黄履庄,清朝顺治、康熙年间的扬州人。黄履庄自幼聪颖,尤其喜欢出新意。他一生发明无数,世界第一辆自行车便出自他的手。
尽管关于他的史料很少,然而仅有的资料也足以证明黄履庄是一位可以媲美爱迪生的杰出的天才发明家。
黄履庄10岁丧父,家境贫寒,只得投靠扬州城里的外祖父,和表兄住在一起。扬州是当时的对外通商口岸,黄履庄能够比较方便地看到欧洲传教士写的一些科技著作,他从中学到了不少几何、代数、物理、机械等方面的知识。
他的性格比较沉稳,平时喜欢独坐静思,遇到难题,经常废寝忘食地深入思考,直至想通为止。这些主客观因素,对黄履庄培养和提高创造发明能力都有很大帮助。
据黄履庄的表兄,明末清初张潮的《虞初新志·黄履庄传》记述,黄履庄在28岁以前已发明制造了相当多的自动机械器具和各种奇器,皆构思巧妙,令人叹为观止。
黄履庄曾经写了一本《奇器目略》,记录了自己的一些科技发明。但是,他的生平事迹很少见于文献记载,有关他28岁以后的事迹人们基本上一无所知。
更遗憾的是,他的科技发明没有流传下来,他写的《奇器目略》一书也失传了。仅张潮在写《虞初新志》时,从《奇器目略》里“偶录数条,以见一斑”,选出27种机械器具的名称,写进了黄履庄的传记。
清代吴陈琬的《旷园杂志》也有黄履庄发明机械狗的记载,这些就是目前关于他的一些主要史料。
从以上这些资料中,我们不难看出,黄履庄有很多发明创造。他是一位一位杰出的天才发明家,在我国古代科技创新史上占有突出的地位。
我国是一个车辆王国。清朝康熙年间,黄履庄潜心研制了自行车。据上海科学技术文献出版社于2010年出版的《清朝野史大观》记载:
黄履庄所制双轮小车一辆,长三尺余,可坐一人,不需推挽,能自行。行时,以手挽轴旁曲拐,则复行如初,随住随挽日足行八十里。
由此可见,他制造的自行车,前后各有一个轮子,骑车人手摇轴旁曲拐,车就能前进。这是史料最早记载的自行车。
在黄履庄之后大约100年,1790年法国才制成了木制自行车,俄国1801年制造了与法国车相似的木制自行车。世界上推广应用的自行车是1816年开发出来的,那一年德国人德·莱斯制造了带车把的木制两轮自行车,并申请了专利。
由此可见,黄履庄是自行车最早的发明者,而在康乾盛世,发明自行车也是扬州在科技创新方面领先国内外水平的一个重要标志。
1683年,黄履庄制作成功了第一架利用弦线吸湿伸缩原理的“验燥湿器”,即湿度计。它的特点是:“内有一针,能左右旋,燥则左旋,湿则右旋,毫发不爽,并可预证阴晴。”
黄履庄发明的验燥湿器有一定的灵敏度,可以预证阴晴,具有实用价值。这和欧洲后来的轮状气压表的原理相似。验燥湿器可以说是现代湿度计的先驱。
黄履庄的另一个发明是“验冷热器”,即温度计。据记载,“此器能诊试虚实,分别气候,证诸药之性情,其用甚广,另有专书。”只是验冷热器的说明书和实物都已失传,我们难以判断其具体原理和结构,估计是气体温度计之类的装置。
黄履庄还发明了“瑞光镜”,这种瑞光镜可以起到探照灯的作用。在我国,明末就有探照灯的记载,黄履庄的发明,对其有很大改进,他大大增加了凹面镜的尺寸,最大的直径达五六尺。
《虞初新志·黄履庄传》记载瑞光镜道:
制法大小不等,大者五六尺,夜以灯照之,光射数里,其用甚巨。冬月人坐光中,遍体升温,如在太阳之下。
由于当时只能是蜡烛之类的光源,凹面镜的口径大,它所能容纳的光源也就大,这就使得人们可以提高光源强度,这样经过反射形成平行光以后,照在人身上就有“遍体生温”的感觉,亮度也大大增加了。欧洲人1779年才制成探照灯,比黄履庄又晚了近百年。
据晚清画家李放所著《中国艺术家徵略》称黄履庄:
作木鸟置竹笼中,能自跳舞飞鸣,声如画眉,清越可听。作水器,以水置器中,水从下上射如绵,高五六尺,移时不断。所作之奇俱如此,不能悉载。
黄履庄研制的奇器五花八门,比如:显微镜、千里镜、望远镜、取火镜、临画镜、多物镜、驱暑扇、龙尾车、报时水、瀑布水等,运用的知识涉及数学、力学、光学、声学、热力学、材料学等多种学科。
以“临画镜”和“缩亮镜”为例,当时曾有人进行描述:“千里镜于方匣布镜器,就日中照之,能摄数里之外之景,平列其上,历历如画。”
为了发明这些机械,黄履庄特地制造了性能很好的弹簧,这些弹簧的性能虽好,但起初制造速度并不很快,为此黄履庄又造了一台专门生产弹簧的设备,能够批量制造弹簧,扬州附近的工匠闻讯纷纷前来索要,黄履庄十分慷慨,将弹簧免费赠送给他们。有了大批高质量的弹簧,他又能发明更多的奇器。
黄履庄的奇器发明不仅轰动了扬州城,而且远近闻名,消息一直传到了安徽宣城梅文鼎的耳里。梅文鼎是清代最著名的大数学家,他亲眼见到了黄履庄发明的奇器,十分赞赏。
除了梅文鼎而外,总不断有人慕名前来拜访黄履庄,黄履庄不仅热情接待他们,还常把自己制作的一些奇器送给亲朋好友。其实,这也是他发明的奇器没有保存下来的一个原因,这是非常可惜的事情。
黄履庄的这些发明的具体情形,因其生平事迹见于文献记载者很少,我们已不甚了了。但有一点可以肯定:作为清初一位堪比爱迪生的发明家,黄履庄当之无愧!
[旁注]
奇器 奇巧的器物。古代以为邪僻而不合礼制。《礼记·王制》云:“作****、异服、奇技、奇器以疑众,杀。”郭沫若《中国古代社会研究》说:“这诗人所嗟叹的‘民之多辟’,大约也就是作奇技奇器的该杀的勾当了。”另外,在文学作品中,奇器比喻一个人少有的才能。
康乾盛世 起于康熙二十年平定三藩之乱,止于嘉庆元年川陕楚白莲教起义爆发,持续时间长达115年。历史学家们将“康乾盛世”称为辉煌,是因为他们觉得它在政治、经济、文化等诸多方面将我国传统社会推向了一个新的高峰,创造了我国历史的奇迹。
张潮 字山来,号心斋居士,歙县,即今安徽省黄山市歙县人。清代文学家,刻书家。所著《虞初新志》一书,奠定了其文言小说编选家和批评家的历史地位。曾刻印《檀几从书》、《昭代从书》(山帙、水帙、花帙、鸟帙、鱼帙、酒帙)等。
李放(1884年~1924年),原名充国,一名放原,易名放,字无放,号词堪,一号小石,别号石雏、石雏等。奉天义州,即今辽宁义县人。清末藏书家、书画家。所辑《中国艺术家征略》包括金、石、丝、竹、匏、土、革、木、书画、天文、轮捩、装潢、雕刻、髹漆、杂技诸类。
梅文鼎(1633年~1721年),字定九,号勿庵。安徽宣城人。清初著名的天文、数学家,为清代“历算第一名家”和“开山之祖”。著作有《明史历志拟稿》、《历学疑问》等。与英国的牛顿,日本的关孝和同称为世界科学巨擘。
[阅读链接]
大数学家梅文鼎听到黄履庄许多发明奇器的传说,决定亲自到扬州登门拜访以探虚实。
一天他来到黄履庄的家门口,刚举手敲门,门边的一条狗突然原地站起来朝他大叫,梅文鼎不知所措。这时,来开门的黄履庄拍拍狗头,又在狗身上拨弄了一下,看门狗乖乖地躺下,也不再吠叫了。
梅文鼎大吃一惊,就问黄履庄:“这不是真狗吧?”
黄履庄答道:“这是我特制的木狗,有人来敲门就会站起来发出像真狗一样的叫声。”
梅文鼎顿时大开眼界。