渡河穿洋说船舵

陈巍，理学博士，现为中国科学院自然科学史研究所副研究员。主要研究科技知识在古代世界的传播并把世界连为一体的历程。喜爱“上穷碧落下黄泉”，品鉴各个文明在应对相似问题时展现出的智慧。

如果有人用“见风使舵”这个词形容你，那可没有什么夸奖赞美的意味。作为成语，它讽刺一个人立场不坚定，没有原则。南宋佛学著作《五灯会元》说“看风使舵，正是随波逐流”，恰好把两个近似意思的词同时列举出来。不过，如果我们转换成科技角度看待它，眼前却能浮现出察觉到风向、水流变化后，舵手迅速转动舵轴方向，让船完成转向，从而更好顺应环境保持航向稳定那种果决、坚毅的操作。可见它还算得上是个颇有技术含量的词语，只是不知为什么，这种对舵手娴熟技能的赞扬却演变成对不良处世风格的讽刺。

舵被古人称颂为“凌波至宝”，帮助人们与急速流动的水流搏斗，要想驾驭它并不容易。那么，作为古代船舶上重要的技术构件，船舵在世界不同地方，是如何发明和发展的呢？

以桨为舵

舵用在船上操纵和控制航向，其原理近似于鱼在水中摆动尾巴。这一点古人早有系统认识。 《天工开物》里曾描述船舵又称关门棒，能够阻挡水的力量，有了它，不需要约束船头，就能让船在激流中摆正。比如要想让船向北行驶，只需要把关门棒向南扭转;想要让船向南行驶，将关门棒向北扭转即可。

古代的舵是在船出现很长时间之后才出现的，它的发明意味着船只结构已经发展到更加复杂和完整的阶段。

最初的船只能在浅水区域或离岸边不远的地方航行，可使用细长的篙推进前行或让船掉头或转向。在深水区航行的船常用桨推进。船的规模越大，需要的桨手越多。船只改变航向，可以通过船只两侧划桨速度的差异实现。对于大船来说，既要推进又要控制航向，是一项需要协调许多人共同行动的任务。

为便于船只转向，一个办法是让桨手进一步分工，少数人在船尾专司航向。这种技术在中国先秦时期或已出现。春秋末年位于东南水乡的吴越争霸期间，吴国所造战船“大翼”有棹手，即桨手50人，另有居于船尾“舳舻”的3人。这3人很可能与推进桨手互不干扰，负责操纵尾桨。从南方多地出土的汉代木船模型上则能看到这种设置的实例。

中国以外这种以桨转向的技艺出现得更早。古埃及公元前3100年供法老等贵族在尼罗河上游玩的大型船只上就出现了专司掌握方向的划桨，操纵它们的桨手每侧可能多达5人。后来它演变为随龙骨穿过整条船，位于尾部的单一转向桨。这种桨舵在古埃及沿用了很长时间，并逐渐流传到近东地区以航海闻名的腓尼基人、现在的伊朗地区和古希腊和古罗马，乃至摩亨佐达罗等印度河流域遗址也有发现。

虽然转向桨具有操控船只方向的功能，但它还不是真正的舵。它与尚未发展成熟的船帆在操作中是相冲突的，故仍是近岸航行传统的体现。不过，如果它进一步增加表面积，或者开始与船体进一步相连，就具备了逐渐演化成舵的条件。

曾一枝独秀的中国舵

目前所知最早的舵出现于2 000年前的汉代。广州东汉墓葬发现过l件船尾有舵的陶船随葬明器，其特点是舵杆位置在舵面中部，舵面呈不规则的四方形，桨叶面积比操纵桨大幅增加。它还残留着以桨带舵的痕迹，外形和结构还处于原始形态，学界称之为拖舵。根据此器物可推测当时舵在实用中并不罕见。东汉末年刘熙在《释名》里解释“柁（舵）”说： “其尾日柁。柁，拖也。在后见拖曳也。且言弼正船使顺流不使他戾也”，虽未及舵的形状和构造，但讲解了位置和作用，为当时舵的普遍使用提供了文献证据。

拖舵到初唐时还很常用。到盛唐开元年间（公元713-741年），著名画家郑虔的一幅山水画中展现了转轴舵的形象。它的舵柱垂直入水，舵叶面垂直于水面，可以绕轴转动，是真正意义上的船尾舵。

宋代舵已变得相当成熟，且转轴舵得到普遍应用。 《清明上河图》里的船舶尾部转轴舵上还能观察到升降索和绞车，这意味着它们同时是能够随水的深浅而升降的升降舵。当船在深水中行驶时，舵叶降下，可以提高舵效，又能提高抗横向漂移的能力。在淺水区，又可以升起以使舵叶获得保护。为避免活动的舵叶被巨大风浪冲击掉，古人在其下端拴上经过船的底部到达首部的肚勒，由绞车拉紧并且加以固定。明朝郑和下西洋宝船上的舵，舵杆长达11.7米，为了升降这样大体积的舵，舵楼上还安上了轱辘。

北宋末年出现了一船多舵的设计。1124年出使朝鲜的徐兢记载船舶在近海航行的时候，使用大、小两种主舵，根据水深更换，在进入大洋的时候，一主舵和两副舵可以同时使用，以便更好控制海船。

此时的转轴舵也已发展为当时世界上最先进、直到现在仍在使用的平衡舵。平衡舵的舵杆朝向船头的方向上也有一部分舵叶，舵力的作用点离转动轴更近，从而使转舵更为顺利。它最早见于天津静海出土的宋船。其舵杆垂直入水，舵叶分布于舵杆前后两侧，由一大一小两块三角形组成。在船尾后方，设有一根斜向伸出的滑轮组件，与舵叶顶端通过绳索相连。绳索提供拉力，可以辅助使原本不对称的舵杆两侧向平衡趋近。

五代至宋初画家郭忠恕所绘《雪霁行江图》，以及北宋画家张择端所绘《清明上河图》中呈现了改进的平衡舵。吊舵孔沿着舵杆后叶上缘向后移动了一段距离，从而加长了吊索拉力在垂直于转轴方向的分力力臂，减小了平衡状态下绳索提供的拉力，随之转舵所受摩擦力也相应减小，这使得转舵更加轻松。

古代的平衡舵多见于在狭窄拥挤内河航行的船只，需要较高机动性，较大舵叶面积可提高舵效。而长江下游水域和沿海港口的大中型船舶，多使用回转性和机动性不高，但结构稳定性较强的不平衡舵。可见对于不同需求，当时船舵设计出现了明显分化。

宋代还有一种开孔舵，其特点是舵面上有许多小孔，这样的设计也可以起到转舵更省力的效果，而且在水的表面张力作用下，也不会对舵的性能造成影响。开孔舵在作为古代四大船型之一的广船上被普遍采用，多见为菱形孔。

舵在国外

中国古代船舵的发展对后世造船与航海技术产生影响。10世纪末阿拉伯地理学家记载了船只在波斯湾航行时，依靠舵手拉动绳索操纵船舵转向躲避礁石的状况，这是对带有舵的船只在印度洋航行的最早记录。13-14世纪的马可·波罗等旅行家也描述了用舵航行的印度洋船只。13世纪，欧洲船只也出现了并不完善的转轴舵。例如1242年德国埃尔宾城的徽记中显示的寇格（ cog）船上，船尾仅有1个很窄的舵。直到14世纪引入垂直尾舵等设计之后，平衡舵等装置才为欧洲人的大洋航行作出突出贡献。

开孔舵于1901年在西方首度进入实用。它解决了此前西方用煤作燃料的鱼雷艇在全速航行的时候却无法转舵的难题。直到机械舵机和流线型舵出现后，开孔舵才逐渐退出了历史舞台。升降舵思想的引入则直接促进了飞机的出现。在莱特兄弟之前，德国工程师李林塔尔就发明了滑翔机，美国发明家兰莱在飞机上安装了发动机，但他们一人在空中丧命，一人坠海牺牲。这种困境在莱特兄弟于飞机前方安装升降舵，从而有效控制飞行过程中的俯仰才予以解决。

此前不少学者曾认为西亚和欧洲地区的船舵是由中国旅行者传播而得的，不过不同文化的船舵在一些细节上仍存在差异，这表明关于船舵的发展与传播过程还有许多未解之谜。但无论如何，转轴舵是中国古代造船技术中最重要的发明之一，它出现后，又历经长期后续发展，进一步衍生出许多创新。为什么最初造船航海技术并不算发达的中国会最早出现舵，这一现象也值得我们深思。