜質不斷氧化，從而得到鋼或熟鐵。
河南鞏縣鐵生溝和南陽瓦房莊漢代冶鐵遺址，都提供了漢代應用炒鋼工藝的實物證據。
東漢時成書的《太平經》中也說：“有急乃後使工師擊治石，求其中鐵，燒冶之使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪耶。
”“莫邪”乃古代寶劍之稱。
這段文字雖失之疏簡，但不難看出，它叙述的是由礦石冶煉得到生鐵，再由生鐵水經過炒煉，鍛打成器的工藝過程。
炒鋼工藝操作簡便，原料易得，可以連續大規模生産，效率高，所得鋼材或熟鐵的質量高，對中國古代鋼鐵生産和社會發展都有重要的意義。
類似的技術，在歐洲直至18世紀中葉方由英國人發明。
中國古代的煉鋼技術主要是百煉鋼。
自從西晉劉琨寫下“何意百煉鋼，化為繞指柔”［37］這一脍炙人口的詩句後，“千錘百煉”、“百煉成鋼”便成為人們常用的成語。
百煉鋼肇始于西漢早期的塊煉滲碳鋼，其後不斷增加鍛打次數而成定型的加工工藝。
到東漢、三國時，百煉鋼工藝已相當成熟。
上引《太平經》中的“萬鍛之，乃成莫邪耶”，即是其生動的寫照。
曹操曾令工師制作“百辟利器”［38］，曹丕的《典論·劍銘》中說：“選茲良金（指鐵），命彼國工，精而煉之，至于百辟”。
劉備曾令“蒲元造刀五千口，皆連環，及刃口刻七十二涑。
”［39］《古今注·輿服》亦說：“吳大帝有寶劍三，……一曰百煉，二曰青犢，三曰漏景。
”後世這一工藝一直被繼承，并不斷得到發展。
創始于魏晉南北朝時期的灌鋼技術，是中國冶金史上的一項獨創性發明。
陶弘景說：“鋼鐵是雜煉生柔作刀鐮者”［40］，北齊的綦母懷文“造宿鐵刀，其法燒生鐵精以重柔铤，數宿則成剛”［41］，說的就是灌鋼技術。
灌鋼的工藝過程大緻為，将熔化的生鐵與熟鐵合煉，生鐵中的碳分會向熟鐵中擴散，并趨于均勻分布，且可去除部分雜質，而成優質鋼材。
灌鋼技術在宋以後不斷被改進，減少了灌煉次數，以至一次煉成。
沈括《夢溪筆談》卷三說：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團鋼’，亦謂之‘灌鋼’。
”并說“二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵”，正反映了灌煉次數的減少。
其中把柔鐵屈盤起來是為了增加生熟鐵的接觸面，提高灌鋼的效率，并促使碳分分布更均勻；封泥則可以促進造渣，去除雜質，并起保護作用。
明代灌鋼技術又進一步發展，據《天工開物》卷十四記載，已把柔鐵屈盤改為薄熟鐵片，進一步增加了生熟鐵的接觸面，加速“生熟相和，煉成則鋼”的進程，泥封亦改為草泥混封。
灌鋼又稱“抹鋼”、“蘇鋼”，其工藝自清至近代仍很盛行。
在坩埚煉鋼法發明之前，灌鋼法是一種最先進的煉鋼技術。
銅、鐵外，中國古代冶煉和使用的金屬還有金、銀、汞、鉛、錫、鋅等，其中鋅的煉制是中國首先發明的。
中國在先秦的青銅中已把鋅作為伴生礦加入銅合金中，從漢代至元代更是有意識地把鋅的氧化物“爐甘石”加入化銅爐中，以生産鋅為主要合金元素的銅合金黃銅。
明代時，則開始了大規模地用爐甘石做原料提煉金屬鋅。
從16世紀起，中國的鋅便不斷傳入歐洲。
歐洲到17世紀才開始煉鋅，其工藝也是源自于中國。
第九節 舉世矚目的機械發明 中國古代在機械方面的創造發明，亦是中國文化史上璀璨光輝的一個組成部分。
在風力、水力、熱力機械及齒輪系傳動等各機械方面，中國古代都有不少創造發明，為人類文明做出了極有價值的貢獻。
關于農業機械、天文儀器、紡織機械、印刷機械、交通機械、軍事機械等方面的成就，已在各有關章節述及，這裡僅介紹其他方面的幾個突出成就，以見中國古代機械發明之一斑。
指南車 又稱司南車，相傳為黃帝所作，亦有說周公所作，實際上大約是西漢問世。
《西京雜記》記載有：“司南車，駕四，中道。
”東漢的張衡、三國時魏國的馬鈞都曾造過指南車，其後曆代史書差不多都有指南車的記載。
如《晉書·輿服志》說：“司南車，一名指南車，駕四馬，其下制如樓，三級；四角金龍銜羽葆；刻木為仙人，衣羽衣，立車上，車雖回運而手常南指。
”《宋書·禮志五》說：“其制如鼓車，設木人于車上，舉手指南。
車雖回轉，所指不移。
”《南齊書·祖沖之傳》說：“沖之改造（指南車之）銅機，圓轉不窮而司方如一。
”但是，這些記載都過于簡略，對其構造、原理都未述及，而且各代所造之指南車都很快流失。
也即是說，各代都是在無資料記載和實物的情況下重新制造。
隻是到宋代的史籍才對燕肅和吳德仁制造的指南車有較詳細的記述。
燕肅曾任宋仁宗時的工部郎中，他于天聖五年（1027）在“……至國朝，不聞得其制”［42］的情況下，“創意成之”，造了一部指南車。
吳德仁曾任宋徽宗時的内省侍，他于大觀元年（1107）對燕肅所造之指南車進行了改進。
記裡鼓車 即利用車輪的轉動距離而自動報告車行裡程的車子，其原理和作用類似于現汽車上的計程表。
關于記裡鼓車的最早文字記載亦是在《西京雜記》中，其雲“記道車，駕四，中道”。
其後各代史書亦都有記述，《晉書·輿服志》雲：“記裡鼓車，駕四，形制如司南，其中有木人執槌向鼓，行一裡則打一槌”；《宋書·禮五》雲：“（記裡車）制如指南，其上有鼓，車行一裡，木人辄擊一槌”；五代馬缟所注的《中華古今注》亦曰：“記裡鼓車，所以識道裡也，謂之大章車。
起于西京，亦曰記裡車。
車上有二層，皆有木人焉。
行一裡下一層擊鼓；行十裡上一層擊鐘。
”但如指南車的命運一樣，記裡鼓車也是每次造後即很快失傳，記載也是過于簡略。
《宋史·輿服一》記有天聖五年内侍盧道隆和大觀元年吳德仁所造的記裡鼓車，對車子的形制、大小、齒輪傳動結構等都有較詳細的記載。
其制為獨轅雙輪車，車箱分上下兩層，下層有木人執槌司鼓，上層有木人執槌司镯（或钲）。
車箱裡設置有一套減速齒輪系，并分别與上下兩木人相連。
當車子每行走一裡時，控制下層木人的齒輪轉動一周，木人擊鼓一次；當車子每行走十裡時，控制上層木人的齒輪轉動一周，木人擊镯（或钲）一次，從而達到報告行程裡數的效果。
水轉百戲 三國時馬鈞所創制。
當時，有人送給魏明帝一木制玩具，上有百戲的造型，形象優美，制作精巧，但卻是靜止固定的，不會活動。
馬鈞便對之進行改制，他用木料做了一個大原動輪，平放于地上，用水力驅動，原動輪便會帶動戲中的各種造像活動起來。
“設為女樂舞象，至令木人擊鼓吹蕭；作山嶽，使木人跳丸擲劍，緣倒立，出入自在；百官行署，舂磨鬥雞，變巧百端。
”［43］“水轉百戲”的具體構造現已無從得知，但從其能使各種戲中的造型活動，可推斷其内部一定運用有一套複雜的齒輪系以及凸輪、連杆等傳動機構。
水轉百戲所達到的機械水平，即使在今天看來也是令人驚歎的。
指南車，記裡鼓車，水轉百戲，唐、宋、元時的水運天文儀器，明代的五輪沙漏，以至各種農用的水轉連磨等等，均結構複雜，構思靈巧，反映了中國古代已經對齒輪系的傳動原理有着相當深刻的認識，也體現了中國古代高超的設計思想和創造才能。
地動儀 鼓風機械 在金屬冶煉中，為了使燃料充分燃燒，以提高爐溫，一般都裝設有鼓風機械。
最早的鼓風器稱為橐，是一種皮囊。
把多個橐排在一起稱排橐，用馬力、人力、水力推動就稱馬排、人排、水排。
水排是東漢時南陽太守杜詩于公元31年發明的，用于鼓鑄農器，收到了“用力少，見功多，百姓便之”［46］的效果。
三國時韓暨在魏國官營冶鐵作坊進行推廣，以代替馬排、人排。
由于鼓風器何時由皮橐發展為風扇，現尚不清楚，故杜詩、韓暨的水排是用皮橐或風扇，結構如何，不得而知，但至遲在北宋時，木風扇已取代皮橐。
北宋的《武經總要》中的行爐，元代王祯《農書》中的水排，都用的是水風扇。
書中的水排圖，有立輪式和卧輪式兩種，是用水作動力推動輪子旋轉，進而拉推風扇以鼓風，應用的是通過輪軸、拉杆，或者傳動帶，把圓周運動改變為直線往複運動的機械原理。
中國在鼓風技術方面最重要的發明，是活塞式風箱。
活塞式風箱可能出現于唐代或宋代。
公元1280年印制的《演禽鬥數三世相書》中，刊載有一幅世界上最古老的雙動式活塞風箱圖，相傳該書是唐初袁天罡所撰著的，宋代初次刊行。
明代《天工開物》中所載的活塞式風箱，與此類似。
活塞式風箱正逆行程都作有用功，每行程中一端排氣鼓風，另一端同時吸取等量空氣，因而能提供連續風流，提高鼓風效率，是鼓風技術上的重大進步。
歐洲直至公元1716年方發明了類似的雙動往複式水泵，為後來的活塞式機械打開了道路。
走馬燈 大約發明于唐代。
唐時的“影燈”可能即是走馬燈，宋代稱馬騎燈。
《全唐詩》崔液《上元夜六首》之二：“神燈佛火百輪張，刻像圖形七寶裝。
影裡如聞金口說，空中似散玉毫光”；宋範成大《石湖居士詩集》卷二十三《上元紀吳中節物俳諧體三十二韻》的“轉影騎縱橫”，生動地為人們描繪了走馬燈的形象。
走馬燈的構造是在一根立軸上部橫裝一個斜翼系統和葉輪，立軸下端附近則裝一盞燈或一支燭。
燈（或燭）點燃後，上方空氣受熱膨脹，密度降低，熱空氣即上升，而冷空氣由下方進入補充，産生空氣對流，從而推動葉輪旋轉，并帶動與立軸相連的各種圖像轉動。
走馬燈的制作原理，與現代燃氣機相一緻，可稱之為燃氣機的始祖。
遺憾的是，中國古代一直把其作為玩物，沒有能進一步加以研究，使之走向實際應用。
歐洲在公元1550年發明了類似的燃氣輪，用于烤肉，以後随着工業革命的浪潮，很快得到發展，在工業生産中被廣泛地應用。
第十節 古代知識分子與科學 科學是腦力勞動的産物，因此科學的發展與知識分子的狀态之間有着密切的關系。
知識分子在中國古代被稱為士。
先秦時就有士農工商四民之說，《漢書·食貨志》說：“士、農、工、商，四民有業。
學以居位曰士”。
也就是說，士是四民之首，是以學識取得地位的。
《說文解字》說：“士，事也”。
《白虎通》也說：“士者事也，任事之稱也”。
“傳曰：通古今，辯然不，謂士。
”《說文解字》又雲：“數始于一終于十，（士）從一從十，孔子曰：‘推十合一為士’。
”段注雲：“數始一終十，學者由博返約，故雲推十合一。
博學、審問、慎思、明辯為行，惟以求其至是也，若一貫之，則聖人之極緻矣。
”鄭也說過：“仕（通士）之言事也”，“引伸之，凡能事其事者稱
