在人类技术发展史上,轮子的发明是一个分水岭,它不仅标志着工业应用的革命,还深刻地影响了人类社会的各个方面。从最初的陶轮到复杂的战车,轮子的演变见证了人类文明的进步。
轮子最初被创造出来,是作为制陶工人制作陶器的工具。这一发明极大地推动了人类历史的进程,它不是基于参照自然界已有的任何东西,而是早期人类根据生产和生活的需要,根据自身经验创造出来的,是人类智慧的结晶。
在陶器制作中,陶轮的作用是为被准确地抛到轮子中间的小堆可塑黏土提供离心力。迅速旋转的黏土,只需要陶工的手抬起作轻微的导向压力就能隆起,并做出各种想要的剖面呈圆形的器物来。陶工无须运用自己肌肉的力量去压、铸或卷泥土,只需要把这些能量加以引导。
(陶轮)
最初的陶轮结构相对简单,主要由木制、石制或泥土制成的圆盘构成,通过人力或脚踏驱动来实现旋转。这些原始的陶轮虽然设计简单,但已经能够为制陶工艺提供必要的旋转动力,使得陶器制作效率得到显著提升。
学术界有两种观点,最流行的说法是轮子首先出现于美索不达米亚地区,也就是今天的两河流域,随后又扩散到世界各地。但根据考古发现,轮子应该是在世界各地先后出现,由当地的人们分别研制出来。
跨湖桥文化遗址位于浙江省杭州市萧山区,距今约8000年至7000年。在这里出土的木质陶轮底座像个梯形圆台,上台面中心位置有一个凸起的小圆柱,它就是陶轮转盘用的轴。这个木质陶轮底座的发现,证明了中国古代陶轮技术的存在。
此外,跨湖桥遗址出土的陶器中,许多器壁上都出现环状平行规整的弦纹,这种弦纹是使用慢轮修整技术的明确证据。慢轮修整技术是将未干的陶胎置于自由旋转的转盘上,用一只手转动转盘,另一只手用木器、骨器或石器接触要修整的胎体,同时器壁表面会遗留环状弦纹。跨湖桥人在生产、生活过程中发明的慢轮修整技术,无疑是制陶史上的一场革命,是中国迄今发现最早的慢轮制陶技术。
在技术发展的过程中,陶轮的驱动方式也经历了从慢轮到快轮的转变。慢轮制陶是一种比较古老的做法,人工用木棒使轮盘转起来,人们在轮盘上制作圆形器物。这种方法从古到今一直使用,在云南等地区至今仍有制陶人主要使用慢轮。而快轮制陶则是随着技术进步而发展起来的一种更高效的制陶方式,它利用电动拉坯机等现代设备,大大提高了制陶的速度和质量。
考古学家在乌尔城的挖掘工作中,也发现了许多约4500年历史的轮子古物,这些发现为早期轮子应用提供了重要证据。乌尔城位于伊拉克巴格达城南220英里的幼发拉底河流域的冲积平原上,这一地区在古代曾有过繁盛的农业。乌尔王陵的发掘揭示了公元前2600年至公元前2500年乌尔第三王朝时期的古墓葬,其中包含了丰富的随葬品和殉葬的车辆及拉车的公牛或驴马,这些车辆的发现证明了轮子在古代社会中的军事和礼仪用途。
在叙利亚的晚期Uruk遗址,考古学家发现了一个带有轮子的模型和“货车”的壁画,这些是先民在距今6400~6500年前留下的。这些发现表明,轮子的使用在当时社会中已有一定的普及,尽管其形式简单且原始。
有轮车辆的出现是轮子概念发展的重要里程碑,它们在战争和运输中扮演了举足轻重的角色。
最早的车辆是简单的雪橇,它们在公元前5000年就已经在北欧地区用于交通。雪橇的设计简单,通常由一块木板或几块木板组成,下面装有滑行的滑板,适用于雪地和泥泞地面。随着时间的推移,人们开始在雪橇下装上轮子,从而提高了运输效率和速度。
在美索不达米亚南部的苏美尔文明中,约公元前3500年,出现了最早的轮式交通工具。这些早期的轮式车辆通常是双轮马车,由实心木材制成,没有辐条。这些车辆的轮子由三块木板拼合而成,中间的木板中央隆起,形成毂,围绕着车轴孔。这种设计被称为“三合一圆盘”,是最早的车轮形式之一。
实心车轮,也被称为“固体车轮”或“盘式车轮”,是由单块木头或木板拼接而成的坚固结构。这种车轮的设计简单,能够承受重载,非常适合用于运输车辆。然而,由于其重量和缺乏灵活性,实心车轮在需要快速移动和敏捷转向的场合,如战车,就显得不那么适用。这导致了有辐车轮的发展,以满足更高效的机动性需求。
有辐车轮,又称为“辐条车轮”,其结构由中心的轮毂、若干条均匀分布的轮辐以及外圈的轮辋组成。这种设计显著减轻了车轮的重量,同时保持了足够的强度。由于轮辐的存在,有辐车轮在旋转时的惯性更小,使得车辆能够更快地加速和更灵活地转向。这些优势使得有辐车轮在战车上迅速取代了实心车轮。
有辐车轮的制造过程较为复杂,需要更高的技术和劳力投入。首先,轮毂和轮辋需要精确的尺寸和形状,以确保轮辐可以正确安装。轮辐本身也需要精心制作,以确保它们的长度一致,并且能够与轮毂和轮辋上的孔精确配合。在古埃及,有辐车轮的制造技术已经相当成熟,他们使用两块纵向粘合的木头制作轮辐,而轮辋则由几块木头雕成同样的规格,然后用榫眼和舌连接起来。这种精巧的技艺表明,古埃及人已经掌握了先进的木工技术。
在古代战争中,战车的使用可以追溯到公元前3000年左右。例如,苏美尔人在战争中使用了敞篷双轮战车,这些战车通常由两匹马拉动,车上装备有弓箭手和矛兵。到了公元前2000年,战车在叙利亚北部的战争中也起到了重要作用。战车的使用不仅限于美索不达米亚,还在埃及、印度河流域、希腊、中国等地的战争中发挥了作用。
(苏美尔人的战车)
有辐车轮在战车上的应用,提高了战车的速度和机动性,使得战车在战场上更加致命。例如,公元前1600年左右,埃及开始使用有辐战车,这种战车在新王国时期的战争中发挥了重要作用。此外,有辐车轮也在其他地区得到应用,如公元前1500年的克里特岛和迈锡尼文明,以及公元前1300年的商朝中国。
考古学家在不同地区的遗址中发现了有辐车轮的证据。例如,在美索不达米亚北部的查加尔巴扎尔,公元前2000年左右的着色黏土模型上出现了有辐车轮。在波斯东北部的希萨尔,也发现了有辐车轮的印记。这些发现表明,有辐车轮的使用在古代世界中传播得相当广泛。
战车的设计和制造需要高度的技术和资源。例如,古埃及的战车制造需要精确的木工技术和金属加工技术。战车的轮子通常由多个单独制作的部件组成,包括轮毂、轮辐和轮圈。这些部件需要精确的配合和连接,以确保战车在高速行驶时的稳定性和耐用性。
在运输方面,有轮车辆的应用大大提高了货物运输的效率。例如,有轮车辆被用来从田地运送粮食到定居点,并将堆肥运送到田地。这种运输方式使得一个中心地区能够供养更多的人口,从而推动了城市化进程。