只知道四大发明？古代中国人已能掘地千米，开采天然气了

你对中国古代技术了解多少？四项发明闪过我的脑海吗？

事实上，古人的许多发明并不比四大发明弱。今天我将带你去看看古代中国人的智慧和实践能力。

清朝人挖几千米来开采天然气

你听说过自贡孙海吗？

这是世界上第一个超过1000米的深井。然而，清朝的自贡人已经过着烹饪和盐卤的生活，天然气从海底井中喷出。

谢海井位于四川省自贡市大安区长堰塘，始建于清朝道光十五年(1835年)，至今已有180年的历史。它是用传统的钝头冲击钻法建造的，深度达1001.42米。谢海井曾经每天生产8500立方米天然气和14立方米黑盐水。

许多历史学家现在认为这是深井钻井技术的前身，而现代油气钻井技术实际上是近200年前中国技术的翻版。

20世纪拍摄的天车

图片来源:中国古代的钻井和天然气开采技术，钟长勇和黄简。

从上面的旧照片可以看出，一个50-100米高的钻机，天车，矗立在地面上。德克萨斯州油井的繁荣实际上出现在200年前的中国。

井架由耐用的竹子制成，钻头由绳索悬挂。

工人站在木杆上，像跷跷板一样踩着，铁钻可以被拉起来。

钻头可以随时下放，并在途中打碎岩石。

这种鱼尾形钻头设计用于在第一次钻孔时打开更大直径的通道。

图片来源:中国古代的钻井和天然气开采技术，钟长勇和黄简。

油井中使用的电缆非常坚固，其强度与现代钢缆相当。

钻杆是由牛力驱动的。

钻头有多种形状。为了钻不同的岩石和地质构造，古人设计了不同的钻头。

有了这样的钻井平台，古人可以深入地下开采盐和天然气。天然气被提取后，沿着几百米长的管道输送到附近的盐卤厂进行制盐。

我钦佩第一个想从地球中心看世界的自贡人。

天然气输送用竹质管道

图片来源:中国古代的钻井和天然气开采技术，钟长勇和黄简。

西汉里程表

记得给汽车打电话

让我们看看这个古老的里程表。里程表是测量距离的工具。你父母的车上有里程表。

这辆奇怪的车叫李稷顾车。这是世界上第一个里程表，出现在西汉时期。当军队行进时，它会把汽车推开。每隔500米，上面的太谷师傅就会敲鼓通知大家。

这辆车的两个齿轮由*驱动，大齿轮驱动小飞轮。

这种传动机构被现代工程师称为减速齿轮系。它可以将较高的输入速度转换为较低的输出速度。

一些历史学家认为，在行进时，李稷的鼓车走在皇帝的仪仗队前面，以记录敌人军营的距离和行进的距离。

巴斯大学机械设计和自动化讲师杰兰特·欧文说，这个系统的原理与现代摩托车发动机的原理相同。

一千年前的活塞

一千多年前的宋朝，中国古代的工业化水平达到了一个新的水平。当时出现在中国的机器还没有出现在中世纪的欧洲，到欧洲人创造它们的时候，已经过去了数百年甚至数千年。当时发明的一些技术至今仍在使用。

已故汉学家、宾夕法尼亚大学经济史学家罗伯特·哈特韦尔(Robert M. Hartwell)曾说过，12世纪中国的铁和煤产量几乎相当于18世纪工业革命期间英国的产量。没有配套的冶金工业技术，这种铁和煤的生产是不太科学的。

宋代的主要技术创新之一是重金属制造工艺。山东省济宁市铁塔镇的铁塔是当时铸铁技术的最好见证。

山东省济宁市铁塔镇的铁塔建于1105年。

铁塔寺的铁塔建于北宋崇宁四年(1105年)。这座铁塔的独特之处在于，直到现在，铸造如此巨大的铁制物体仍不简单。

从现代技术的角度来看，为了铸造如此大的物体，铁水泥浆必须保持在高温下才能形成。提高炉温的一种方法是吹入大量空气。现代铸铁技术也是如此。

那么，1000年前人们是如何将空气输入炉子的呢？不能靠嘴吹。

他们使用的技术是这种依靠液压动力供应的自动鼓风机——气流粉碎机。

欧文说，液压动力可以用来转动曲柄，进而带动风车。

这与后来发明的蒸汽机活塞的曲柄连杆机构原理相同，只是它的运行方向相反——在蒸汽机中，曲柄推动飞轮；在风车里，飞轮推动曲柄。

利用这种技术，大量的空气可以注入高炉，以达到铸铁所需的高温。

第一个了解中国风车的欧洲人是约翰·尼乌霍夫，他是荷兰东印度公司清朝使团的成员。1656年，他乘船沿着京杭大运河穿过江苏，看到了风车。他在《荷兰大使首次访华》一书中记录了这一经历。

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倪何复

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自动颠簸

事实上，宋代已经将齿轮传动应用到极致，并已经实现了自动化生产。它可以说是现代大工业的先驱。

一个例子是2000年前的一个液压杵锤，叫做Dui。

江西景德镇仍然使用水磨，这证明这种宋代技术已经过测试。

实质上，水锤技术利用流水的机械能和重力势能来转动水轮。水锤上有一些凸轮轴和把手。它们装在主轴上。旋转时，前排锤子上的锤子可以周期性地研磨东西。

水轮与主轴相连。当水流过时，水轮转动，主轴转动，锤子可以移动。

每个杠杆可以施加大约50公斤的力。水车每次转动，都能带动整个装置产生400公斤的力。

水锤不仅用来敲打谷物，也用来敲打金属。目前，景德镇还在进行水锤的粉碎过程。

《天宫吴凯》(1637)中的水璧

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等速螺旋玉佩

让我们看看另一件令人惊叹的手工艺品。

你见过这种春秋战国时期(公元前77475年)的玉器吗，上面的线引起了许多考古学家和工程师的兴趣。因为...它看起来不像是手工制作的。

嗯，上面玉器上的纹理叫做等速螺线，也叫做阿基米德螺线。

等速螺旋

等速螺旋要求光线在离开原点时以相等的角速度绕原点旋转。光是这个数学描述就能让你想象徒手画等速螺旋的困难。

春秋战国时期玉器上的等速螺旋

资料来源:DOI:10.1126/science。10960.888888888886

现在要制造这种螺纹，你可以使用一种叫做复合机的机器(一种结合了两个或更多简单机器的机器)，它可以以恒定的速度向外旋转，产生一个恒定速度的螺旋。难道这种机器早在春秋时期就已经出现了吗？

这就是哈佛大学物理系研究员彼得·路的想法。他推测春秋时期的中国人发明了复合机，并在2004年的《科学》杂志上发表了相关论文。

在西方，最早记载的复合机可以追溯到公元1世纪古希腊数学家和发明家亚历山大的英雄。如果卢淑仪和其他人有一把真正的锤子，古代中国人会比古希腊人更早发明复合机。那么，制造这种等速螺旋的是什么样的复合机呢？这可能如下。绿色是笔，白色是玉。拉黄色的杆子，你就可以画等速螺旋。

资料来源:DOI:10.1126/science。10966.888888888967

盘的旋转速度必须与笔的向外移动速度同步，否则不能画等速螺旋。

这支笔与一根绳子相连，绳子绕在一根可以控制光盘旋转的轴上。这样，笔向外移动的速度等于盘的旋转速度，并且可以画出等速螺旋。然后工人们根据画出的等速螺旋进行雕刻。

水运图像表

最后但同样重要的是，这是每个中国人都应该知道的水运设备。

水运观测站是一台古代天文计算机，可以说是中国古代科学皇冠上最耀眼的珍珠之一。

这台天文计算机是1000多年前的1086年设计和制造的，那是宋朝元佑的第一年。它的发明者是一位与时俱进的全能工程师——苏松。

苏松

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他的设计如此复杂和先进，以至于工程师和历史学家很长时间都不理解它的原理。

当许多西方人第一次看到它时，他们无法想象古代有这样一种技术，因为它不仅能计算一月的日期，还能计算天体在天球中的运动。

水运仪器图像台高12米，宽7米，包含4个系统和400多个部件。它的前面有一座塔。在塔里，会有假的笑着的男孩出来告诉丁林时间。

在水上仪器平台内还有一个浑天仪，让人们可以观察天体的运动。

水运工具有世界上最早的擒纵机构。擒纵机构是机械钟表的关键部件。难怪前联合国教科文组织自然科学部主任约瑟夫·李约瑟直言不讳地说，水运观测站是欧洲天文钟的直接祖先。

摆钟的锚擒纵机构

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此外，苏颂还设计了一种齿轮和匹配销，它们的功能是使齿轮以特定的速度旋转。

西方花了数百年时间发明了类似的擒纵机构和机械钟，使人类能够将擒纵机构的滴答声与时间联系起来。

原来的水运设备在北宋时期被毁坏了。在景康(1127年)的灾难中，它被金兵占领，后来被丢弃。然而，由于没有人能够理解南宋时期苏颂之子谢肃所保存的手稿，因此也就没有人能够长期修复水运工具。

现在我们可以知道它是如何制作的，这要归功于苏松自己的“机械球和天球的新设计”。这本书写于大约900年前，包含47幅水运设备的蓝图。

你现在可以在中国国家博物馆观看1:5的修复和“新形象法”。此外，中国*的国家自然科学博物馆和日本长野县的素瓦尔科学博物馆对水上天文台进行了1:1的修复。

日本修复水运仪器和图像平台内部

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