你好，我是常娜，感谢看见。《创新的历程》是我在过去几年读书，与不同的教授、学者、创业者以及读书人学习交流过程中创作的通识启蒙课程。通识与人文博雅（liberal arts）教育并非培养具体的技能，而是以人本主义精神，关注每个人本身，培养丰富健全的人格、培养一个人获得并经营幸福的能力。
《创新的历程》第四季｜全球化简史
觉醒的海洋文明：技术发明与文明
第 119 讲：从独木舟、木筏到船、水密隔舱的发明
01｜从独木舟、木筏到船的发明
早前人类在河流边上注意到树叶、树干在水里会漂浮，树叶和树干的承载重量有差别，叶片越大承载的东西越多越重，粗大的树干也能轻易的漂浮在水上，承载的重量大大超过叶子的栽重。不过，圆柱形的树干在水里不够稳定，于是人们用石斧、石锛、锸等工具，将树干削平。再后来，人们试图用火和泥巴一起，在树干表层烧制成炭，这样就更容易修饰形状。最早的舟，经历了一系列的发现、问题、改造，最后成为人最初与河流、海洋产生互动关系的起点。
古籍《淮南子·说山训》记载：“见窾木浮而知为舟。”《世本》也说：“古者观落叶因以为舟。”在舟船之前出现的是浮具。先民抱着树干、竹竿过河，后来又用葫芦。燧人氏曾“以匏济水”，“匏”即葫芦，将三四个大葫芦绑在腰间，入水后不沉，因此葫芦又被称为“腰舟”。
古籍《易经—系辞》中有“刳木为舟”的记载，就是说独木舟是刳木而成的，刳木，即剖凿木头来做舟。
图：“舟”字的象形字形
来自埃及和南美的芦苇船是人类历史上早期的船型，由纸莎草芦苇制成，“纸莎草”既能用来造纸、造船，还能造房子。纸莎草本身的漂浮特性，对它的描述可追溯到公元前3200年。
纸莎草船，本质上是一种简易的筏，其浮力主要源自纸莎草本身天然的漂浮能力，而非通过精心设计的船体形状或复杂结构来实现，这种筏子更多地利用了自然材料的特性。
当时的尼罗河三角洲地区木材稀少，水网遍布，纸莎草就成了造船的天然原料，不过纸莎草在吸水达到饱和后就会变形，并逐渐下沉或者散架，因此使用寿命也很短暂。
图：绘有纸莎草筏的古埃及彩陶盘[1]
经过处理的纸莎草还有许多其他用途。在古埃及人的眼中，纸莎草是一种神奇且必不可少的物品。它不仅是一种书写材料，更是一种生活必需品。
图：一个手持纸莎草与莲花的男人(公元前1295 – 前1069年)
由于埃及的湿地和旱地较多，但树木却并不常见，纸莎草成为进口木材的理想替代品，并且易于获取和使用。这种植物的地下茎经过木质化后非常结实，可以雕刻成各种工具和器皿。当纸莎草被制作成木炭后，其燃烧温度可高达900℃，足以熔化铁和铜。早期的埃及考古学家甚至认为，点燃后的莎草纸可以用作熏香。在古埃及，纸莎草还被用来代替木头建造船只，特别是那些在尼罗河的纸莎草湿地中用于捕猎和收割的简易平底舟。由于干燥的纸莎草具有接近于软木五倍的浮力，当船只最终被水浸透并失去浮力时，由大量纸莎草茎秆扎成的船只易于丢弃和替换。[2]
由于埃及的地理和气候特点，大部分地区都是沙漠，树木资源稀缺。因此，古埃及人巧妙地利用“纸莎草”这种植物，将其绑扎成小捆，并进一步组合成船型。这样的“纸莎草船”可以在尼罗河上顺流而下，方便快捷地进行航行。而在返程时，他们则利用常年刮来的北风，逆流而上。
然而，“纸莎草船”的航行范围有限，无法满足更远距离的航行需求。为了解决这个问题，埃及人决定寻找其他造船材料。最终，他们乘船渡过红海，从埃及东北部的西奈半岛砍伐来了树木。从此，埃及人开始使用木材造船，这一变革极大地扩展了他们的航行范围和能力。[3]
著名海洋史学者林肯•佩恩（Lincoln Paine）在其专著《海洋与文明》中说 ：“纸莎草船是一种筏，更多地依赖纸莎草本身的漂浮特性，而非船体的形状和结构”。“而木材是一种更加结实、用途也更多的材料。用木材可以制造一个真正的排水船体，既一种能够漂浮的构造，在向下的重力和向上的浮力之间形成平衡。”
相比之下，木材作为一种更为坚固且多功能的材料，为造船业带来了革命性的变化。利用木材，人们能够打造出真正意义上的排水型船体——一种精妙平衡了向下重力和向上浮力的构造。这种船体不仅能够在水面上稳定漂浮，还具备了更强的载重能力和航行性能，极大地拓展了水上交通与探索的边界。
远古人将树干、竹竿、芦苇等捆扎成筏，或用兽皮做成皮筏，木筏的发明体现了人类从自然借鉴与学习的智慧。
木筏的制作是将木材捆扎成木排，使其成为一体化的平板，不仅能够承载更多重量，还能够更加稳定漂流。从独木舟到木筏，人类学着是解决更多问题，这是回答如何更平稳、安全，以及如何载重更多的问题的过程。
图：舟船构造进化发张图（根据豪内尔的研究）
资料来源：[英]李约瑟：《中华科学文明史》第三卷，上海人民出版社2014年版，第622页。
补充资料一：
舯断面为带圆角的长方形横剖面的船型确实很有发展前途，这是我们时代的钢铁轮船的船型。这类船型在一个半世纪前的欧洲已经出现，这类船型的优点很多，特别是在装、卸货时稳定性很好。但同样是采用这类船型的中国帆船还有另一特色，这往往使初次接触中国帆船的西方人感到惊奇，那就是中国帆船水线面的最宽的部分是在舯后，后来西方人也有采用这类船型的（至少是当作一种特殊型式）。
构筑船型的方法没有限制，但可将其简单地区分为三种基本形式。第一种形式是对称的，其大部分面积在船的中部，其他两种形式是船的前部或后部较宽，较宽处可以通过在船前或船后逐渐增加一方的船体斜度的方法来实现。
图：构筑船型的三种基本形式
简言之，欧洲船的趋势是其线型的最肥胖处在船首，而中国船的趋势则在船尾。17 世纪欧洲一些作者所绘的同类图很清楚地表明，西方人认为应该按照鱼的外形来造船，中国人则认为船型应当以水禽在水面浮游时的外形为依据。1840年海军上将帕里斯（Paris）可能是第一个注意到这种巨大差别的人，他在其《超欧人船舶构造随笔》中写道：
由于我们（指欧洲人）采用鱼类作为最佳船型式样，船的头部常常很大而同样是模仿大自然的中国人却由于鲜为人知的理由而模仿水禽（有蹀足之鸟）。在浮游时它的最大宽度在星部。在这方面中国人目光敏锐，因为水禽与船一样，都是在空气与水两种介质之间浮游，而鱼类则仅在水下潜游。这些奇人所做的一切几乎与大陆的另一端的做法完全相反。他们在模仿大自然方面更进了一步，他们着眼于在尾部使用最大的推动力，而代之以西方人那种着重在船首部使用牵引力。这就导致他们使用强有力的桨（即摇橹）以模仿水禽蹼足的划水姿势，这种姿势对游泳是非常重要的。可是这就使这些水禽丧失了在陆地上行走自如的能力，而且最善于游泳的水禽甚至于根本就不能在陆地上行走。这类非常质朴的观察（中国人已加以应用）可能终有一天会在轮船上得到恰当的应用，轮船的行驶靠的是内部的力量而不是依靠像风那样的外界因素。轮船的行驶与浮游水禽的情况十分类似，如能更加接近水禽的外形，船型将变得更好。[4]
补充资料二：[5]
影响船体强度的一个关键是铁钉，欧洲和中国船只都使用了铁钉，而阿拉伯和印度船只则没有。南亚造船时一般用木钉和藤线来加固结构，使木板边对边地拼牢。船体是作为一个外壳被构思建造的，加强硬度的船骨是后加的。相比之下，欧洲的船只则围绕船骨框架来建造，而中国建造的船体中间被厚重的隔板分出一片片区域。铁钉使船板和船骨/隔板之间的连接更加牢固，但这使得船体不那么灵活——对于需要频繁停靠的船只而言，缺乏灵活性无疑是一个劣势，但在抵御大风大浪和炮弹方面却具有优势。
印度的造船者反应迅速，很快就根据欧洲船只的经验改进了他们自己的造船法——也有可能是因为70年前造访同一港口的中国船只已经引入了新的造船理念。在达·伽马于1501年首次到达此地后，这些地区的造船者很快就开始使用钉子，而当阿尔布开克于1509年为葡萄牙攻占果阿时，他发现这里保存有大量的钉子。大约在同一时间，一艘阿拉伯商人的大帆船从古吉拉特邦的造船厂下水，这艘船也融合了许多欧洲造船法的特点。
在此之前，印度的铁器生产规模非常小，而当造船者们开始使用钉子时，钉子往往供不应求。然而，到了16世纪90年代，铁的产量增加了，不仅满足了造船需求，而且为枪炮和锚的制造者提供了原材料（铁锚取代了以前使用的石锚）。
尽管欧洲的船只优势显著，但其也有不足之处。最重要的是，它们需要不断维修。船上的橡木板总是遭虫蛀，而印度造船人喜用的柚木板则能维持更长时间。还有铁钉带来的麻烦也不容小觑，当船舶航行到温暖的水域时，这些问题则变得更加严重。铁钉在这种环境中会严重生锈，致使其周围的木材腐烂。欧洲的船只在东南亚附近的海域往往挺不过两三年，麦哲伦的一艘船甚至只用了八个月就不行了。这个问题对中式帆船的影响好像不大。虽然中国商人在小港口之间穿行时会使用当地制造的船只（不用钉子），但他们的大帆船还是经常在吕宋、暹罗、爪哇和马六甲之间的主要航线上航行。事实上，由于中国缺乏木材，中国的许多大型贸易船彼时是由海外华人工匠在暹罗和越南的船厂建造的。
02｜水密隔舱的发明
历史上，中国至少早在公元2世纪起就在船的建造上发明和应用了舱壁原理建造船壳，即将船的底层舱分隔成若干个水密舱，一旦发生意外，一个水密舱进水能够防止整个船体沉没，将风险隔离。
宋代古沉船多达13个水密隔舱，宋元时代，较大的海船普遍配备了水密舱。马可·波罗在其《马可·波罗游记》中曾写到了元代的水密舱结构[6]：大型船只的情况是，用结实的木板牢牢地接成十三个水槽，也就是在船体里造十三个舱房。因此即便万一船只触礁或者受到饥饿的海豚的袭击一部分船体受到损害。发生一些难以预料的事情导致船腹出现裂洞。从这些破洞中流入的海水也会流到这些平常是空的舱房中。遇到这种情况，船夫能立刻确定裂洞的所在，收拾舱房中的物品转移到隔壁房中，然后把进水的舱房排空。由于舱房间的隔壁非常结实并且严密，所以即便海水进入其中一个舱房也绝不会一个接一个地浸水。在实施了这些应急措施以后，再慢慢地阻塞裂洞，把货物放回原来的地方。[7]
图：水密隔舱
西方学者李约瑟认为，水密舱壁技术源自于中国人对竹子的观察，竹子的每一节的中间都有一个隔断。美国科技史学者W·史密斯说：“建造船底舱密封壁的想法是很自然的，中国人是从观察竹竿的结构获得这个灵感的，竹竿节的隔膜把竹子分隔成好多节空竹筒。”
这一技术有很多的优点，其一是在一个船舱漏水之后，不会让影响到其他船舱的使用，第二点是船的内部多了很多的支撑点，增加了船体的强度，第三点是为船体提供了坚固的横向结构，让桅杆可以与船体可舱壁紧密连接。这一技术在后来为造船采用多桅多帆提供了可能。
参考资料
[1] [美]林肯·佩恩：《海洋与文明》，陈建军 罗燚英 译，天津人民出版社，2019。
在尼罗河上，筏上一人正在撑篙前行，纸莎草被纵向捆成束。这件彩陶盘的年代为公元前1400年至公元前1200年间，发现于恩科米(位于塞浦路斯东部的法马古斯塔湾)的一处墓葬中，证实了3000年前东地中海各地之间的联系。(Courtesy of the British Museum, London.)
[2] [英]基斯·休斯敦：《书的大历史：六千年的演化与变迁》，伊玉岩，邵慧敏 译，生活·读书·新知三联书店2020年版，第3-6页。
[3] 参考资料：《西洋帆船发展史：帆船是人类创造力的伟大结晶》，https://news.ifeng.com/mil/special/fengfan/200910/1022_8389_1400417_3.shtml。
[4] [英]李约瑟：《中华科学文明史》第三卷，上海人民出版社2014年版，第639-640页。
[5] [英]阿诺德·佩西，白馥兰：《世界文明中的技术》，朱峒樾 译，中信出版集团2023年版。
[6] 13世纪末意大利航海名著《马可·波罗游记》对中国船上的水密隔舱技术作了详细的描述，又通过郑和船队下西洋，将宝船上的水密隔舱结构传入海外各国，推进了各国船舶制造大型化发展。
[7] [日]上田信：《海与帝国：明清时代》，高莹莹 译，广西师范大学出版社2020年版。
- 往期课程 -
《创新的历程》第四季｜全球化简史：海洋文明与工业化
《创新的历程》｜第四季：全球化简史：海洋文明与工业化进程（发刊篇）
