18.1　机械的起源

希腊人在使用mēchanē一词和罗马人在使用其同源词machina时，都有许多含糊不清的地方。这些词一般用来表示有独创性的发明。但是，还有另一种更精确的用法，那就是希腊人将机械划分为两类。一类是简单的机械，一般有杠杆、楔子、螺旋、滑轮和绞盘5种，有时还要加上第6种——斜面。另一类是复杂的机械，由简单的机械组合而成。

在实际应用中，机械是指由介于驱动力和执行部分之间的特定数量的移动部件构成的任何工具。例如，绞盘介于转动它的人和拉紧的绳子之间。斜面介于要到达的高地和要上升的车之间。现在，我们都认为这样的简单工具只是机械的一部分，清晰地识别它们是改善和应用更复杂设备的必要步骤。

显然，动物组织的基本特征就包含了机械的因素。无论多么原始的部落，都会系统地使用某种形式的杠杆。组合杠杆十分常见，有时表现为钳子的形式——只是在用金属制造以后，钳子才最终发展起来；有时表现为更原始的夹具的形式，其中最早的是曲杆，实际上是将两个操作杆在一端相连，用弹簧施加压力使它张开。眉型镊子在远古文明中得到了广泛的使用，为青铜时代的苏美尔、印度河流域、埃及、西欧、非洲和东亚等地的人所熟悉，它们的使用甚至比剃刀流传得更广。大多数的农业工具是杠杆的特殊改进。

杠杆是所有机械的基础，为了更广泛地使用，必须把它和其他机械部件结合起来。很长时间以来，人们可能只掌握了杠杆的最简单应用。弹簧是另外一种精心设计的设备，严格地说它并不是一种机械元件，而是一种储存能量的方法。弹簧在自然界中随处可见，人们需要做的只是进行模仿。双壳类动物的壳可能早就被用作钳子了，以两个壳为杠杆，连接处为弹簧。原始人做的大多数陷阱，只是杠杆和弹簧的组合。

轮子的引进成为机械发展道路上的关键一步，它的产生和早期发展已经作过介绍（第Ⅰ卷，第9章）。人们很早就从轮子演化出了两种基本的机械装置，即车辆和陶轮。

滑轮是轮子的一种特殊形式，早期历史非常模糊。滑轮引进了另一个元素——只作为柔性连接的绳子，传动皮带出现得更晚。亚述人对滑轮的描述是值得怀疑的，古埃及人则似乎并不知道它。《机械》（Mechanica）这部著作提到了滑轮，作者曾被误认是亚里士多德（卒于公元前322年），但实际只是属于他的学派，而且比他晚不了多久。人们在维特鲁威时代（公元前1世纪）已经了解了滑轮，并且在罗马帝国（边码658起）的最初几个世纪里广泛地使用它。在动植物的解剖构造中有简单工具滑轮和楔子的相似物，却没有绞盘和螺丝的相似物。