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千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用


长城、火药、弓弩、孔明灯……在张艺谋新片《长城》运用的这些“中国元素”中,“孔明灯”给观众印象深刻。从史料来看,孔明灯与走马灯、蟠螭灯一样,都是中国人最早发明的“高科技灯”……

千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用

孔明灯升腾原理示意图

千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用

古代军用孔明灯标准图(图源《武备志》)

千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用

刘仙洲复原走马灯(图源《中国古代科学史纲》)

千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用

走马灯与燃气涡轮原理关系示意图

千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用

现代仿制的蟠螭灯

千年前古人就发明高科技灯 秦汉孔明灯最早应用

清代袁江所绘《醉归图》中的走马灯(辽宁旅顺博物馆藏品)

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孔明灯——

“掷烛腾空稳,推球滚地轻”

高科技原理:利用热浮力飞扬于空中

说到“孔明灯”,可能很多人会以为是三国时诸葛亮发明的,其实至今没有发现诸葛亮发明孔明灯的史料。从字面来理解,“孔明”二字也非由其字而来,而是因为这种灯的透光和使用方式特别,四周要围挡起来,从孔洞泄光。

孔明灯古称“飏灯”,因为升扬在空中又称“天灯”;燃料后来多用松脂,也叫“松脂灯”。早期多用于夜间军事活动传递信息,又是“信号灯”。在现代,人们则把这种灯视为“许愿灯”,多用其来祈愿。

孔明灯是中国古代的重要发明之一,具体是何人何时发明的,目前很难说清楚。如果从孔明灯原理的发现上来说,早在秦汉时已可以做出孔明灯。据《太平御览·羽族部十五·鸟卵》引《淮南万毕术》:“艾火令鸡子飞。”这句话的意思是,将燃烧的艾火放进鸡蛋壳里,可以让鸡蛋壳飞起来。东汉高诱就此作了进一步解释:“取鸡子,去其汁,燃艾火,内空卵中,疾风因举之,飞。”

鸡蛋壳为什么能飞?现代热学的解释是:受热气体膨胀向下排出,推动物体上升,孔明灯就是利用了热动力中的浮升力(一说反冲力)。这对现代人来说很简单,现代载人“热气球”就是这一原理。但2000多年前的古人并不清楚其中的热学原理,称之为“术”。在古代,“鸡子飞”术一直作为一种秘术流行,如北宋苏轼《物类相感志》 便记载了一种“鸡子飞”新玩法: “鸡子开小窍,去黄白了,入露水,又以油纸糊了,日中晒之,可以开起,离地三四尺。”

《淮南万毕术》由西汉时淮南王刘安主编,可见西汉时人们已知道了“孔明灯原理”。但当时是否真的出现了孔明灯?目前并无明确记载,也没有考古发现。但从当时做孔明灯必须的材料——纸、固体照明燃料(蜡)均已出现的情况来分析,不能排除在汉朝已出现孔明灯的可能。后来三国时期的蜀国丞相诸葛亮是否利用孔明灯从事军事活动,其可能性也不能排除。

孔明灯发明以后,最早并非民用,而是军用。唐宋时已被成熟运用到军事领域,一直到晚清,孔明灯都是指挥作战和传递情报的重要工具。如明将戚继光,便用孔明灯(灯笼)来指挥抗倭,其《纪效新书》记载:“夜营应备中军大将旗鼓,上各黄油纸、铁丝灯一盏,俱粗四寸、长一尺五寸;五方旗十面,十盏……”除黄色灯,还有白、蓝、黑、红等颜色,可组合出不同的指挥信号,“为莫测之巧也”,敌人根本搞不清楚什么意思。

由于造纸术的进一步发现,人们开始使用蜡纸来制作孔明灯,这种纸可阻燃、防雨淋,还聚气。诗人陆游《灯笼》即称:“灯笼一样薄蜡纸,莹如云母含清光。”古代孔明灯的制作方法与现代差不多,一般是用竹篾扎成一个球形灯架,上方不留出口,糊上纸勿令漏气。灯下点燃松脂,灯内充满热空气,即可冉冉升空。南宋诗人范成大有一年看到苏州(吴中)人在元宵节放孔明灯的情况,遂在《上元纪吴中节物俳谐体三十二韵》诗中写道:“掷烛腾空稳,推球滚地轻。”

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走马灯——

“映光鱼隐见,转影骑纵横”

高科技原理:利用热对流作用带动叶轮旋转