17.1　5种原动机

历史上的每一个时期，技术的本质（nature of technology）都是由很多因素相互影响而决定，诸如可用的材料、工匠积累的技巧和经验、经济社会条件、宗教和伦理道德，甚至包括哲学学说。每个阶段的工匠都掌握了某些工具和机器，以完成将原材料变成产品所需的各种操作。有些时候，我们把铁锤、凿子或转动手推磨之类的东西称为“直接工具”，目的是把它们与为其他工具或机器提供动力的原动机区分开。原动机把动物肌肉、流水、风或热的能量转变为一种适当形式的机械能，它们衡量着人类驾驭自然动力的能力。

因此，在某个文明阶段到来之后，可获得的原动机成为技术中的重要因素。它们决定了金属、木头和工匠所使用的其他材料单元的大小，以及那些最终可由这样成形的单元制成的机械、工具和其他产品的特性和尺度［1］。新原动机的引入通常可以使能量以一种更集中的形式获得，并使生产达到更高的水平。根据这种观点，技术史可分为五个阶段。在第一阶段，人类仅使用体力。在新石器时代，动物的饲养提高了可获得的牵引能力的总量，但没有提高能源生产的水平（第Ⅰ卷，第13章）。甚至在公元前第二个千年里，马和骆驼的使用也没有改变这种状态。因此，第二阶段最重要的是在整体上提高了人力和畜力，而不是更高、更集中的能源生产水平。不过，自古代帝国以来，生产工具在种类和数量方面的变化都显示了这种结果。

第三个阶段始于罗马帝国的后期，标志是水磨的使用。挪威水磨（图538）是它的最初形式，这还是仅仅意味着动力的转变，即从动物的肌肉转变为由流水带动的机器，而不是一种新的能源生产水平。以前两个奴隶拉动的手推磨和0.4—0.5马力的驴磨（图76—78），现在有时候用原始的水磨来代替，它输出的能量几乎是等量的。这种机器增加了人类可获得的总能量，但不能提供更大的单机能量。

图538　直到最近，设得兰群岛仍在使用的一种挪威水磨。用绳索把叶片吊起，这样水流就可以流过。

然而，当罗马工程师把原始的水磨转变成维特鲁威（vitruvius）式水磨（边码595，图540）时，他们创造了一种原动机，甚至在原始的形式下，它也可以产生差不多3马力的动力。因为各种原因（边码601起），这种水磨在地中海地区没有普遍使用。西欧在中世纪早期意识到了它的重要性，技术发展和普及都很快（边码608起），并使人类得到了能够产生40—60马力的原动机。风车在同一时期出现，提供了另一种几乎等量的能源（边码617—620，边码623起）。直到18世纪末，水车和风车一直在技术上占统治地位，它们的能力决定着那一时期所使用机械的范围、工艺以及产品。

第四个阶段源于蒸汽机的发明，它在1850年已经成为一种原动机，产生的能量超过水磨和风车。目前，我们处在不可预期的第五阶段边缘，也就是原子能阶段。这里着重讨论第三阶段，水磨被引入古典世界以及它给古典技术（classical technology）带来的变化。