汉画像石上的起重机械

汉代画像石、画像砖中，描绘庖厨、采矿、盐井等生产劳作的场景很多，当时比较先进、使用广泛的生产工具和器械几乎都被逼真地刻画出来，成为汉代生产发展、科学技术进步的真实记录。在这些画像石中，有不少都描绘了我国古代原始的起重机械——桔槔、辘轳。这类机械虽然结构简单，却极大地减轻了人们的劳动强度，提高了劳动效率，是我国古代机械的伟大创新。

目前，学术界针对画像石生产劳动题材的研究很多，取得了丰硕的成果，但从科技发展的视角对其中一些生产工具、机械进行的研究则较少。笔者尝试对汉画像石中桔槔、辘轳这两类“起重”机械进行初步梳理，希望能够抛砖引玉以就教于学术界专家。

一、桔槔

桔槔是一种比较原始的汲水起重工具，它利用杠杆原理使汲水更为省力。它的结构是：在一个竖立的架子上搭一根细长的横杆，横杆中间由竖木支撑或悬吊起来作为支点，横杆的一端悬吊水桶，另一端捆扎重石或其他重物。打水时，把水桶（或其他汲水器）放入水中，待打满水后，人们借助横杆末端重物的重力作用，就能把水提拉至所需之处。桔槔是最原始的臂架型起重机械，它巧妙地利用了杠杆原理，使人们用较少的力就能将水从井中取出来，提高了汲水灌溉效率，收到了事半功倍的效果。

桔槔的起源很早，明代罗颀《物原》中记载：“伊尹始做桔槔。”元代王桢《农书》中记载，汤时大旱，“伊尹督民田头凿井，并以灌田，今之桔槔是也”。据此，可推知桔槔起源于公元前17世纪。《墨子·备城门》中作“颉皋”。按照《说苑·反质》的记载，郑国大夫邓析发明了桔槔：邓析过卫国，见五位农夫“俱负缶而入井，灌韭终日一区”。邓析下车为之教：“为机，重其后，轻其前，命曰桥。终日溉韭百区不倦。”《庄子·天地》中记载，孔子的弟子子贡南游楚国，反于晋，过汉阴，见一丈人抱瓮入井出灌，便向前介绍桔槔：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多，夫子不欲乎?”为圃者仰而视之曰：“奈何？”曰：“凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如泆汤，其名为槔。”据此可推知，春秋战国时期桔槔已经用于农业灌溉了。

汉画像石中，有相当一部分画像是表现庖厨内容的场景图。先民的日常生活中，屠宰、清洗和蒸煮食物需要大量用水，因此桔槹作为一种汲水用具在此类题材的画像石中经常出现。如：山东嘉祥宋山庖厨画像石的右下角，就刻有一个桔槔，桔槔左侧有井，一人正手拽水罐从井中取水（图一）。长清县孝堂山庖厨画像石中的右下角刻有一口井，井上有井栏，井边立一柱，柱上部有叉，叉口中置一横杆，一端坠有重物，另一端系绳，一人手拽绳从井中提水（图二）。临沂白庄备宴画像石右端刻有一口水井，上有桔槔架于支座上，右端挂有水桶，左端压以重物，一人正手提桶从井中取水（图三）。

从上述画面可以看出，桔槔的构造大同小异，大多是在木架或木柱上捆扎一根横木，一头坠以重物，一头系以水罐，用手一拉，它就垂下来，放开，它就抬升上去，以此达到从井中取水的目的。桔槔的效率，比早先采用的抱瓮浇灌的效率要高得多，它的发明无疑促进了农业生产的进步。由于桔槔是木质工具，古代的桔槔很难保存到现在，但汉代画像石的雕刻者却为后人留下了这种最为原始的起重机械的图像记录。

图一 山东嘉祥宋山庖厨画像石中的桔槔图

图二 山东长清县孝堂山庖厨画像石中的桔槔图

图三 山东临沂白庄备宴画像石中的桔槔图

二、辘轳

本文所论的“辘轳”，是指汉代出现的“滑轮式辘轳”，系利用轮轴原理进行汲水的简单机械。它的基本结构是：在两根立柱之间架设一横杆，杆上穿引一个两端粗中间细的“细腰轮轴”，用一根绳子搭跨于轮轴中间“细腰”处，一端系以汲水器，人用手拉绳子的另一端即可使汲水器上下运动。这种所谓的“辘轳”，实际上是现代物理学上所说的定滑轮结构。相对于桔槔而言，用辘轳汲水可以改变用力方向，更便于操作。

用于提取井水的辘轳始见于汉代，当时辘轳已经被用于生活及灌溉汲水之中。随着考古学的发展，不少汉代遗址、墓葬已出土有辘轳的模型，如湖北大冶矿冶遗址发现了汉代的辘轳木轴。这说明，当时矿井中已开始使用辘轳这种起重机械了。辘轳较桔槔又更进一步，它的结构更为复杂，起重效率更高，使用范围也更为广泛。

在画像石的庖厨图中，常常有辘轳汲水的场景。从山东凉台东汉孙琮墓画像石上的辘轳汲水场景中（图四），我们可以看出，在井口上方安装一个井架，井架上端安装一个轮轴，绕过轮轴的绳索一端悬吊着水桶，人可拉拽着绳索的另一端控制水桶升降。

除了汲水之外，辘轳还被用于采矿、汲卤等生产活动。四川成都扬子山1号墓盐井画像砖（图五），就真实地反映了这种场景。与图四汲水不同的是，绕过轮轴的绳索两端都悬吊着一个桶，井架的上下两层各站立两人，左边两人弯腰向上提绳索，右边两人则用力向下拉拽绳索。

有趣的是，辘轳不仅在现实的生产活动中大显身手，而且也出现在了“泗水捞鼎”这类神话故事类的画像石中。“泗水取鼎”的故事，见于《史记·秦始皇本纪》《水经注·泗水》等古籍。相传，大禹铸九鼎象征九州，夏、商、周三代均以九鼎作为镇国之宝及传国重器，公元前256年，秦军攻入洛阳，周王朝灭亡。秦将周王室九鼎从洛阳运往咸阳的途中，“其一飞入泗水，余八入秦中”。秦始皇统一六国后，九鼎却得而不全，一直成为秦始皇的一大心病。始皇二十八年（前219年），秦始皇第一次东巡，在泰山完成封禅大典后专程来到彭城的泗水之滨，组织千人打捞周鼎。

山东嘉祥武氏祠画像石（图六）生动地描绘了秦始皇当年打捞周鼎的场景：画面中心有一桥状建筑物，桥上有几个人似在指挥，河两岸各有三人一字排开，弯腰弓背，脚蹬斜坡，一齐用力向下方拉拽绳索，绳索的另一端通过轮轴拴系着宝鼎，河中还有人乘船用长杆托举。当人们好不容易将宝鼎拉出水面时，一条蛟龙突然出水咬断了绳索。

“泗水捞鼎”这一题材，在画像石中比较常见，对辘轳的绘制或详或简，一方面体现出工匠们丰富的想象力和创造力，另一方面也说明辘轳在当时的生产生活中已经比较常见了。

辘轳出现之后，在漫长的岁月中，劳动人民对其作了进一步改进，后来还出现了曲柄式辘轳。辘轳较之桔槔，更能节省人力，提高功效。此外，用桔槔提取井水时，水太深则无法提取，而辘轳汲水深浅皆宜。

从画像石中描绘的古代起重机械来看，虽然形制比较简单，无法与现代起重机械相提并论，但它却在相当程度上减轻了劳动强度，节省了人力，提高了功效，是我国古代劳动人民聪明才智的结晶。从某种意义上说，桔槔和辘轳堪称我国起重机械的鼻祖。

图四 山东凉台东汉孙琮墓画像石中的辘轳汲水图

图五 四川成都扬子山1号墓盐井画像砖

图六 山东嘉祥武氏祠画像石“泗水取鼎”图