北宋发明家燕肃:被李约瑟誉为达·芬奇式人物|北宋_新浪财经

转自：学习时报

我国北宋时期，科技人才辈出，成就灿烂。论及科技贡献，当首推燕肃。燕肃，北宋益都人，精通天文历法，博学多艺，不仅绘制了《海潮图》，撰写了《海潮论》，还先后研制成功了指南车、记里鼓车、欹器、莲花漏等发明。其父峻慷慨任侠。肃举进士，累官礼部侍郎致仕。性精巧，尝造指南记里二车及欹器以献。又上莲花漏法，分刻不差，人服其精。立石载其法，工画，入妙品，尤善古木折竹。”由此来看，燕肃最大的贡献还是在发明方面。英国科技史学家李约瑟在他的《中国与西方的科学和社会》中说：“燕肃是个达·芬奇式的人物。”

　　制成指南车。指南车亦称“司南车”，利用齿轮机构制成，是我国古代的重要发明。据传指南车是黄帝时代发明的，到宋代它的制造方法已经失传，没有任何资料记载。对指南车内部构造记载较详细的是燕肃制造的指南车。

　　燕肃在宋仁宗天圣五年（1027年）再度制成指南车，这些记录保存在岳坷（1183—1234年）的《愧郯录》和《宋史·舆服志》中，对燕肃指南车的内部构造、部件尺寸和制造方法记载详细。燕肃的指南车是一辆双轮独辕车，结构巧妙，新颖独特，车上立一木人，伸臂指南。车上除了2个沿地面滚动的车轮外，还有大小不同的7个齿轮。燕肃的指南车制作精美，车身涂为红色，上面绘制有青龙、白虎及花鸟图案，四角垂有香囊。该车的制造采用了差速齿轮的原理，这一应用比欧洲早了1000多年。但是燕肃指南车的唯一缺点是，不能转太大的弯。

　　制造记录行车里程的“记里鼓车”。记里鼓车亦名“大章车”，也是利用齿轮机构制成的，是公元3世纪时中国最先发明的记录行车里程的工具。大约在汉朝或晋朝已有记里鼓车，不过记载得较为简略。

　　燕肃重新设计了记里鼓车。燕肃的记里鼓车分上下两层，上层有一个木人，车行1里，木人击敲；下层也有一个木人，车行10里，木人击镯。这种记里鼓车在部队行军和道路测量等方面得到广泛运用，可见燕肃在技术上的表现十分惊人。

　　制造灌溉汲水用的“欹器”。欹器是先秦时期我国劳动人民发明的一种灌溉汲水用的陶器，是利用平衡的种类跟重心位置的关系制成，它“虚则欹，中则正，满则覆”，确实颇为巧妙，但是到宋朝时欹器已经失传。《东都事略》及《宋史》中的《燕肃传》都认为燕肃制造过欹器。

　　燕肃运用他掌握的物理学和数学知识，利用重心和定倾中心的相对位置跟浮体稳定性的关系，经过周密的计算和精巧的设计，终于把欹器制造出来。这种欹器的形状类似陶罐，其系绳用的两耳，位于欹器腹靠下部的位置，空的时候，其重心位置位于两耳之上，用绳悬挂时，欹器是倾斜的，方便打水；等水灌了半满的时候，由于重心降到两耳以下，欹器就自动直立起来；当水灌满的时候，由于重心升到两耳以上，欹器就很容易倾覆，便于把水从欹器中倒出来。

　　创制精确的“莲花漏”。刻漏为我国古时的计时器，始自周代，以后各代都有制作，至宋天圣时，唐制浮箭刻漏尚存，然而却不能使用。宋仁宗天圣八年（1030年），燕肃发明了精美的“莲花漏”，在漏壶中首次使用漫流系统，这是燕肃最实用的发明。当年九月，王立等检定莲花漏，试验结果与当时所用的“崇天历”不合，朝廷没有采用。后又经过多次试验，最终被朝廷采用。

　　与过去的漏壶相比，燕肃的“莲花漏”具有三大优点。第一，在漏壶中首次采用漫流系统，即在漏壶的上部开孔，使多余的水由此溢出，以此保持漏壶的水位恒定，基本上消除了漏壶水位变化对流量的影响；第二，根据不同节气、昼夜长短及不同的地区，分别制造刻度不同的48支浮箭，每个节气、昼夜各更换一个，以适应全年每日长短的差异；第三，首部刻有莲花的箭插入装在壶上的莲心，箭由于水的浮力穿过莲心沿刻线上浮，不致招摇。这些优点，提高了漏壶计时的准确度。燕肃的莲花漏被“世推其精密”，在宋代大行其道，被许多州所采用。

　　北宋时期大臣、文学家夏竦曾为燕肃的莲花漏作铭，称赞他的莲花漏“秒忽无差”。北宋文学家、书画家、唐宋八大家之一苏轼作的《徐州莲花漏铭并序》也说：“以创物之智闻于天下，作莲花漏，世服其精。凡公所临必为之，今州郡往往而在，虽然巧者，莫敢损益。”燕肃每到一处做官，都把莲花漏的制作方法以碑刻的形式进行介绍，并制成样品加以推广，这种乐于分享、热心传播技术的精神值得点赞。

　　研究海潮规律，发现海潮与月亮的关系。对海潮规律的探索研究，更是燕肃的重大贡献。古时候人们对潮汐这一自然现象并不了解，认为是“天河激流”或者“地机翕张”。燕肃为揭开这一自然现象之谜，研究了自古以来的海潮理论。他还利用在沿海州县做官的机会，在各地进行观察、试验，并对各地海潮进行分析、研究、比较，先后用大约10年的时间，足迹遍及东南沿海。他曾走进廉州（今广东合浦）、雷州（今广东海康）、化州（今广东化州）、恩州（今广东阳江）、广州、惠州、潮州（今广东潮安）、越州（今浙江绍兴）、明州（今浙江宁波）等地调研，积累了大量的资料。

　　通过实地调研，燕肃明确提出了日月的作用是海潮的成因，并指出在一月之中朔望时期潮大，上下弦时期潮小，这些论断是科学正确的。燕肃是潮汐研究史上第一个提出具体潮汐时差数值的人，通过对潮候进行推算，指出每天海潮涨落的时间，其所举数据是非常精确的。他还抓住了泥沙堆积、河床升高等关键问题，第一个比较科学地解释了钱塘江潮。

　　乾兴元年（1022年），燕肃写出了著名的论著《海潮论》。《海潮论》虽刻在石碑上，却未曾留下名字，经过他人考证才知道是燕肃的著作。此外，燕肃还根据自己的海潮理论绘制了《海潮图》，为当时的渔业生产和海上交通提供了可靠的资料。