回望千年前的水力机械

黄超

今天，我们的生产生活都离不开电，而在没有电的古代，智慧的古人会选择利用其他自然力来进行生产活动，如风力、水力等等。

中国利用水作为动力约有1900多年。《后汉书·杜诗传》中有记载：“……（建武）七年（公元31年），迁南阳太守……造作水排，铸为农器，用力少，见功多，百姓便之。”而下面介绍的这幅《闸口盘车图》（以下简称《盘车图》 图1）便直观地描绘了古代的一个官营的水利磨粉作坊，展现了古人是如何利用水磨和水击面罗进行磨粉生产和销售等活动的场景。

水磨和水击面罗都是利用水排动力的农业机械工具，面罗类似于现代的“筛子”，有很多细密的网眼，水击面罗便是利用水力进行筛选的面罗了。到魏晋南北朝时，水磨已十分普遍。但是，当时制作的水磨究竟是什么样子，由于缺乏实物和图像资料，我们尚不可知。《盘车图》的出现，提供了水磨和罗面机最早也是最完整的图像资料。

《盘车图》中的磨面作坊

《盘车图》现藏于上海博物馆，是一幅界画。五代时期的界画在作画时往往使用界尺引线，因此得名，写实程度极高。元代画论中常有“画有十三科，山水打頭，界画打底”的说法，不过我们今天之所以能够从《盘车图》中看到五代时候粮食加工机械的结构，不得不归功于当时界画技法的成就。

此画描绘的是一个官营磨面作坊里的工作场景，画面的左侧是这个作坊的主体——安置水磨的堂屋，它营建在相当高的台基之上。在距离堂屋后端的不远处，各建有望亭一座。左边的望亭里有头戴硬脚幞头、身着圆领袍衫的官吏和侍从，周围是正在工作的民夫，有的在扛粮，有的在磨面、罗面，有的在扬簸，有的在清洗，有的在挑水，有的在引渡，一派作坊里忙碌的景象。整个磨面作坊三面临水，既可方便货运，利用水力磨粉，还能避免被“尘土臭秽所侵”，一举三得。台基前面的河道上有两艘运粮的蓬船，对岸是坡道、木桥，上有民夫正在运送粮食。画面的右端有酒楼一座，门上木牌标着“新酒”二字，门前建有酒食店招揽顾客的彩楼欢门，用彩帛、彩纸等扎成，楼中悬一布旌，上书“酒”字。透过二楼的门窗，可见官员模样的人正聚齐一桌酣饮作乐，与酒楼外的民夫产生鲜明的对比。

磨面作坊是《盘车图》的主角，水磨则是作坊的主角（图2）。从画中我们可以较清晰地看出水磨的结构。明代陶宗仪在《辍耕录·尚食磨面》中提到：“其磨在楼上，于楼下设机轴以旋之。”《盘车图》中的水磨形制与此记载完全相仿。元代王祯在《农书》里所说的盘车装置更为详细：“凡欲置此磨，必当选择用水地所，先尽并（傍）岸擗水激轮，或别引沟渠，掘地栈木，栈上置磨，以轴转磨，中下彻栈底，就作卧轮，以水激之，磨随轮转，比之陆磨，功力数倍。”《盘车图》所绘的水磨，一根主轴贯通上下，下部为置于水面的卧轮，木轴顶部为一块大型磨石，其上再固定一块磨石。工作时引高处的水冲击卧轮，从而带动磨石转动，由于最上层的磨石是固定的，于是两块磨石产生交错运动，就能够研磨粮食了。这虽然不算特别复杂的机械结构，但通过对水力的利用，生产效率成倍提高。这台水磨让我们再一次见识到了古人的智慧。

如果我们仔细观察，就可以看到在“主角”水磨的右侧还画着一位极易被忽略的“配角”，它的卧轮比水磨的小，同样有一根连接上下的木轴，而其上部的结构看起来比水磨还复杂。“配角”的体形虽不如“主角”庞大，却同样不可或缺，它就是我国古代的“水击面罗”。水击面罗是一种用来筛分面粉的农用水力机械，它的作用是在谷类粮食磨粉加工之后筛选粗、细面粉。

水击面罗的机械构造要比水磨复杂，堪称农用水力机械中的佼佼者。王祯在《农书》提到：“水击面罗，随水磨用之，其机与水排俱同，按图视谱，当自考索，罗因水力，互击桩柱，筛面甚速，倍于人力。”在《盘车图》中我们看到了大致属于五代时期的水击面罗图像，不过界画毕竟不是正规的机械制图，水击面罗的许多部分被画面上的房屋结构所遮蔽，尤其是木轴通过复杂的传动结构带动面罗进行来回运动的部分被遮挡了。但从堂屋窗框中可以看见水击面罗上部右侧的面罗、撞柱和左侧的鼓木构造，在资料匮乏的情况下给研究人员提供了十分清晰且重要的信息，已有不少学者通过这部分结构来复原水击面罗的整体构造。

农业水利设施的高光时期

水在农业生产中发挥着无比重要的作用，对于以农为本的古代，水的问题甚至关乎王朝的兴亡。从传说中的大禹治水到如今依然发挥着调度作用的都江堰，中国古人用智慧甚至生命来完成对水的“驯服 ”。在数千年的农耕文明中，中国古人创造了各种各样的水力器械，如用于提水灌溉农田的翻车、筒车、戽斗、刮车、桔槔、辘轳等;通过机械传动装置将水能转化为机械能的水碓、水排、水磨、水击面罗等机械工具。这些在当时如此重要的器具，古画中却鲜有出现。而《盘车图》却在我们眼前展现了水磨和水击面罗清晰的形象，画家为什么要将水磨、水击面罗这样反映现实、不那么高大上的题材作为绘画的主题呢？这与当时的社会背景、经济生活相关。

在经历了大唐盛世之后，中华大地又陷入了分裂战乱的时期，中原地区先后有五个朝代更替，中原之外则存在十余个割据政权。当时的中原成了战争中心，连年战乱使繁荣的城市变成了废墟。战争不仅摧毁了城市，也使原有的河渠陂塘等灌溉水利设施失修荒废，人为破坏加上自然灾害，农业生产被摧毁了。相较于中原的混乱，江南一带则相对稳定，于是出现了古代中国历史上第二次北人南迁的高潮，史称“四海南奔似永嘉”，这种情况直到后周郭威即位（951年）才有所改变。郭威立国后，努力革除唐末以来的积弊，重用有才德的文臣，大力改革，加快恢复农业生产。在五代中叶后，经历过战乱，不同的统治者也都开始意识到恢复农业生产对于巩固统治基础的重要性，这才促进了当时农业水利设施的建设，在后周、南唐、吴越、闵等都得到了相应的发展。因此，《盘车图》的出现不是偶然，它通过对一座官营磨面作坊的描绘来反映当时大力恢复农业生产的盛况，同时也不失为一种对统治者施行“德政”的歌颂。