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科技文艺复兴:文艺复兴时期的技术与科学

  • Update:2011-09-07
  • 戴吾三
  • 来源: 装饰
内容摘要
内容摘要:在人类文明史上,文艺复兴时期的技术与科学占有重要的地位,这一时期的技术成就主要表现在建筑设计、铅活字印刷和矿冶技术方面;科学成就主要表现在博物学、天文学、医学方面,对这些技术与科学的了解,有助于形成对文艺复兴的全面认识,有助于提升艺术工作者的综合素养。
关键词:文艺复兴、技术、科学、古腾堡、哥白尼


3.矿冶技术
采矿和冶金属于世界上最古老的工业之一。然而,由于工匠缺乏文字表达能力,而文人不熟悉实际生产,到16世纪西方才有作者考虑全面地描述矿业,大约从1500年起逐渐出现了一些有关的论著。而这一时期最重要的矿冶论著,当属阿格里科拉的《论金属》(De Re Metallica)。
阿格里科拉(Georgius Agricola,1494-1555年)曾在德国莱比锡大学、意大利威尼斯大学学习。1527年他开始在波希米亚的约阿希姆施塔尔行医,该地区是当时中欧最大的采矿冶炼中心,因此阿格里科拉对矿山开采、机械、冶炼金属发生了兴趣,他经常阅读这方面的著作,并深入生产现场作细致的调查。后来阿格里科拉迁居克姆尼兹,1546年当选为该市市长,政务之余仍勤于研究和著述。阿格里科拉一生撰有多部专著,其中最有影响的就是《论金属》。
阿格里科拉的职业虽说是医生,但他把矿业几乎当作自己的正业,他亲自去观察实际生产,他在《论金属》的序言中表述了他的想法:“对于矿脉、工具、容器、流槽、机器和冶炼炉,我不光用语言描述了它们,而且雇用了画匠画出它们的形状,以免单纯用文字陈述的东西既不能为我们当代人理解,也给后人带来很大困难……。”5因而,大量生动的图解成为该著作的一大特色。
《论金属》一书共分十二篇,涉及矿业和相关的冶金工序的各个阶段。书中描述了数十种采矿作业,研讨了勘察、经营、地质、工程、熔炼以及试金等有关方面的问题,并有对采矿业的一些审慎的评论。
《论金属》第六篇专门描述了采矿作业的工具、容器和机械。由于机械与矿业有非常密切的关系,所以它在文艺复兴时期得到很大发展。随着采矿活动越趋兴旺,需要更好的运输和抽水机械,由此也刺激了机械器具的发明。
《论金属》中描述了新的大型提升机械,可见这些传动机构的复杂。如图7所示,马牵引地面上的轮杆,通过竖直轴带动井下的轮盘,再通过齿轮啮合,带动提升绞筒。图中还可见由站在竖井底部的人操纵的闸轮。由于用的是铁吊链,所以采用可更换的绞盘头来保护轮轴。木件端部连接吊链的铁质防护条和铁质连接件与两个世纪后瓦特蒸汽机安装在木连杆上的铁部件惊人的相似。6
随着矿井深度的增加,大型提水机器也得到应用,《论金属》中描述了一种16世纪初期最大的抽水装置:在35英尺长、2英尺见方的一根大木轴上(这可能已达到当时能够找到的整根木料的最大限度),安装一个直径36英尺的木轮,上面装有两组反向运动的水斗。四个直径4英尺的轴毂相互间隔4英尺,它们带有横木条,作为缠绕牵引链条的绞筒。水轮的水闸由在动力蓄水池旁一个可升高的箱子中的工人来控制。另外还有一个直径6英尺的闸轮。这样,当水闸操作工“不能很快地关闭水闸,而水继续在流时,他就可以招呼同伴,叫后者提起闸轮上的闸,刹住水轮。”7
《论金属》第十一篇介绍了将银从铜中分离出来的“熔析”方法,这是16世纪才出现的新方法,阿格里科拉是第一位记述这种方法的人。其特征是,利用专门的炉子,把铜铅合金置于还原空气(防止氧化)中加热到铅的熔点之上,于是铅就“熔析”,即熔化。但由于它还带有一定量银,所以在银被最后分离出来之前,还要做一些其他处理。

图7《论金属》描绘的带闸轮的马力绞盘

图8《论金属》描绘的大型水力提升机

《论金属》出版后曾多次重印,在欧洲各国广泛传播,成为16、17世纪采矿和冶金的方面的权威著作。

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