中国古代黑科技之三 | 木牛流马

• 姓名：木牛流马

• 真貌：改良版独轮车

• 年龄：1800-1900岁

• 发明者：诸葛亮、蒲元等

• 出生地：蜀国或岐山周边

• 技能：无视地理条件运输

• 黑科技等级：★★★★

历史回顾

仓禀（战战兢兢）：主簿大人唤我何事？

杨仪：我还能有何事？粮草到底何时能到？

仓禀：山高途远，蜀道艰难。我们已经很努力啦！臣妾实在做不到啊！

杨仪：军令如山，切勿多言。你就是骠骑将军又怎样？上次都乡侯因为供应不上粮草，都被贬为庶人。

仓禀：小人愿以死谢罪，但粮道如此艰难，最好能将实情向丞相明言，否则后继者也无能为力啊！

杨仪：言之有理，你快来和我一起面见丞相。

杨仪：丞相！即今粮米皆在剑阁，人夫牛马，搬运不便，如之奈何？

诸葛丞相笑曰：吾已运谋多时也！前者所积木料……教人制造木牛流马，搬运粮米，甚是便利。牛马皆不水食，可以昼夜转运不绝也

众人：自古及今，未闻有木牛流马之事！

《三国演义》中，诸葛亮前五次北伐都遭遇了失败，最大的问题就是粮食运输！

北宋科学家沈括曾经建立了一个运输模型，指出最多三个民夫供养一个作战士兵，这就到了行军的极限，而在这个前提下的行军时限只有31天。

也就是说，如果一次行军超过31天，而又没有获得补给，军队就会不战而溃。

诸葛丞相遇到的问题则更加复杂，要知道，蜀道难，难于上青天！“黄鹤之飞尚不得过，猿猱欲度愁攀援。”

在第五次北伐中，蜀国顾命大臣李严就因为运粮不济而被贬为庶人，而诸葛亮自己的亲侄子诸葛乔（诸葛瑾的儿子）也在押送粮草途中因为过于劳累而病死，足见诸葛亮遇到的难题有多么艰巨！

第六次北伐，在众人仍在为粮食问题发愁时，孔明亮出了自己准备已久的黑科技：木牛流马！

这究竟是什么东东呢？

▲电视剧《新三国》里的木牛流马。

《三国演义》和《三国志》里都有关于“木牛流马”的记载，并且有比较详细的制作工艺。

据说后来大数学家、大工程师祖冲之还真的复原出了“木牛流马”，但同样没有记录下来。

后世，不计其数的人试图复原这件“神器”，都失败了。最滑稽的莫过于明朝的李晟，他喜欢纸上谈兵，号称自己会造木牛流马，大家都不相信他。

有一天他把自己的发明创造披上浑身铁甲，到兵部去展示，结果这些“牛马”没走几步就倒了。大家纷纷笑话他。

（李）晟自少好谈兵，尝自言能造木牛流马，又能用数十骑可破千百胡虏，听其言者咸疑其丧心也。其所著书以五经合兵法，尤可嗤鄙。又请铸全身铁甲，工部如其式铸成，晟躬试于兵部台下，未上马，行数步而仆，人至今传笑之云。

——《明武宗实录》

直到现在，还有人在尝试复原木牛流马，根据他们复原的机械形态，大致可以分成“四足派”和“独轮派”。

四足派认为根据史料里的记载，木牛应该有四条腿，但这样的话它如何前行呢？有人认为是杠杆原理，近年来也有人尝试过，要靠杠杆原理让“木牛”前行，耗力巨大，效率太低，远远不如独轮车。

▲木牛流马的“四足型”几种复原图

▲94年央视版《三国演义》中，木牛流马为四足型。

相反，独轮派认为木牛流马就是一种独轮车。

▲独轮型木牛流马的复原物

▲《新三国》里，木牛流马为独轮型

也有人认为木牛流马是两种东西，甚至有人提出流马是一种船只，这些都属于一家之言。

现在大部分学者认为，木牛流马是一种东西，就是一种改良型独轮车，在东汉年代发明出的独轮车基础上加了一个压靠。压靠打开可以驻车，这就是木牛；运载的时候，压靠收起，是为流马。

经过演义的加工，以及人们的道听途说，才越描述越神了。

大家知道，历史上诸葛亮是一位伟大的杰出的政治家、军事家、文学家、书法家，以及~~发明家。

除了木牛流马以外，他有记载的发明还有：孔明灯、八阵图、连弩、孔明锁、孔明灯、孔明棋，甚至~~馒头。

诸葛丞相也不是一个人在战斗。

虽然他工作勤勉，鞠躬尽瘁死而后已，也不可能完成独自所有的发明。在工程、发明方面，他最得力的助手是一个叫做蒲元的发明家。

蒲元是诸葛亮的西曹掾，负责为蜀军制造兵器。

据史料记载，蒲元对于用水淬火深有研究，指出造刀只能用蜀江的水而不能用汉江的水。因此历史上有“蒲元识水”的妙谈。

也有资料记载，是蒲元提出了制造木牛的计划。我们有理由相信，蒲元和众多工匠一起，他们才是木牛流马真正的发明人。

在中国历史上，还有无数和蒲元一样无名的工匠，他们在每天的劳动、工作中不停的琢磨工艺，搞出了很多的发明，不断助力中国古代科技的发展！

▲神工蒲元

木牛流马能不能像传说中的一样，可以不用动力就可以行走呢？

在历史上，无数的智者都希望制造出一种不需外力就可以自动运转并对外输出能量的机械，那简直可以解放全人类了，这种机械被称为“永动机”！按照《三国演义》里的记载，木牛流马当然是一种永动机。

可惜的是，热力学第一定律（能量守恒定律）和热力学第二定律（熵增定律）的出现，告诉我们：永动机是不可能存在的。

▲美国最新制造的“木牛”，它显然也不是永动机，因为它要“吃”电

最后，木牛流马究竟是什么呢？

根据历史学家考证，木牛流马极有可能是一种改良版的独轮车。

相对于四轮车、双轮车，独轮车一直到西汉时期才出现。

而在西方，虽然有传言古希腊时期就有了独轮车，但一直没有找到证据。有证据的独轮车在欧洲要到1170年至1250年之间，这比诸葛亮还晚了1000年呢。

▲清明上河图里的独轮车

虽然它出现的如此之晚，却被马克思评价为“一个生产函数的转变”！这是为什么呢？

在古代，四轮车、双轮车虽然可以由牲畜拖行，但遇到复杂点的地形，就无能为力了。

所以秦始皇要造驰道，目的就是给四轮车、双轮车提供一条当时的“高速公路”。

独轮车则不一样，由于杠杆原理，一个人就可以推动独轮车，装载300-400公斤的货物，更重要的是在任何地形都如履平地。

上山爬坡、遇到颠簸路段，都不在话下。我们看到电视剧98年央视版《水浒传》里，七星聚义的晁盖他们都是每人推行这样一种独轮车，扮做买枣子的商人，去劫生辰纲的。

你看看杨志带着一群挑夫是多么辛苦，而晁盖等7位好汉推着独轮车就要轻松的多。

▲电视剧《水浒传》里的独轮车

2000年前！一个人运输300-400公斤的货物！这绝对不是异想天开！

只要我们掌握了杠杆原理，就很容易理解了。

看下图，我们给独轮车做一个简单的受力分析，独轮车受到三个力：

1、质心G受到垂直向下的重力P

2、轮子C受到地面垂直向上的支持力R

3、人通过手给独轮车的手柄M向上的托力F

很容易理解的是：P=R+F。显然，我们希望F越小越好，这样的话人就更加省力。R嘛，地面给的，不用白不用。

所以我们还要回到杠杆原理，分析力矩。

第一步，找到支点。

支点在哪里呢？千万不要把独轮车看成一个简单的跷跷板，以为支点就是质心G。其实你假设自己推一下这个独轮车，就知道了，货斗也好，手柄也好，都是围绕轮子C转的，所以轮子C才是支点。

在水平方向上，轮子C到质心G的距离是a，这就是重力的力臂。而手柄到质心的距离是b，这是人力的力臂。

所以我们可以得到方程：

a*P=b*F

F=a*P/b

想把F变得更小，那就尽量缩小a，扩大b。最理想的当然是：通过精巧的设计，把轮子C放在质心底下，那a=0，人就可以几乎不费力了。当然，前进方向的推力，以及遇到颠簸、调整方向的微小控制力，还是少不了的。

阿基米德曾经说过，给我一个杠杆，我可以撬起地球。看看，人家大科学家连地球都撬的起来，区区300-400公斤的货物，在杠杆原理下又有什么难的呢？

在诸葛亮的年代，独轮车刚刚发明一两百年，还属于比较先进的技术。那么木牛流马有什么特别的呢？

原来，独轮车虽好，对人的体力要求却高。在平原地区，尚且需要花费力气，小心翼翼控制平衡。

要用独轮车跨越艰难的蜀道，对运输工人的要求也太高了。

你想想，当一位民夫推动着好几百斤的货物正在爬坡，想休息一下，还得花费力气抵住独轮车让它不能滑下去，这会是多么劳累；再想想，如果民夫遇到下坡，一不留神由于颠簸滑了手，就只能眼睁睁的看着车毁甚至人亡了。

所以，蜀道难，在这地方，独轮车还比不上用土办法：肩扛。

据考证，木牛流马给独轮车加了一个压靠，不要小看这个压靠，有了它的存在，民夫在上山的时候可以休息，下坡的时候也可以驻足停留。在艰难的蜀道，民夫们再也不用担心独轮车不听话啦！

▲复原的木牛流马

即使木牛流马真的没有“永动机”那么神奇，也是劳动人民智慧的象征，诸葛亮也只是他们的代表而已。

人类文明就是这么一步一步艰难的发展起来，木牛流马也好，独轮车也好，都是其中的一个缩影，我们祖先每一个脚印都是值得我们纪念！

END