18.3　罗马的机械

罗马人尽管很少在机械领域显示出发明天分，却致力于完善继承的某些技术。在他们的控制之下，在公元纪年起始的几个世纪，机械经历了相当大的发展，日积月累形成了机械革命。这次进步的主要因素是旋转运动的广泛应用，例如磨房的水车和踏车（图540、图541、图578、图603）。为了更广泛地应用旋转运动，必须改进器械，这些改进肯定是渐渐完成的，改进后的器械则直到今天还在使用。

除了运输工具之外，早期旋转运动最引人关注的例子就是谷物的磨粉。直到公元前1世纪，谷物一直是由辊子和磨盘两种装置磨碎的，普通的石头辊子是最原始的工具（第Ⅰ卷，图176），用手旋转或用古怪的手柄旋转的石头磨盘是更复杂的装置（图75）。在公元前1世纪出现了罗马式的中空沙漏形状的磨石（图76—78），可以用手驱动，也可以把踏车安装在磨石上面，后者很快就实现了。在中世纪，磨石得到了相当大的改善，变成了现在的样子。

水磨是最早期工具中的一种，起源还不是很清楚，文献很少并且不充分，早期的古代遗迹已经不存在（边码593起）。在西欧，所有描述水磨的词语都源自希腊语，显示着这项发明源自地中海东部地区。它可能是和踏车在同一时期发明的。

另一个在地中海地区广泛使用的工具是橄榄油的压榨工具，它同样也转变成旋转式的机械装置。最初，橄榄和葡萄的压榨工具（图81）没有区别，都使用了杠杆原理。后来，人们为榨出橄榄油，设计出了可以在圆盆边沿滚动的大圆石头（图80），安装在一个沿轴中心旋转的轴上，并可以和外部的踏车连接。在欧洲，一般用水磨取代踏车。如今，这种压榨工具仍在整个非洲北部使用。在诺曼底，人们用它来压碎苹果，制成苹果酒，在别处则用来磨碎谷物。

踏车的第三种用途是抽水（边码603）。在埃及，桔槔（第Ⅰ卷，图344—347）和后来的阿基米德螺旋（图617—619）很长时间都被用来抽水，那里的水必须从很深的井中提取出来——例如从矿井里。在应用旋转运动的新式机械中希腊人和罗马人使用了绳子、滑轮和水桶（图616、图2），它们由地面上的鼓轮控制，由踏车带动滑轮组来驱动。因此，建造动力大的机器为灌溉沟渠网络供水成为了可能。在这些公共服务的伟大工程中，罗马人的天赋发挥得淋漓尽致。他们建造了宏伟的灌溉沟渠系统（边码677起），特别是在北非和西班牙。几个世纪后，这些灌溉系统被阿拉伯人修复并使用。阿拉伯人还重建了废弃的抽水装置，他们称之为nāūrah，西方则称为戽车（边码671）。

图577　马赛克上的罗马抽水车图案，发现于阿帕梅亚。2世纪。

图578　罗马的起重机。

用来抬起石块，由一个在鼠笼中的人操作。来自叙拉古的遗迹，1世纪。

在古典的拉丁文学中，经常提及抽水车。土耳其阿帕梅亚的马赛克上的图案是它的最早表现形式之一（图577），其中一些用类似于松鼠笼子样的装置来驱动。这种持续旋转的机械在帝国分布很广泛，但它并不是罗马人的天分在机械领域的唯一体现。用关在其中的人或动物的重力来转动的笼子，同样应用了杠杆原理。这种装置也被用来提升建筑材料（图578、图603），同样的原理应用在许多中世纪的起重机中（图版38B），并且一直使用到了19世纪。应用这些原理，矿山建立了一系列的平台，每一个平台上都使用一个鼠笼型的抽水机（图5）。

最早期的压榨机械只包括一个由重力下压的杠杆（图81）。为增加机械的力量，杠杆臂就必须加长。在以后的实际应用中，施加在杠杆臂上的压力通过拴在臂上的绞盘上的绳子来提供（图82、图83）。接下来，为提供更大的力量，有时用螺杆代替绞盘（图85—86）。拜占庭式的纺织品压力机和庞贝的榨油工具就是这种样式的，但更常用的是带有绞盘的压榨工具。