比西方早一千年的中国车轮舟

何国卫

早在晋代义熙十三年（公元417年）出现的车轮舟是中国古代造船技术中一项重大发明。西方对车轮舟研究和制造情况如何呢？德国人威尔乔利亚斯（Robertus Valturius）在他刊行于1472年的《军事》（“De Re Militari”)一书中提到备有五轴10个桨轮的船和另一个备有一轴2个桨轮的船。对此著名英国学者李约瑟（Joseph Needham，1900～1995）在《李约瑟文集》里写道：“在十五世纪德国技术手稿中提出过关于制造明轮船的建议，而这些船可能是在无所不在的竖式水车启示下的再次发明。”据有关文献记有，欧洲桨轮船的第1次试验，是于1543年在西班牙的巴塞罗那进行的。由中外文献的对比可知，中国发明和使用的桨轮船，要比西方早一千年。

图1 徐寿、华衡芳像

从“黄鹄”号说起

1840年，西方的“坚船利炮”打开了中国闭关的国门，一批有识之士提出“师夷长技以制夷”的口号，掀起了一场救国图强的洋务运动，如自学成才的业余科学家徐寿、华衡芳（图1）等投身于船舶修造业，1865年4月由他们自行设计、自己制造的蒸汽明轮船“黄鹄”号诞生了。

“黄鹄”号船长55尺，载重量为25吨，船中两舷对称装置着一对大型木质转轮，转轮装有划水桨板，如同农村的水车，车轮是靠自行设计制造的蒸汽机转动的。“黄鹄”号于1866年春在南京下关的扬子江试航成功，在不到14小时内逆流行驶了225里，时速约16里；而返回时顺流航行仅用了8小时，时速约28里。当时曾国藩对轮船的性能甚为满意，望着这艘由中国人自己设计并制造的轮船，遂将轮船命名为“黄鹄”号。并无限感慨地在当天的日记中写道：“窃喜人之智巧，我中国人亦能为之，彼不能傲我以其所不知矣。”图2和图3分别是“黄鹄”号的复原描绘图和复原模型照片。

尽管“黄鹄”号是学习模仿西洋蒸汽机轮船研制的，但“黄鹄”号是中国人自行研制，并以手工劳动为主建造成功的中国第一艘蒸汽机明轮船，它象征着中国帆船时代的行将结束和近代轮船时代的到了，可以说它的建造揭开了中国近代船舶工业发展的帷幕。

在上海世博会中国船舶馆广场的“船史大道”上，摆放着第一条木壳明轮船——“黄鹄”号，船体两舷的两个大轮盘，引起了众多观众的好奇与猜想，船体两侧各安装一个大轮子派什么用场？它不就是船舶的明轮推进器吗？正是。

虽然“黄鹄”号两舷的两个大轮盘是靠蒸汽机动力带动轮盘转动的，但要知道人力转动轮盘的车轮舟在中国晋代早就有之。安装轮子的船，就是我国古代的车轮舟，亦称车轮舸、轮桨船、车船等，因车轮舟主要出现在战船上，所以车轮舟也称车轮战舰。

因为这种船的桨轮下半部浸入水中，上半部露出水面，由于其侧之推进轮极似车轮，故后来又称之为车轮舟或车船。所以称为“明轮船”或“轮船”，以便和人工划桨的木船、风力推动的帆船相区别。

“黄鹄”号出现之前中国的车轮舟是人力踩踏轮轴转动轮盘的，根据桨轮的多少和船宽的大小配置踩踏船员的人数，图4是一艘车轮舟的剖视模型照片，可以看到每根转轴的两舷侧各置一个车轮，船舱内对应的转轴位置的左右各有6名踩踏船员正在踩踏作业中的使用情况。

图2 “黄鹄”号的复原描绘图

中国车轮舟最早出现在晋代的渭水

中国最早出现车轮舟是在晋代义熙年间的渭水上。历史上的晋朝大将刘裕，在镇压了孙恩、卢循所统率的农民起义军之后，就大举攻击建都长安的后秦。据《二十五史》所载唐代李延寿撰写的《南史·王镇恶》中记载，晋义熙十三年（公元417年），刘裕的部将王镇恶，由黄河乘桨轮船，“溯渭（水）而进，舰外不见有行船人。北土素无舟楫，莫不惊以为神。”《资治通鉴》也有记：“（王）镇恶溯渭而上，乘蒙冲小舰，行船者皆在舰内：秦人见舰进而无行船者，旨惊以为神”。王镇恶所乘小舰，既不张帆也不划桨，藏在舰内的行船者当是脚踏车轮使船逆水急进，这是在世界上首次出现桨轮船的生动记录，这为科技史家所公认。

图3 “黄鹄”号复原模型照片

图4 车轮舟剖视模型

关于中国发明和实际使用的车轮舟，自晋代而南北朝，以迄唐、宋直至清代，车轮舟在史籍中不乏记载。南北朝时期杰出的数学家、天文学家和机械发明家祖冲之（429～500）的“千里船”就是车轮舟，《祖冲之传》有记“又造千里船，于新亭江试之，日行百余里。” “不因风水，施机自运”的千里船，即车轮舟。

南朝梁大宝二年（公元551年），水军将领徐世谱与侯景战于赤亭湖（今湖南华容）时，景军甚盛。“世谱乃别造楼船、拍舰、火舫、水车，以益军势。……大败景军”，徐世谱所造“水车”，就是车轮战舰。

《旧唐书·李皋传》记载李皋“常运心巧思，为战舰，挟二轮蹈之，翔风鼓浪，疾若挂帆席”。

到了宋朝，车轮舟进入了大发展时期，在当时的水战中，往往出动数百艘乃至上千艘车船称雄于江河湖港之上。

桨轮船在南宋时期得到了较大规模的发展。当时农民起义军领袖杨么的部下高宣，设计制造了多种大小桨轮船。其车数（一轮叫做一车）有4车、6车、8车、20车、24车、32车等，中型的载战士二三百人，大型的长二三十丈，吃水一丈左右，能载千余人。桨轮船在出现后的1000多年中，发挥过巨大作用，直到20世纪初，我国南方地区还有少量的桨轮船。

图5 南宋造23个踏轮的车船 (原始图)

图6 南宋时期的23车车轮战船模型照片

在宋代甚至将车轮战船列入水军编制，宋朝水军备有桨轮战舰的最早记录是1130年。宋朝将车船列入水军的编制并有相当的规模，宋代的文献记有：“偶得一随军人，原是都水监白波辇运司黄河扫岸水手都料高宣者，献车船样，……打造八车船样一只，数日并工而成。令人夫踏车于江流上下，往来极为快利。船两边有护车板，不见其车，但见船行如龙，观者以为神奇，乃渐增广车数，至造二十至二十三车大船，能载战士二三百人。”《李约瑟文集》载有，南宋时高宣等人（1130年）建造的有23个踏轮的车船，长100、宽15～20英尺，凡车数出现单数者，除有成对的舷车轮之外，必有一尾车轮，如图5。

船史学者精心复原制作了23车宋代车轮舟复原模型。桨轮外装有防护板的23轮洞庭湖车船模型，陈列展示在嘉兴船文化博物馆，古代先进的原始形态轮船，满足了观众的好奇心，提高了国人的自豪感，见图6。

清《古今图书集成·戎政典》载有4轮桨的车轮船图，并记：“长四丈二尺，阔一丈三尺，外虚边框各一尺，空内安四轮，轮头入水约一尺”，见图7。

中国清代曾收集许多木船模参加1904年世博会，展后有125艘中国清代船模被比利时MAS博物馆收藏，其中有一艘置于尾部的单轮舟模型，很珍贵，此车轮舟是靠四人踩踏使得车轮转动推船前行，见图8。

图7 车轮舸图（采自《古今图书集成》）

图8 中国清代单轮车轮舟模型照片（比利时MAS博物馆收藏）

车轮舟在宋代水战中大显身手

宋代的钟相、杨么起义反宋和虞允文抗金的“采石之战”都是车轮舟在水战中大显身手的典型战例，车轮舟功不可没。

1、钟相、杨么反宋在洞庭湖大造车轮战船

建炎四年(1130)二月，钟相、杨么起义反宋，宋廷“遣统领官安和率步兵入益阳，统制官张崇领战舰趋洞庭，武显大夫张奇统水军入澧江，三道讨之”。绍兴元年(1131)，“鼎澧镇抚使程昌寓造二十至三十车大船”，“竞发车船以进”。奈何义军有备，不仅虏得程昌寓的大型车船，而且还获得了随车船作维修工作的都料匠高宣，然后在洞庭湖大造车轮战船。《杨么事迹考证》记有：“水寨得车船的样及都料手后，于是杨么造和州载二十四车大楼船，杨钦造大德山二十四车船，……两月之间，水寨大小车楼船十余制样，势益雄壮。”宋代的文献《中兴小记》记有，绍兴二年(1132)，“时鼎 (州，今湖南常德)寇杨么、黄诚，聚众至数万，……分布远近，共有车船、海鳅头多数百艘。……”书中引李龟年记杨么本末曰：“车船者，置人于前后踏车，进退皆可。其名曰大德山、小德山、望三洲及浑江龙之类，皆两重或三重，载千余人，又设拍竿，其制(如)大桅，长十余丈，上置巨石，下作辘轳，(绳)贯其巅。遇官军船近，即倒拍竿击碎之。”

杨么起义军获船匠高宣之助，大造车船，使官军屡战屡败。绍兴五年(1135)六月，杨么起义军终被岳飞所败。《岳飞传》记有 ：“(杨)么负固不服，方浮舟湖中，以轮激水，其行如飞。旁置撞竿，官军迎之辄碎：(岳)飞伐君山(洞庭湖北岸)木为巨筏，塞诸港汊，又以腐木乱草浮上流而下，择水浅处，遣善骂者挑之，且行且骂。贼怒来追，则草木壅积，舟轮碍不行。”杨么被擒斩。看来杨么中了岳飞的“草木壅积”之计，因车轮舟“舟轮碍不行”而败，束手被擒。南宋大诗人陆游所著《老学庵笔记》中，对车船的描述：“鼎澧群盗如钟相、杨么，战船有车船、有桨船……官军战船亦效贼车船而增大，有长三十六丈广四丈一尺，高七丈二尺五寸，未及用而岳飞以步兵平贼。至完颜亮入寇，车船犹在颇有功云。”

《杨么事迹考证》中有“程昌寓造二十至三十车大船”；在史籍《宋会要》中也有“(绍兴)四年(1134)……知州程昌寓造下车船通长三十丈或二十余丈，每支可容战士七八百人，驾放浮泛，往来可以御敌”的记载。

2、虞允文“采石之战”抗金以少胜多其中车轮舟功不可没。

在长江抗金水战中“采石矶战役”（又称“采石之战”）是我国历史上著名的以少胜多以弱胜强战例，南宋的车船发挥了空前强大的震摄与杀伤威力，车轮舟发挥了重要作用。

宋绍兴三十一年，金正隆六年(1161)十一月初，40万金兵在国主海陵王完颜亮亲自统帅下，驻军江北，进逼长江和州对岸采石(今安徽马鞍山市之南)，而 “宋军才一万八千”驻守，守军将领王权弃军而去，接防的将领李显忠尚未到任。当时到采石犒师的虞允文见到守军兵无主帅，军心涣散，就当机立断挺身而出代替主帅，组织宋军抗金，终使采石之战告捷。

“采石之战”中，宋军的车船发挥了空前强大的威力。十一月初八，完颜亮指挥几百艘战船强渡长江，为首的70艘战船已逼近南岸，虞允文沉着指挥、英勇反攻，用每船装11个桨轮（边各5轮尾1轮）的“海鳅”车船冲撞金军舰船，犁沉过半，非淹即毁。这时恰有溃军来自光州(今河南光山县)，虞允文授予旗鼓从山后转出，金兵以为援军到达，遂逃遁，江面留尸凡4000余。第二天对金兵用夹击战术，焚其舟300余，金兵乃退败扬州。虞允文预计金兵将进攻京口(今江苏镇江)继续南犯，遂又率领16 000人援京口。他“命战士踏车船中流上下，三周金山，回转如飞，敌持满以待，相顾骇愕”。不久，金兵内乱，金主完颜亮“为其下所杀”，金兵大败。“采石之战”创以1．8万人胜40万人的辉煌战例，虞允文和车船都功不可没。

连续转桨是船舶推进的技术飞跃

由桨发展成轮桨使船舶推进技术产生飞跃。车轮舟推进技术的先进性在于木桨操作时只能做前后直线、间歇运动，对船所发出的推进力也是间歇性的。船史研究学界的老前辈周世德先生在他的遗作“中国古船桨系考略”一文中对此有这样的论述：“桨的进一步发展就是轮桨的出现，即‘车船’的出现。从桨转化为轮桨，在船舶推进发展史上是件足以使史家和工程界人士为之兴奋的大事。轮桨在我国创用之早以及后来宋朝车船种类之多、规模之大均足以震惊世界。它使船舶的人力推进工具产生了一个飞跃，达到了半机械化程度，成为古代船舶人力推进技术的最高水平。”

轮桨，是将桨的叶片装到轮子的周边，这就可以使原本桨的直线、间歇、往复运动，变为圆周、连续、旋转运动。由于轮桨连续旋转的不断划水，不仅可以连续推进，避免了手力划桨时桨必须出水而做虚功，而且可借助桨手自身的体重用脚踏转轴就较为省力的多了。因为在同一根转轴上可按船宽的大小安装很多踏脚板，由很多人同时踏之，可以发挥多人的作用，提高车轮舟的推进效能和船速。只要车轮向前转船就向前进，车轮向后转则船可后退。如此的机动灵活，进退自如，极大地提高了船的机动性，这对战船尤为重要，当为首选。

车轮舟是近代明轮航行模式之先导，在造船发展史上具有重要意义。李约瑟曾写道：“这种船在中国肯定流传下来了，因为在鸦片战争期间（1839～1842年）有大量的踏车操作的明轮作战帆船派去同英国船作战，而且证明颇为有效，虽然结果并没有带来什么希望。由于向来的那种自鸣得意的心情，西方人曾认为中国的这些船是模仿他们的明轮汽船而制造的。但对中国当时的文献进行的研究表明，根本就不是那么回事。……在4世纪的拜占廷．曾经提出了一项用牛转动绞盘驱动明轮船的建议，但没有证据说明曾经建造过这种船。由于手稿仅仅在文艺复兴时期（14到16世纪）才被发现，因而不可能对中国造船匠产生什么影响。”

由此看来，欧洲在4世纪末刚刚提出车轮船设想时，而中国在公元417年在渭水已经有了在船内踏车前进的车轮船出现了。欧洲于1543年作第1次桨轮船试验，比中国于1134年已大规模发展车轮战船并编成水军，迟了400多年。