[心得] 明清的木牛與自行車

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明清的木牛與自行車

    說三國人物不能不提諸葛孔明。其人治蜀興漢、文治武功俱有可觀，而其慧黠又旁及
於兵器匠作，諸葛連弩、木牛流馬，咸出其手。這般好發揮的材料在說書人講史、文章作
手筆下一再演繹發揮，到羅貫中百川匯海，塑造出「諸葛之多智而近妖」 的高峰。雖然
人物形象在傳說中轉趨神化妖魔化，其人面目反模糊而失真，但垂為典範，鼓舞人心，倒
也另有一番積極作用。孔明以後，歷代慧業才人推敲仿製其發明者不少，劉宋祖沖之 、
蒙元郭守敬 都曾試製木牛流馬。到了明代，諸葛遺制依舊激發能工巧匠們熱情發想，考
驗自己的手藝構思是否能與神人比肩；儘管在同時已經有一種傾向認為，「木牛」 只是
一種車制，並無炫人耳目之處：

    「譽問：『…木牛自行，皆可運糧，古人之制，果有之乎？』

　　喻子曰：『無之也。...古未有獨輪短轅車，自孔明因蜀道之窄，大車既不能行，馬
牛又敝其力而芻豆費多，故製小車。前二短轅為角，中一挽紐為鼻，後一推柄為尾。下施
四足以防傾，中設單輪以便轉，其行雖略緩，負重為宜，故名之曰木牛。今之南方單車，
實用其法略文之也。武侯《心書》所載明甚。不然，安有實實木牛自行之妙術，而今人故
不用乎？』」

    然而這段引子只是預作伏筆，先撇清後人的「木牛」與諸葛武侯無關，然後順勢推出
自家秘傳：

　　「『…世所秘傳所謂木牛者，固非《心書》之謂。其足轉，宜平；其貫行，宜直。亦
未必便於高山窄路之中，則非孔明出蜀之物尤可知。然余所受於少室山人，有此一技，亦
非無當，酌而適用，在乎吾人。故附圖之。』」

    喻子喻龍得雖然發文兼附圖，但大概出於機密考量，並沒有詳細描述其自行機制，只
含糊說了「於大牛肚中撥其機而引」，便可以一人照料，五牛並走。明代的木牛相關技術
、試製記錄並不只明熹宗時的喻龍得一人。在15世紀末的明憲宗時期，便有成化末年進士
李晟，「少好談兵，嘗自言能造木牛流馬」 。成化年間歙縣的神醫程玠，據說「能造木
牛流馬，可五步」 。武宗正德年間，四川岳池又有異人余正已，「博聞強記，明數學。
造木牛流馬，屢試輒騐」 。崇禎《吳縣志》載有鐘士奇事蹟，據說他也是「數歲能屬文
，閱史傳。慕諸葛亮，傚其木牛流馬之法，盤走几上」 ，製作可以在桌上跑的小玩具。

    不過上述資料幾乎都沒有提供相關的技術細節。明末真正能夠圖文並茂闡述機械原理
、說明其構造的疇人與著作，還要等到傳教士東來以後，士大夫與其交流、繪圖為文來引
介這些西方成就，順便運用其原理創造發明。其中最知名者，當屬傳述鄧玉涵《遠西奇器
圖說》的王徵。王徵是陜西涇陽人，萬曆舉人，天啟進士，進京趕考途中多次與西洋傳教
士交往，由此途徑接觸耶穌會。他一面受洗為基督徒，一面學習拉丁字母拼音，一面將西
方科技、機械一一錄出引進中華，一面又根據所傳西法發明造作，自製有自行車(上圖)、
自轉磨、虹吸、鶴飲、水銃、連弩等等，邑人以為諸葛孔明復出 。王徵在《遠西奇器圖
說》書後附有《新製諸器圖說》網羅其發明，當中便有〈準自鳴鐘推作自行車圖說〉。這
種自行車是以中央的「一機承重」，然後如圖所示連續傳動到甲乙丙丁上下四個齒輪，最
後推動後輪前進；車上的載重巧妙的被轉化為動力，可說是為輜重糧運量身訂作，「無木
牛之名而有木牛之實用，或以乘人，或以運重。人與重，正其摧行之機云爾」。

    王徵後被任命為遼海監軍道，至山東襄助登萊巡撫、同樣被傳授西洋銃砲、稜堡造法
的孫元化，以西洋槍砲法練兵。然而不幸的很，走馬上任沒多久他便遇上了吳橋兵變，孫
元化麾下的李九成、孔有德所部在援遼途中因缺餉乏糧而嘩變，輾轉流劫、叛據登萊；一
手培養起西法勁兵的孫元化不願意就此失去這支勁旅，一意庇護，以撫代剿，不但失去戰
機，最後孔耿等人還叛逃至後金，把最先進的紅夷砲術一併獻給皇太極，就此弭平明、金
間的砲術差距。孫元化與王徵兩人因此被問罪下獄，孫元化最終棄市。而王徵雖然遇赦歸
鄉，卻也從此失去了報效疆場的機會，最後只能在李自成攻取西安後絕食殉國 。與明代
之前某些幾近玩具的木牛不同，王徵的自行車不但經過實驗，「曾製小樣，能自行三丈；
若作大者，可行三里」 ，而且王徵也不欣賞太過複雜難以製造、太昂貴而不實用的機械
。「乃其作法或難，如一器而螺絲轉太多，工匠不能如法；又或器之工值甚鉅，則不錄。
特錄其最簡便者」 ；從王徵對機械裝置的明瞭與他實學實用的傾向看來，假以時日或許
最終能使自行車、木牛改良至真正實用化的地步也說不定。然而隨著吳橋兵變與王徵本人
的落職，這些終歸只是猜想，無從落實。

    王徵之後，將載重轉化為動力的車輛設計，似乎要到雍正、乾隆時期考據學開始抬頭
後，才再度出現在訓詁家的文章中。赫赫有名的戴震便有一篇〈自轉車記〉 ，也是上下
齒輪相交，最後下接「任挽之輪」(接地的車輪軸)，上接「懸重之輪」(承擔車上載重的
輪子)，將車上所載人貨重量一路傳動到最底下的車輪。(戴震車制並未附圖。左圖係筆者
依戴震文意復原示意，並未嚴格依其尺寸按比例重繪。)

    戴震此車並非向壁虛造橫空出世，很可能是從其師江永那繼承過來的。差不多與戴震
同個世代的才子袁枚記錄了這樣一個故事：

    「婺源江秀才，號慎修，名永，能製奇器，…家中耕田悉用木牛，行城外騎一木驢，
不食不鳴，人以為妖。笑曰：『此武侯成法，不過中用機關耳，非妖也。』…此其弟子戴
震為余言。」

    既然這些個道聽塗說是袁枚從戴震那聽來的，那麼戴震其師江永本身精通機關術，並
將造作機械的方法傳其弟子，當屬事有必至，理有固然。江永的傳說不只於此。《清稗類
鈔》中有一則江永軼事，說「慎修平生不妄交，惟與同村程翁善。程亦精奇門者」 。這
個程翁又是何許人呢？他或許與袁枚筆下的程嘉蔭有關，或者就是程嘉蔭本人 ：

   「趙衣吉曰：『予幼與程嘉蔭同學。嘉蔭有巧思，性好道，與范羽士交，得其《奇器
錄》一本，能為木牛。親見其製，外式人盡能之，惟中設機各異。其喉舌下橫直木，一繫
舌根，一墜心。心以鉛為之。木四邊有孔竅，悉用絚穿，貫通于足。行則心搖，鉛體重墜
，則木一頭下垂；少則舌本間又復下垂，則鉛心又為所舉而向上。如是俯仰，則足上所貫
絚曳足屈伸而行。但甚緩，不能馳；加重物于背，則行亦鈍滯。』

    程云：『尚有九風輪，木加內五以合五藏，外四以像四肢，則行疾如飛，數百斤皆可
負。拈其舌轉，則鉛機橫擱腰上。貫繩曳起，足即曲臥。』與俗傳武侯木牛式及壬遁諸書
、西洋大牛法皆異。」

    由於未附圖解，從文字描述來看，只能猜測程嘉蔭的木牛或許是利用鐘擺(「鉛心」
、「心搖」)與擒縱器(繫於舌根與鉛心間的橫直木)作動的機械。《奇器錄》恐怕就是王
徵所傳書 ，而傳授給程嘉蔭的木牛雖說得自「范羽士」，而且與俗傳、西洋流派的木牛
形制都不一樣，但其木牛與鐘表間機關神似的線索則可連結到明末清初其他人的記載：

    「明黃復初，北人也。身不滿四尺，面目如鬼，聲音不揚。能鑄自鳴鐘及木牛流馬，
與木人捧茶、木喇叭、夜吠。寓南京。」

    文中的黃復初既然原為北人，流寓南京，那他可能也就是道光《歙縣志》中所記載、
康熙年間曾服侍宮廷、後來遷居歙縣的黃異人：

　　「國(清)朝黃異人窮規矩之用，極於神奇，可使木偶行動，取攜如所意指。常遊京師
，供奉內廷。凡外夷所貢奇器必與觀，觀竟必依樣製造，與所進無毫髮爽，且精巧過之。
…異人僮僕悉木人，門設木狗，偷兒至，即被嚙不得脫。」

    黃異人既遷歙，稍晚即有臨近婺源的江永、程嘉蔭等人的機關造作，大概就是范羽士
其人從中牽線。如果以上線索都銜接得起來，那麼雖然形制互異，程嘉蔭與江永的木牛應
該都是西法所傳，只是巧妙各有不同。不過，清初既然鉗制士人思想，禁燬於清不利的明
代刊物，其中兵家之言尤犯忌諱，像王徵那樣期於實用、有益於軍旅的發展方向是不可能
繼續了。江永和程嘉蔭的發明家事蹟被袁枚收錄在《子不語》、《續子不語》當中，意味
深長。

    與王徵約略同時而稍晚，曾經參與萊州守城戰，與登萊巡撫徐從治共同對抗孔、耿叛
軍的，還有山東掖縣人滿之章。其人名氣不大，但傳奇不下王徵，據說「精火器、太乙奇
門、勾股乘除諸算法，自以諸葛且當肩隨」。從他「日講西人奇器，自木牛流馬以至龍尾
車、自推磨，無不手自製云。猶以西人磨法稍遲，益一齒，若有神助」 的記載來看，應
該也是傳教士所傳路術，只是更有青出於藍之勢。王徵以下諸人所傳木牛、自行車還只是
將位能轉化為動能，滿之章所造自行車則另闢蹊徑，自有動力：

    「有自行車，載礮於車，以火行車，車前而礮作。」

    傳文寫的非常簡略，似乎是以外燃機為動力；而從17世紀上半葉西方已有(雖然尚未
成熟)蒸氣渦輪機相關設計的書籍出版來看，透過傳教士的引介而自製以蒸氣機推進的車
輛，並非不可能。實際上，最早且證據確鑿的蒸氣車輛，可能就是1671年左右，由傳教士
閔明我、南懷仁等人為康熙製作的蒸氣渦輪動力載具(左圖為米蘭國家科學技術博物館所
藏，閔明我所設計的蒸氣渦輪載具復原模型 )。

    滿之章所設計的載具不但獨樹一幟，而且從簡略的傳文看來，與王徵一樣，他也很熱
切的想將自行車軍用化，甚至能搭載火砲以為戰具。有明以來製造戰車搭載火砲的構想一
直非常盛行，但以蒸氣爐作為戰車動力的發想，恐怕只有滿之章一人嘗試過，前無古人後
無來者。後無來者，一方面或許是因為其發明太過先進，超出當時工匠普遍的技術水準而
難以流傳，另一方面也和滿之章最終殉國，身後無傳人，相關著述也未能流布 有關。順
治九年，得到永曆任命為「兵部右侍郎、僉都御史、總督江北五省恢剿」的滿之章，名不
副實的帶著四十多人突襲寗海州城南門，被清守軍直接殺敗，人則直接被活逮，死於獄中
。在他的最後一役中，並未能見到什麼奇技淫巧神兵利器發揮扭轉乾坤的奇效 ，就這樣
又翻過了中國技術史的另一頁。


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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1465665079.A.E2E.html
推 JosephChen: 所以這個的祖先就是木牛嗎http://tinyurl.com/jf2yf5a
推 Hartmann: 推
→ saltlake: 前二短轅為角，中一挽紐為鼻，後一推柄為尾 <-上面的圖
→ saltlake: 在車後的推柄有兩個 另外似乎也沒有鎖定車輪的機關
推 ja23072008: 推
推 asdf95: 中西交流促發的火花
推 abysszzz: 看半天還是看不懂怎麼利用位能 一人控五車又是什麼魔法
    呃我是覺得不妨把前者的工作原理類比為體重計，只是體重計轉的是指針，自行
車轉的是輪子。

    http://s.hswstatic.com/gif/scale10.gif

    至於一人控五車，因為原始文獻就沒說清楚怎麼做的，我覺得就當是吹牛好了。

→ kuma660224: 位能也不可能當成持續動力轉輪子阿。
    只能走一段距離，文中有寫。

推 lingray: 重力轉變成動能，這是永動機了吧XD
推 abysszzz: 腦補一下，假設路很平/木牛平衡性很好，運貨伙伕身邊有
→ abysszzz: 五車，用N大說的體重計構造。他依序把一個重貨物(比如說
→ abysszzz: 麵粉袋)搬上較高處的貨架得以慢慢推動車前進，五台輪流
→ abysszzz: 這樣好像就能一人控五車。不過搬重物應該還是超累的只是
→ abysszzz: 人不用來回跑。如果能克服路不平或山路的話那真的超強
    呃五頭牛是喻龍得的設計，體重計是王徵的設計，他們兩人應該是獨立設計，沒
有關係。

※ 編輯: Nomic (223.142.0.111), 06/13/2016 13:29:40
→ kuma660224: 一段距離也很扯阿，重量提供不了值得一提能量
→ kuma660224: 那些額外器械構造就抵掉好處。反而是呆重
→ hgt: 搬重物到高處讓木牛走  比單輪車還沒效率  人更累
推 abysszzz: 若使用滑輪組，則能以較小的功率/較少的熱功耗製造(儲存
→ abysszzz: 能量(位能)，對沒有燃機的古代也許有些有優勢的應用狀況
→ abysszzz: 此外若要一人控多台單輪車則人空身來回走的消耗不能忽略