常言说，疾风知劲草。关键时刻，人们总是无比信赖科技的力量。我国古代有不少科技名人，默默地推动着时代进步。比如墨子，比如张衡，他们是古代科学家中的佼佼者，都被后人誉为“科圣”。
常言说，疾风知劲草。关键时刻，人们总是无比信赖科技的力量。
我国古代有不少科技名人，默默地推动着时代进步。比如墨子，比如张衡，他们是古代科学家中的佼佼者，都被后人誉为“科圣”。
除了“科圣”，科技成就突出的古人还有很多，我们可以来看一看。
水排模型(资料图片)
“杜母”造水排，冶铁铸农器
杜诗的名字，通常是和水排连在一起的。
水排是什么？就是一种水力鼓风机。在我国古代，人们冶铸青铜器或铁器时，多用皮囊进行鼓风，以使炭火更旺，炉温更高。若将好几个皮囊排在一起，同时鼓风，就叫排囊。水排是一种用水力推动排囊的鼓风装置，是东汉人杜诗的一项创举。
杜诗是河内汲县(今新乡卫辉)人，生年不详。东汉初年，他曾在洛阳任侍御史。当时，将军萧广纵容部下为非作歹，侵扰京师百姓。杜诗告诫无效，遂“格杀萧广”，并将此事呈报朝廷。
汉光武帝认为杜诗胆识过人，便派他到河东讨伐逆贼。后来，杜诗又担任了成皋令、沛郡都尉、汝南都尉等。建武七年(公元31年)，他被调到南阳太守任上。
南阳是大郡，要治理好并不容易。西汉时，召信臣曾任南阳太守，在这里兴修水利、劝课农桑，百姓丰衣足食，都感激地称他为“召父”。
现在，杜诗来了。《后汉书》中记载，他在这里不仅兴修水利，还“造作水排，铸为农器，用力少，见功多”，极大地节省了民力。南阳百姓安居乐业，生活富足，都称杜诗为“杜母”，并将他与召信臣相提并论，说：“前有召父，后有杜母。”这也是地方官被称为“父母官”的来历。
杜诗“造作水排”，是为了冶铁铸农器。唐代时，章怀太子李贤为《后汉书》作注，称水排是“冶铁者为排以吹炭，今激水以鼓之也”。
其实，早在春秋时期，古人已掌握了用皮囊来鼓风冶铁的方法。《礼记》中说：“良冶之子，必学为裘。”就是说要成为一名好的冶铸者，必须先学会缝制皮囊。
《左传》中也记载，公元前513年，晋国的赵鞅率军队在汝水之滨筑城，曾“赋鲁国一鼓铁，以铸刑鼎”，即向鲁国征收一炉铁，用来铸造刑鼎，以将法令公之于众。
战国时期，铁制农具多了起来。随着铁器的广泛使用，我国进入铁器时代。不过，在水排出现之前，一般是用人力或马力等鼓风冶铁，既耗时又费工，效率比较低。从这个意义上说，杜诗的发明促进了冶铁技术的发展，是一项重要的技术革新。
王祯《农书》中，绘制水排图
建武十四年(公元38年)，杜诗去世，因“贫困无田宅，丧无所归”，朝廷下诏将他安葬。
这时候，他发明的水排已受到世人的关注。东汉末年，韩暨在朝廷担任监冶谒者，将其用在兵器等的铸造上。
韩暨是韩信的后人，很受曹操赏识。他当过七年监冶谒者，负责为朝廷冶铸铁器等。《三国志》中记载：“旧时冶作马排，每一熟石，用马百匹。更作人排，又费功力。暨乃因长流为水排，计其利益，三倍于前。”由于善用水排冶铁，他被朝廷加授为司金都尉。
杜诗造的水排是什么样子，史书并无详细记载。今天，人们对水排结构的了解，多出自元代王祯的《农书》。
《农书》成书于公元1300年前后，作者王祯是著名的农学家。他在机械设计上很有造诣，也当过地方官，认为吃饭是百姓的头等大事，因此对农业技术特别留心。
当时，杜诗发明的水排已经失传。王祯经过反复研究，弄清了水排的构造原理，将其绘制成图，载入书中“农器图谱”部分，并介绍：“其制，当选湍流之侧，架木立铀，作二卧轮；用水激下轮。则上轮所用弦通缴轮前旋鼓……则排随来去，掮冶甚速，过于人力。”
根据王祯的描述，水排的工作情形大致是这样的：在木架上立起转轴，转轴的上下两端各安装一个卧轮。下卧轮在湍急水流的冲击下，可用水力推动转轴，带动上卧轮旋转，并推动其上的曲柄连杆装置，使“排前直木”往复运动，排囊则随之快速开合，鼓风效果“过于人力”。
如果把卧轮立起来，水排也能工作。也就是说，水排可分为卧轮式和立轮式。它们都是通过水轮、转轴及连杆等的作用，把圆周运动变成直线往复运动，使排囊快速鼓风，提高冶铁效率。
东汉后期，宦官毕岚发明的新式提水工具——翻车，其实也运用了水排的这种工作原理。
《后汉书》中记载，汉灵帝熹平年间，毕岚在洛阳“作翻车渴乌，旋于桥西，用洒南北郊路，以省百姓洒道之费”。东汉末年到三国时期，发明家马钧对翻车进行了改进，又造出水骨龙车，名垂青史。
绘有水磨的《千里江山图》局部(资料图片)
水磨与水碾，水排是“先驱”
杜诗发明水排，最初是为了鼓风冶铁，铸造农器，尽可能地节省民力。他可能没想到，后人受此启发，将水排的工作原理用到了粮食加工上。
比如，人们造出了用水力舂米的机械，叫水碓(duì)。西晋时，杜预更进一步，用一个大水轮驱动多个水碓，又发明了连机碓。
后来，水磨、水碾等也出现了。南北朝时，数学家祖冲之曾在南方造水碓磨，即用一个大水轮同时驱动水碓与水磨。在北方，北魏大臣崔亮读《杜预传》，“见为八磨，嘉其有济时用，遂教民为碾”。他任尚书仆射时，又上奏朝廷，在洛阳城的张方桥东“堰谷水造水碾磨数十区，其利十倍，国用便之”。
水磨又称水硙(wèi)，在北魏洛阳城中并不鲜见。杨衒之在《洛阳伽蓝记》中记载，当时洛阳城南有景明寺，“寺有三池……碾硙舂簸，皆用水功”。
隋唐时期，洛阳是南北大运河的中心，水系比较发达。无论公卿贵戚之家，还是官府、寺庙等，多临水设碾硙，进行粮食加工。如《河南志》中记载，延福坊“唐有福先寺水硙，四轮齐转”，可见当年的繁忙景象。
到北宋时，水磨的应用更加普遍，朝廷还设立了水磨务，掌管水硙磨麦，以供宫廷及内外官署之用。宋徽宗曾赐给宰相蔡京一幅《千里江山图》，是青年宫廷画师希孟年所作。在这幅图中，就绘有一座巨大的立轮式水磨。它横跨山溪，带动磨盘转个不停，仿佛这也是经济繁荣的写照。
当然，在元代的王祯看来，还有更厉害的水力机械，那就是水转连磨和水轮三事。
水转连磨是“一水轮可供数事”，如果水流够大，轮磨之外，“或作碓碾，日得谷食，可给千家”。至于水轮三事，就是“水转轮轴可兼三事”。比如先磨面，再把磨去掉，换成砻(lóng)来舂米，最后把砻换成碾，就能实现“一机三事”，十分方便。
现在，水磨等虽已渐渐淡出人们的生活，但杜诗发明水排的影响仍在。(首席记者 张广英)
