万物简史:影响世界的100大中国古代发明与发现(三十四)
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万物简史:影响世界的100大中国古代发明与发现(三十四) 发布于:2013/05/30
    被中香炉

  
“长安巧工丁缓者,又作卧褥香球,一名被中香炉,本出房风,其法后绝,至缓始复为之,为机环转运四周,而炉体常平,可置被褥,故以为名。”
被中香炉是中国古代在冬天用来取暖或盛香料熏被褥的球形小炉。它的奇特之处在于:不论你在被子中如何翻滚香炉,香炉四周的环形支架都会让香炉口朝上,呈水平状,丝毫不用担心炭火从炉口倒出来。
香炉口为什么总能朝上呢?这其实就是对物理重力的绝妙应用。
我们知道,要使一个有一定重量的物体不致于倾斜翻倒,最好的方法是将它悬挂起来。被中香炉应用的正是这一原理。
香炉的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层同心圆环(也有三层的)。炉体在径向两端各有短轴,支承在内环的两个径向孔内,能自由转动。用同 样方式,内环支承在外环上,外环支承在球形外壳的内壁上。炉体、内环、外环和外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。不论球壳如何滚转,炉体在本身重力的作用下,始终与地面何持水平,并始炉口朝上。
被中香炉的这种结构完全符合现代航空航海中使用的陀螺仪 原理。罗盘就是悬挂在一种称为“万向支架”的持平环装置上。这样,无论有多大风浪,船体怎样摆动,也无论在怎样复杂的气流中,飞机如何颠簸,罗盘始终保持水平状态,确保正常工作。
被中香炉的最早记载见于西汉司马相如所作《美人赋》。1963年在西安沙坡村出土的唐代银质被中香炉球体外径约50毫米,制作精细,镂刻雅致。西汉末(公元1世纪)巧工丁缓的“被中香炉”是世界上已知最早的常平支架,其构造精巧,无论球体香炉如何滚动,其中心位置的半球形炉体都能始终保持水平状态。镂空球内有两个环互相垂直而可灵活转动,炉体可绕三个互相垂直的轴线转动。 其原理与现代陀螺仪中的万向支架相同。
盛唐在贵族中还普遍使用一种银质香熏球。熏球内因装置两个环形活轴的小盂,重心在下,故无论熏球如何滚动,环形活轴皆能起平衡作用,使小盂始终保持水平状态,内燃之香料决不会倾覆以致烧蚀衣被,其原理同现代陀螺仪如出一辙。
1987年,在陕西省扶风县法门寺塔基地宫内出土了一大批唐代宫廷稀世珍品,这是我国考古发现史上的一件大事。在出土的大批金银器中,有两件鎏金双蜂团花纹镂空银薰球,其中一件直径128毫米,是国内现存最大的一枚银薰球。
被中香炉应用的平衡环最先是公元前140年由西汉人房风发明的,公元189年中国人丁缓又改进了平衡环,后来传到了欧洲。到公元9世纪,著名科学家罗伯特·霍克等人应用该装置的原理造出了万向接头。就是这项发明使汽车的自动能量传输成为可能。中国人发明的平衡环比西方领先700年左右。
在近代欧洲,最先提出类似设计的,是文艺复兴时期的大画家、科学家达·芬奇(1452年—1519年),已较我国晚了1000多年。但遗憾的是,这项杰出的创造,在我国仅应用于生活用具。16世纪,意大利人希·卡丹诺制造出陀螺平衡仪并应用于航海上,使它产生了巨大的作用。
现代的飞机、导弹和轮船不论怎样急速在空中或海上运动,都能辨认方向,这是由于安装了陀螺仪的缘故。

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