五、医疗方法和药物


　　十八世纪开始在内科和外科医生的训练上作出重大改进。由于伯尔哈韦 及其门生倡导，莱顿、哥廷根、维也纳、巴黎、爱丁堡和伦敦等地成为有效 临床教学的重要中心。并且，各种个体内科和外科医生也凭借独创性进行了
　　




种种活动。他们做了一些重要的科学实验，发明新的诊断或治疗方法，提出
对某些疾病的较好解释，敦促采取预防方法以保护公众健康。然而，总的来 说，医学行业还是相当混乱。由于没有适当的国家监督，因此，仍然是庸医 泛滥。有些外科医生聊胜于理发师，虽然英国（1745 年）和奥地利（1783 年）试图把这两种职业分开。1744 年，腓特烈大帝批准普鲁士刽子手有权接 合骨折和治疗创伤。许多乃至大多数热心医学职业的人所受的训练，仅仅是 跟开业医生当学徒，而这些开业医生并非总是在行的教师。在这种情境下， 毫不令人奇怪的是，各种新的医学可能性并不总是为人们所充分认识，有时 根本未为人们认识，而仅仅变成江湖医生牟利的手段。
　　十八世纪里取得的医学实践进步中，最值得提及的有下述这些。现在， 十七世纪发明的体温表更正规地应用于临床。这部分地是因为伯尔哈韦树立 的榜样，尤其是德亨的影响。但是，由于缺乏方便的型式，所以，体温表仍 未得到普遍应用。约翰·亨特在里奇蒙公园做的鹿角实验几乎立即导致他成 功地把结扎股动脉的方法应用于腿弯部动脉瘤的病例。1760 年，维也纳的利 奥波德·奥恩布鲁格尔（1722—1809）经过历时七年的实验研究，发表了一 本小册子（Inventum novum， etc.），他在书中说明了一种用叩诊检查胸 腔疾患的新方法，即叩击胸部，观察由此引起的声谐振的变化。在这个发现 之前，胸腔疾患直到病人病入膏盲时才能正确诊断。象其他医学革新一样， 这种胸部诊断的新方法也遭到许多医生反对；但另一些医生都热情地欢迎 它。让·尼古拉·科维扎尔（1755—1821） （他后来成为拿破仑的常任医 生）极端热忱地推广和发展这种新方法。这不久便导致发明听诊器（1819 年 由拉埃内克发明），它是每个医生常备的一件器械。最快得到公认的医学新 发明，是詹纳的种牛痘方法，这在上面已经说明过。这里还要提到的，只有 两件事。苏格兰医生詹姆斯·柯里采用海水冷冲浴的方法治疗伤寒，这种方 法还包括对结果作仔细的检温研究。最后，这个世纪里还越来越反对滥用放 血法和滥用药物。J.G. 沃尔斯特因（1738—1820 ）在他的《静脉切开放 血术评论》 （Annotationsregarding Venesection）（1791 年）中力陈， 血是“生命的液汁”，反对鲁莽的放血者；威廉·卡伦（1710—90）谴责滥 用药物。
十八世纪医学还错过了一些机会，这里可以提到下述几个。斯蒂芬·黑
尔斯的血压实验（Haemastatioks， 1733）最终为最重要的医学诊断和治 疗方法之一开辟了道路；而这方法直到下一世纪才发明。1752 年，蒙彼利埃 的泰奥菲尔·德·博尔当注意到了腺的重要功能，是内分泌理论的先驱；但 他的观点没有给同时代人留下印象。十年以后，即 1762 年，维也纳的马里 乌斯·安托尼乌斯·普伦齐茨奠定了细菌传染理论的基础。他力陈，每种类 型传染病都是某种微生物引起的；但这种观念在十八世纪未产生结果。1776 年，约翰·彼得·弗兰克发起一场持久的运动，要求建立国家公共卫生部的 机构。但是，这个建议直到下一世纪才真正得到理解。另一方面，十八世纪





里电磁现象（包括伽伐尼电或“动物磁”）研究上的进步实际上提示了电疗
的可能性。但是，这些可能性仅为江湖医生所利用，没有沿合理的路线发展。 在伦敦，爱丁堡的詹姆斯·格雷厄姆建立了一座作电磁医疗的“伊斯丘莱庇 乌斯庙”。①庙中有一张玻璃柱支承的“天床”，悬挂着一些磁铁和电的玩 意儿。它保留给能偿付每夜 100 镑费用的入选者，由后来以哈密尔顿夫人闻 名的埃玛·莱昂照看。在巴黎，德国医生弗朗兹·安东·梅斯梅尔（1733—
1815 ）开办了一个与此相似的机构，他的半催眠方法后来就称为 “mesmerism”［催眠术］。
　　我们现在可以来讨论十八世纪所用的药物。这个世纪里出现了大量药 典、处方集和药方集，但是药物学尚不成系统。老的药物大都仍在应用，它 们中很多是无用的和讨人厌的，有些则是危险的。偶而有人提出，反对使用 其中有些药物，而一些比较著名的药典便逐渐把它们删除掉。医生和药商常 常发生摩擦。药商有许多聊胜于食品商，但却给顾客处方，配药和治疗。由 于就医价格高昂，因而造成了牟取暴利的机会，不乏江湖医生乘人之危，私 下提供无效或价值不大的治疗。然而，这一世纪里也出现了一些优秀著作。
1762 年，安托万·博梅发表一部关于药学的重要的一般著作（Eléments de
pharmacie theorique et practique）。范·斯维滕在维也纳的后继人安 东·施特尔克进行了关于乌头属植物、伞形科有毒草类植物、天仙子、草甸 藏红花和曼陀罗等的疗效的大量实验，他仔细记载了所得结果。在英国，伯 明翰的威廉·威瑟令精心研究了洋地黄的疗效，于 1785 年在他的《毛地黄 述要》（Account of the Fox-glove）中发表了研究成果。（他最初是由 于看到一个老妇人的处方而注意起这个问题的。）十八世纪首次采用或重新 采用的药物中间，最著名的如下所述。这里仅按迄今所知的年代顺序列举它 们。它们的出现很大程度上是偶然的。
十八世纪肇始，镁氧和磷付诸医用。镁氧即碳酸镁似乎在十七世纪就已
用作一种称为“帕尔马伯爵粉”的秘药的组分。1722 年，弗里德里希·霍夫 曼通过给硝石母液加入钾碱而制备了镁氧，它包含氯化镁。白镁氧这个名字 直到 1787 年才出现在《伦敦药典》（London Pharmacopoeia）之中。第十 二章中已描述过布莱克关于这种物质的工作。作为药物，磷及不上镁氧那样 流行，障碍在于很难足够精确地把它分成小的剂量。
　　1712 年，一种名为“斯托顿兴奋大灵丹”的药物在伦敦获得专利权。它 是一种复方龙胆酊剂，这种药物似乎最早就是以这种秘药的形式出现的。
《伦敦药典》第四版于 1721 年出版时，首次载入了樟脑阿片酊灵丹（名 为止喘酏）和复方熏衣草酊剂的处方。樟脑阿片酊据说是在伯尔哈韦之前任 莱顿大学化学教授的勒莫尔引入的，但是约在 1687 年霍夫曼的止痛剂中就 已经应用了它。这种灵丹的主要成分包括鸦片、樟脑、茴香子油、酒精和安



① 伊斯丘莱庇乌斯（Aesculapius）是罗马神话中的医神。——译者





息香花。复方熏衣草酊由法国白兰地酒和各种芳香族化合物制成。它似就是
那种称为“中风滴剂”的老的秘药。
　　1722 年的《爱丁堡药典》（Edinburgh Pharmacopoeia）载有一种包含 硝酸汞的眼药膏处方。
　　1726 年，本杰明·奥凯尔给“贝特曼止咳滴剂”申获了专利权，这种药 包含鸦片酊和黑儿茶。
　　约在 1740 年，一种发汗粉在伦敦流行。它称为“多弗粉”（阿片吐根 散），这个名字令人想起冒险。这种药粉的首创者托马斯·多弗（1670—1742） 曾度过多年冒险生活。其间，他的航船《公爵号》访问了胡安费尔南德斯，
1709 年 2 月他营救过亚历山大·塞尔扣克，即笛福《鲁滨孙飘流记》（Robinson Crusoe）主人公的原型。翌年，多弗退出了他那有利可图的海盗生涯，开始 在伦敦行医。他用的药物有些似乎带很大的冒险性；他醉心于使用金属汞， 因而得到了“水银医生”的绰号。多弗在《古代医生留给祖国的遗产》
（TheAncient Physician's Legacy to his Country）一书中概述了 他的药粉以及他的疗法和用药，这书是他约在 1740 年撰著的。多弗粉的组 成相当复杂，但其主要成分现在仍按原始比例应用。在 1788 年的《伦敦药 典》中，对这种药粉的制备作了如下说明。“取鸦片一盎司；硝石和硫酸酒 石各四盎司；甘草一盎司；吐根一盎司。把硝石和酒石放入一个赤热研钵中， 搅拌它们直到起火。然后，把它们研成极细的粉末。此后，把鸦片切成片； 把这些片研成粉末，再把它们同那另外的粉末混和。上床前在一杯白酒牛奶 甜酒中加进 40 至 60 或 70 谷服用，用被子盖暖和，出汗时再喝一夸脱或三 品脱这种牛奶甜酒。”一些药商认为，这种药疗很危险，因此，劝病人在服 用前先立下遗嘱。
1744 年，贝克莱主教的《关于焦油水疗效的哲学思考录》（Chain of
Philosophical Reflections concerning the Virtues ofTar-Water） 发表。这位善良的主教把焦油看做为松树从空气和阳光中吸收的生命元素的 浓缩物。因此，焦油当是包治天下一切病害的万应灵药。焦油水很快得到了 普遍欢迎。《夜思录》（NightThougts）的作者爱德华·扬是其疗效的狂热 鼓吹者。
1746 年的《伦敦药典》在《治创伤香油》的标题下首次提到今天所称的
“修道士香油”。它是从新世界传入的药物之一，有许多别名，例如“司令 香油”、“病房香油”，等等。它的现代学名为“复方安息香酊”。这部药 典还提到“甜硝石精”。它是通过用酒精蒸馏硝酸而得到的，似乎最早是西 尔维斯（见边码第 479 页）把它引入作为这种硝石的溶剂的。
　　复方菝葜煎药是 1750 年前后引入的，名为“里斯本特别饮料”，用来 治疗梅毒。在德国，它叫做“齐特曼煎药”，齐特曼是使之在德国闻名的一 位医生的名字。约在同时，氧化锌首次引入作为内服药，用来治疗痉挛和消 失不良；它作为药膏应用则要早得多。
　　




苦木（Quassia ）作为治疗某些种类发烧的药物，最初是在 1763 年引
入欧洲的，那年林奈收到南美洲一个学生寄来的苦木样品，这个学生告诉 他，它在黑奴中间应用。林奈用提供这消息的黑奴［夸西（Quassi）］命名 这种植物。。林奈用提供这消息的蓖麻油直到 1764 年前后才在现代欧洲应 用，当时一个在巴思的医生彼得·卡瓦内撰文赞许蓖麻油的药用性质。古埃 及人、古希腊人和古罗马人就已经知道了蓖麻籽，但在其后期间并未被应 用。蓖麻油在 1788 年首次载入《伦敦药典》。砷在 1786 年正式作为药出现， 那年，一度当过药商、后来在约克郡行医的托马斯·福勒发表了他的《砷治 疗疟疾、弛张热和间发性头痛的疗效的医疗报告》 （Medical Reports of
the Effects ofArsenic in the Cure of Agues，Remitting Fervers， and PeriodicHeadaches）。他的制剂曾称为“福勒砷溶液”。福勒最初是 在分析当时一种很成功的、称为“疟疾和发烧无味滴剂”的专利药品时，受 到启发而应用砷的，他在分析中发现，那种药品含有砷。福勒制备了一种碱 性稀释砷溶液，并添加了熏衣草精，使之外表象普通药物。他还建议，把这 种溶液改名为 liquor mineralis［矿物液］，以便克服当时反对把有毒金 属盐用于医学的偏见。
苏打水即当时所称的碳化水，最早是日内瓦的尼古拉·保罗在 1790 年
大量制造的。约瑟夫·普利斯特列在 1772 年就已描述了一种“让水浸渗固 定空气，以便传递派尔蒙特水的那种独特的精和功效”的方法。“苏打水” 这个名称是在 1790 年以后，用焙烧苏打方法来制备它的时候，才使用的。
（参见 F.H.Garrison：Introduction to the History of Medicine，
1917；V.Robinson：The Story of Medicine， 1935；H.E.Sigerist：Gr- Medicine，eat Doctors，1933；C. H. La Wall：The Curious Lore of Drugs and Medicine，1927；A. C. Wootton：Chronicles of Pharmacy，
1910；D. J.Guthrie：A History of Medicine，London，1945.）





第二十章 技术

（一）概述（二）农业的改良和发明
（三）纺织发明
　　　　　　　　　　　　（一）概述 科学和技术
　　科学的首要目标是发现事物和事件的本质和规律，以便我们 能够理解 和解释它们。这种关于事物和事件的知识总是带有较高的实利性，即用新的 兴趣丰富人类生活，帮助明智人士确定他们在那度过其短暂一生的伟大世界 中应采取什么方针。然而，人必须在他能够认识之前先生活。他必须在能够 理解无数事物之前先利用它们。食品、住处、衣服等等在能够掌握关于它们 的科学知识之前很久，就是必不可少的了紧接着这种旨在满足人类这些基本 需求的努力，首先出现的是试错的探索方法，并受本能和冲动的压力激励。 即使在生活必需品得到充分满足，因而有了余暇，有可能探求公正的知识的 时候，还会产生别的实际需要。为了谋求它们的满足，有时要借助业已获得 的知识，有时主要凭借老的试错方法。并且，人的创造本能也在不断促使自 己有所作为，而不管有用与否。艺术是这种倾向的一种表达，发明也是一种 表达。也许，科学本身是这种创造倾向的又一种表达，虽然它在于创造观念 而不在于制作有用的或装饰性的东西。总之，事物和过程的发现为一方面， 它们本质和规律的发现为另一方，二者都是活动，而这两种活动可以在一定 程度上相互独立地进行，并且在早先文明史上也已经这样做过，虽然随着知 识增长，两者日趋密切相关。
上述的思考可能有助于阐明科学和技术之间略见复杂的关系。科学或纯
粹科学（象有时所称呼的）关心发现真理；技术关心发明新的事物和流程或 者改良旧技术。它们肯定密切相联系，尤其是在今天。但是，它们的关系往 往被误解，并且历史上就已被误解了。因此，弄清楚这种关系是必要的。技 术常常被描述为仅仅是“应用科学”。这种说法显然认为，人们先从对某些 现象的科学认识开始，然后把它应用于某种实际目的。这种事情有时会发 生，但并不经常，肯定不是始终如此。在文明史上，实际发明的进步无疑先 于有关现象的理论知识的进步。甚至在近代最初的几个世纪里，虽然科学进 步有时促进实际应用，但更经常地还是预先存在的技术方法为科学发现提供 资料。也许最经常的情形是，技术发明和改进是在没有纯粹科学帮助的情况 下作出的。
　　十八世纪里，科学和技术的友好关系更其密切了。一方面，科学家对实 际问题的兴趣更浓厚；另一方面，实际工匠或技师对自己工作的科学方面表 现出新的兴趣。例如，化学家马格拉夫把他的化学知识应用于用甜菜根制造
　　




糖；富兰克林发明了避雷器，对家用炉作了一些改进；地质学家赫顿发明了
硇砂制造；勒布朗用盐和硫制备苏打；贝尔托莱采用氯来漂白纺织品；马凯、 贝尔托莱和其他化学家发明了纺织品染色新方法；米欣布罗克、马里奥特、 库伦和其他科学家做了一些同建筑和工程有关的实验；法地质学家德马雷斯 任法国工业总监，提出了许多关于布匹、纸张、乳酪等等制造的报告；夏普、 罗伊泽尔、萨尔瓦和其他人发明了电报系统；巴黎科学院出版了二十卷书， 完备地说明有关工艺品的问题，并配有插图（Descriptions des arts et métiers，1761—81）。相反，这个时期的有些工匠，尤其是斯米顿和瓦特 则本着一种严格的科学精神进行了一些实验。

对技术的鼓励
　　这个时代的务实精神和人道主义精精的特征是，在十八世纪中期前后， 成立了许多旨在促进工艺和鼓励贸易的学会。它们大都只是昙花一现。但 是，有一个学会最先只是按无名发起人的计划创办，后来却迅速取得辉煌成 功，今天仍然兴旺不衰，以皇家艺术学会而闻名。这个学会起源于威廉·希 普利（约 1714—1803）在 1753 年提出的“建议”：“募捐一笔基金，作为 奖金分配，以促进文科和科学、制造业等等的改良。”希普利是个小有名气 的艺术家和画家，他那不怎么令人感兴趣的生涯现在才为我们知道。他为自 己的计划谋求有影响人士支持，他得到了罗姆尼勋爵和福克斯通勋爵的支 持；主要由于后者的兴趣，这个学会才得以实际建立。1754 年 3 月 22 日， 在科文特花园罗思梅尔咖啡馆举行了一次预备会议，目的是建立一个“促进 大不列颠的艺术、制造业和商业的学会”。出席者有十一人，除了两位贵族 和希普利之外，还有几位当时的名流，包括斯蒂芬·黑尔斯。希普利在这次 会议上提出一些建议，预示了这个学会成熟后所采取的政策。他提议，应当 颁发两笔奖金，一笔奖给钴的发现，另一笔奖给英国茜草生产（茜草在当时 是红色染料的主要原料）；应当组织一次儿童绘画竞赛，并授予奖金。这些 建议在接着的一次会议上被采纳，并发放了认捐单来募集奖金款项。在克兰 科特的一个图书馆里举行的一系列会议上，讨论解决了组织问题。1755 年 初，这个新学会正式按民主方式委任福克斯通爵士为会长，希普利为秘书。 然而，这学会的工作刚刚走上轨道，希普利便退休了。会员迅速增多，很快 就拥有许多贵族和平民，他们都是各行各业的头面人物。学会由会员捐款、 遗产等等资助；它从未依赖政府帮助。它不久就采用“艺术学会”的名字， 作为其原始名称的别名；“皇家的”这名称是在 1908 年授予它的。这个学 会自奉不是宣读和发表论著的学院，而是鼓励和褒奖发现、发明、改良和其 他社会公益活动的机构。它为此给具体问题的解决提供奖金，给评定的有价 值成就授予奖品，以示表彰。这两项都被认为与其说是奖励，还不如说是对 进一步努力的补助。然而，学会逐渐地更注重定期出版刊物，报道它所关心 的问题的消息。它的《学报》（Transactions）第一卷于 1783 年面世。学
　　




会第一个固定会址是查林克罗斯的克雷格科特。后来的不几年里，它又迭次
乔迁，地方越搬越大，因为会员不断增多。直到 1774 年，它才在阿德尔菲 占有一个长久会址，以迄于今。
　　艺术学会的工业兴趣范围十分广阔。它在十八世纪里奖励了机械（尤其 是织造机械）、精密仪器制造和化学品商业生产等方面的改良以及工业发 明，例如螺旋千斤顶和用捕鲸炮发射的鱼叉。1796 年，它把一项奖金授予清 扫烟囱的最佳方法，这种方法无需利用“攀高工”。但是，此后直到 1805 年，再也没有颁发过奖金。艺术学会还致力于鼓励农业。它奖励的项目包括： 成功培育本地作物和引进外国作物；生产纯种；改进耕作方法和饲养牛羊方 法；发明新农具（它们放在陈列室里展出）。它敦促栽培芜菁，还促成把芜 菁甘兰和甜菜引入这个国家。它通过褒奖开创大规模种植园的人来鼓励造 林。它还传播大量有关农业问题的有用知识。此外，艺术学会也对开发殖民 地的自然资源感兴趣。它倡导使有经济价值的植物适应环境，以及在这些地 方创办合适的工业。回顾一下，由于艺术学会的敦促，曾把英国船舶奖金用 于奖励在那场著名叛乱发生时把面包树从南太平洋诸岛运往西印度群岛的 船只，是很有意思的。这学会从一开始就鼓励精通绘画，因为这对工业有用。 它过渡到美术领域是很容易的。学会因它展出当代艺术家作品而闻名，而这
在 1768 年导致建立作为一个独立机构的皇家学院。（参见 Sir H. T. Wood：
A History of the Royal Society of Arts，London，1913。）

（二）农业的改良和发明


　　十八世纪里，欧洲农业取得相当大进步。这种进步主要是经验的，借助 试错法取得。但是，农业工序改进了，还发明了一些新农具。此外，通过对 农业实验和结果的周密观察和记录，也为农业现象的科学研究奠定了基础。 十七世纪的农业仍以墨守习惯的分工和土地处理方式为特征。可耕地、 草地、牧场和荒地等的划分被认为是永久的，极少有人认为，它们能够定期 或偶而轮换。并且，可耕地以这样的方式耕作：每年，它有三分之一甚或一 半时间闲置着。按照这种二区轮作制，可耕地一半种植而另一半休闲；隔年 对调一次。按照优越的三区制，可耕地的三分之一种植黑麦、小麦和冬大麦； 另外三分之一种植燕麦、夏大麦、玉米和某些菜豆、豌豆和巢菜；余下三分 之一体闲，但它在这一年里要犁二、三次，如此清地是为了准备来年种植庄 稼。十八世纪里，这种相当浪费的方法在英国逐渐为所谓诺福克轮作制取 代。这是一种四区轮作制，即三叶草、小麦、萝卜、大麦，不让一点可耕地 休闲。类似的轮作制似乎在十六世纪就已引入荷兰以及也许还有别的地方。 但是，这种轮作制以诺福克制的形式被广泛采用，则还只是十八世纪的事。 这种轮作制在英国的采用，有赖于那里栽培三叶草和萝卜。这些和别一些外 来植物（甘蓝、胡萝卜、欧洲防风、蛇麻等等）之引入英国，是理查德·韦
　　




斯顿爵士（1591—1652）一类先驱、尤其是查尔斯（绰号“萝卜”）·汤森
（1674—1738）的功迹。 诺福克制是基于某些源于观察的信念，但还没有得到科学的理解。就是
说当时认为，三叶草为小麦准备了土壤，因为观察到小麦在以前种过三叶草 的土地上长得比较好。同样，人们也是以这种经验方式相信，小麦为萝卜准 备了土地，萝卜为大麦作了准备，大麦则为三叶草作了准备。这些事情的科 学理解要等到十九世纪。汤森以同样的经验方式重新发现了给轻松土（类似 诺福克的土壤）施灰泥的优越性。另一个实际发现是杰思罗·塔尔（1674—
1741）作出的，他观察到，松土而不施肥，可能比施肥而不松土要好。松土 好让空气、露水和雨水更有效地到达植物根部，增加它们侧生长的营养。不 过，尚不清楚，塔尔对这些究竟理解到了什么程度。
　　农具方面，十八世纪的贡献在于发明了一些新的农具，改良了旧的农 具。直到十六世纪所应用的犁是笨重的双轮机械，每架都需要六至八头牛的 一支牛队。然而，荷兰在十六世纪某个时候发明了一种较轻的犁，两匹马就 能拉动。这种犁在十六和十七世纪里从荷兰引入了英国，尤其是诺福克和萨 福克。1730 年，迪斯尼·斯塔尼福思和约瑟夫·福尔贾姆获得了一种称为罗 瑟拉姆犁的改良犁的专利权（图 199）。约翰·阿巴思诺特和詹姆斯·斯莫 尔作出了进一步改良。约在同一时候，杰思罗·塔尔发明了一种四刀浅耕犁， 用于犁除杂草，更有效地把它们埋在土壤下面。类似的犁似乎在十七世纪才 在荷兰出现。
约在 1760 年发明的斯莫尔木犁（图 201）十分引人瞩目。因为，虽然它
十分轻，两匹马就能拉动，但它却同六到八头牛拉的重 图 199—罗瑟拉姆犁
型犁一样有效。约在 1780 年，引入了一种改良的木犁，它有铁制的犁壁。
不久，斯莫尔制成了一种全铁的轻犁。


图 200—塔尔的四刀犁 我们现在可以从犁耕的改良转到播种的改良。十七世纪之前，欧洲实际
上只有两种播种方法，即撒播和穴播。谷粒和小种子一般用手撒播，种子相
当均匀地撒布在整个耕地面积上。豆和马铃薯之类大种子采用穴播，也即在 土壤中挖一些空穴，空穴一行行平行排列，每一行上彼此又相隔一定间距， 每个空穴中放进一颗或多颗种子。撒播在耗用种子数量和花费手工劳动量上 造成很大浪费，不仅如此，而且还妨碍了播种以后对土壤的有效中耕。1600 年，休·普拉特爵士发明了一种铁穴播器，它固定在一块板上，这样，便于 用手快速穴播玉米。然而，更为重要的是，杰思罗·塔尔在十八世纪发明畜 力条播机。塔尔通过仔细的观察和实验，学到了许多关于种子和播种的知 识。另外，他还发现，在一定深度上稀播种子，长出的作物最好。不过，他 在劝说农夫执行他的指示时，







图 201—斯莫尔的木犁
遇到了很大困难。于是，他毫无畏惧地决心“发明一种机器，比手工更可忠 诚地种植驴喜豆”。塔尔模仿管风琴的构造，尤其共鸣板的沟、簧片和弹簧， 制造了一种条播机。它通过具刻痕的桶输种，种子由一轻型覆土耙掩埋，后 者固装于该条播机后部。这种条播方法是撒播和穴播间的一种折衷；种子成 平行的行地条播，但在每一行上则是连续不断的。总之，同手工撒播相比， 畜力条播机不仅节省种子和劳力，而且使得有可能对作物行间的土壤进行适
当中

图 202—塔尔用于双行播种的条播犁
图 1 为犁的基体 A，示出接纳鞘的榫眼 aa、 让来自漏斗的种子通过的榫眼 CC 和带
齿 DD 的耙 B。图 5 是纺锤体。图 8 是犁沟的鞘。图 9 是带一个轮子的犁和在其位置上的
　　　给料斗 A。这漏斗分成两个部分，供给两个漏斗 aa。 耕，而毗连土壤的除草和充气大大改良了这些作物。为了更有效地这样做， 塔尔还发明了畜力中耕锄，当时中耕全用费力费时的手锄。
播种和锄耘以后，便是收割或收获。最古老的割玉米和牧草的农具是镰
刀和大钐刀。今天，在小面积耕地上，它们仍在应用，但在种植谷物或牧草 的大面积耕地上，它们就很少使用了。人类历史早期，人们就已尝试发明一 些节省劳力的比较合适的机械。早在公元一世纪，高卢已在应用一种机械收 割装置（参见 Pliny：Na-tural History，Book XVIII，Ch.72）。它是一 辆马车，正前面有一把巨大的轮刀。一头牛把马车向前推，在马车旁有一个 人把玉米向后弯，以便轮刀把玉米头割下，落进马车。这种精巧的机械装置 在后来几个世纪里被废弃了，或许被淡忘了。但是，在十八世纪里，人们又 尝试引入这种高卢人收割机的各种改进形式。其中最精致、最有意思的一种 见诸威廉·沃克的《通俗哲学》（Familiar Phi- losophy）（1799 年）。 这种收割机有两个轮子，由一根轴联接，这轴带有一伞齿轮，后者由一带齿 的构架支承，而构架贴近地面，并带有几把水平旋转的刀，而这些刀借助两 个滑轮和一个小齿轮同轴上的齿轮相连。这收割机由一匹马拉动，玉米由轮 刀的旋转着的刀刃切断。
　　我们接下来转到最后一道农业操作，即给谷捆脱谷。在十八世纪之前， 这种操作一直是用手动梿枷进行的。今天仍用这种梿枷加工少量的谷物。谷 捆放在打谷场上，用梿枷打，以便能把稿秆去除。这样留下的谷粒尚混有谷 壳，然后利用天然风或者风扇产生的人工气流去除谷壳。1636 年，约翰·克 里斯托弗·范伯格获得了一种脱谷机的专利权。十八世纪里，沿这个方向另 外还作过多次尝试。不过，所有这类脱谷机中最实用的，当推苏格兰工程师
图 203—畜力收割机
图 2 立视图 图 3 平面图





轮子 kk（马匹靠它们推进这农具）的垂直运动从嵌齿轮 qq 传送到水平水齿轮 ii，
由之再通过一根绳传送到水平轮 ss，后者带有七把刀。玉米秆通过被卡入这些刀和这农 具底板上的利忍 xxx 而被切断。一根旋转轩 u 把切断的秆扫除。
安德鲁·米克尔在 1788 年获得专利权的那种脱谷机。这种脱谷机不止能脱 谷，它还包括一个吹掉谷壳和其他杂质的装置以及用于把草种和小谷粒同饱 满谷粒分离开的筛。
　　这里可以提到的另一个发明是詹姆斯·库克在 1794 年获得专利权的一 种切藁机。它用来把干草和稿秆切成短段，用作家畜的粗饲料。库克发明之 后，常用的切藁机是一端开口的长方形槽。干草或稿秆放到槽的里面，用手 推到开端，在那里用一把镰刀切割。库克添加一个重物，把干草或稿秆压到 靠近槽的开端，并在槽端固定若干刀片；还引入一个轮子，轮辐上装有旋转 刀片。旋转刀片顶住固定刀片地运动，其结果便产生切割作用，有如剪刀的 作用。
　　十八世纪，英国在有选择地培育良种牛羊的艺术方面，也有了一个良好 开端。结果，莱斯特郡的牛羊受到高度重视。英国农夫崇尚牛羊良种风气的 领导人物，是罗伯特·贝克韦尔（1725—90）。
十八世纪九十年代，英国还开始出现了类似农业部的机构。这个组织建
立于 1793 年，阿瑟·扬任秘书。它只是个半官方组织，但它为英国农业的 研究和改良做了很多工作。

（三）纺织发明


　　十八世纪由于在纺纱、织造、针织、漂白和染色等技术作了各种各样改 进而著名。

纺纱
　　十八世纪在纺纱发明上表现出很大的独创性。这些发明是：用辊处理纱 线、把锭子安装在可动的走车上以及大大增加一个操作工所能照管的绽子数 目。
约翰·怀亚特和刘易斯·保罗于 1738 年获得了用辊纺纱方法的专利权。
在这种新机器里，被梳理的棉或毛由一对辊引入机器，再传送到另一对辊， 后者比第一对辊运动快，这样，棉或毛在从

图 204—阿克赖特的“水力纺纱机”（1769 年）
A—嵌齿轮和轴。B—驱动该机器的轮。D—铅重物，使小轮（F）保持稳固于压力轮
（E）。G—木轴，它驱动轮（H），并向上一直到驱动四对固定于铁板（K）的辊（I）。L
—四个带粗棉纱的大筒管。M—四根线，连结到用铁丝固定在木杆（V）上的筒管和锭子。 N—铁片，所带重物通过滑轮悬挂于辊，以使各辊保持在一起。P—筒管和锭子。Q—锭翼，





具有把线引向筒管的铁丝。R—小的毛线绳，它们影响筒管的旋转，以调节其转速。S—四
个锭子旋转物。T—锭子。
　　第一对辊到第二对辊的传送过程中，就被伸张了。这纱线从辊再传送到 锭子和锭翼，最后缠绕在有边筒子上。
　　1771 年，理查德·阿克赖特发明了一种新的纺纱机，称为“水力纺纱机”， 因为它用水力驱动。他又对这种机器在细节上作了进一步改进，其结果就是 他的所谓“翼锭纺纱机”。这些纺纱机生产的线特别牢，这便使得第一次能 够制造全棉织物。在那时之前，所应用的其他纺纱机纺成的棉纱非常脆弱， 只能用作纬线，而经线必须应用亚麻。阿克赖特的水力纺纱机在织造棉布 时，不再需要亚麻经线。然而，另一方面，它只能纺较粗的纱线，还不能同 印度白布和薄洋纱的细纱相比。
其间，詹姆斯·哈格里夫斯于 1765 年发明了他的“珍妮机” 图 205—哈格里夫斯的珍妮纺纱机
即珍妮纺纱机（图 205）。这种机器使一个操作工能照管许多锭子——原始 珍妮机是 8 个，哈格里夫斯的最后定型是 80 个。然而，这种新式珍妮纺纱 机在其他方面大都同没有锭翼的大轮纺纱机相似，因此，纺织不能连续地进 行，机器必须周期地停车和倒车，以便把纺好的纱摇在纡子上。这种机曾广 泛应用，尤其是在塞缪尔·克朗普顿对之大加改进以后。克朗普顿把阿克赖 特的“水力纺纱机”方法同哈格里夫斯的“珍妮机”方法相结合。这种纺纱 机是如此通过混合方式把不同原理结合起来的产物。因此，它被称为“杂种 机”或“杂种珍妮”〔走锭纺纱机〕（图 206），发明于 1774 年。最早的“杂 种机”只带 12 个锭子，但它们生产的纺线非常精细，足以同印度棉制品相 匹敌。

图 206—克朗普顿的“杂种机”〔走锭纺纱机〕

织造
在十八世纪里，包括凯（1733 年）、巴伯（1774 年）和卡特赖特（1785
—8 年）等人在内的一些人对普通织机作了许多改进，尽管这些改进并未带 来设计上的创新，但织机变得紧凑了，架空机架没有了；筘座由机座处的枢 轴操纵，不再在机顶摆动；织工的职责大大减轻；一个织工借助凯的飞梭就 能织造阔幅织物。1796 年，格拉斯哥的约翰·奥斯汀发明了第一台动力织机。 它设有断经自停装置和断纬自停装置，能在一小时内织出 2 码 900 线织物。 并且，因要求的织物细度不同，一个织工辅以一个童工就能照管三至五台织
机。
这里还必须谈一谈织带机。织带机好象是 1621 年前后由荷兰发明，十



① 珍妮（Jenny ）是他女儿的名字。——译者。





七世纪里在英国、德国和瑞士得到应用。及至 1765 年，织带机基本上已是
自动的。这主要是由于凯和沃坎森进行改进的结果。1745 年，约翰·凯发明 了控制织带机踏板的凸盘，这样，织机的一切机构达到了协调运动。沃坎森 改良了操作杆和操纵锭子的齿条齿轮传动。不过，织带机尚未达到完全自 动；它还需要织工花费体力，在结断纱时，他还得用力制动织机。

针织
　　第一台针织机是 1589 年在英国发明的所谓“织袜机”，发明人是诺丁 汉附近卡尔弗顿地方的副牧师威廉·李。当然，李的织袜机不是全自动的， 它的开动和各部分运动的协调都得依靠人力。不过，它是后来在针织机械和 花边织机方面一切发明的基础。十八世纪里，针织机上最重要的改良也许要 算杰德迪亚·斯特拉特在 1758 年作的改良了。斯特拉特在织袜机中引入了 第二副织针，它同原来的一副相垂直。他藉此织制出了罗纹表面的针织品， 它至少在一个方向上大大提高了弹性。

漂白
　　十八世纪在织物漂白工艺上做出了一些重大改良，即应用稀释的硫酸和 氯气作为漂白剂。这些改良引入之前，应用通常漂白的漂白工序如下：亚麻 或棉织物放在热水或碱中浸渍，以去除上浆物质或其他杂质。然后加以清 洗，放在所谓“漂白场”上晾干，再经过一个称为“煮练”的工艺，即放在 炽热强碱中加热。其后，再加以清洗，再次摊开在漂白场上，让风吹日晒， 并喷水使之保持湿润。“煮练”和“喷水”这两道工序交替反复进行，直到 织物变得相当白。接着是“酸化”工序，为此，织物被浸在酸牛奶溶液或者 麸或黑麦粉制成的“酸”中。然后，再用皂水洗这织物。如果尚不够白，那 么，就再重复进行“煮练”等等工序。这整个流程是十分费事的，只能在一 年的某些时候进行，甚至那时还得受天气条件限制。
1756 年，弗朗西斯·霍姆倡言（Experiments on Bleaching， pp.74
—92）用稀硫酸代替“牛奶酸”。这是一项适时的改革。因为，英国亚麻工 业当时大大扩展，所以，对全脂牛奶的需求增加，而这导致牛奶价格上涨。 同时，稀硫酸总是可按标准规格供给，而酸牛奶则不然，质量变化幅度很大， 常常因为太酸而影响效用。
　　贝尔托莱的改良甚至更为重要。他约三十年之后用氯作为漂白剂。氯的 漂白作用的真正发现者是舍勒（氯在当时称为“脱燃素盐酸”或“氧化盐 酸”）。贝尔托莱最初应用氯的水溶液。但是，这种溶液释出的气体育伤害 作用，因此，他便改而应用它的碱溶液。此外，贝尔托莱还想到，织物在“漂 白场”上露置，仅仅是为了让织物中的着色微粒准备溶解和去除碱。因此， “漂白场”可以免除。贝尔托莱通过交替地用氯和碱溶液处理织物，事实上 达到了永久性的漂白效果（Annales de Chimie，1789，Vol，Ⅱ，p.151）。
　　




贝尔托莱的“氧化盐酸”（氯）的碱溶液得到了普遍应用。它通称为“eau
de Javelles”〔贾韦耳水〕和“eau de Berthollet”〔贝尔托莱水〕； 制造这种溶剂的工人称为“bertholliers”〔贝尔托莱工〕。这种新式漂白 方法比旧式的简单、稳当、省事，也便宜得多。“漂白场”可以派别的用处。 “煮练”、“喷水”和“酸牛奶”等工序代之以比较省事和稳当的工序：把 织物浸在氯溶液中，然后放在碱中煮沸，再放在稀释的酸中浸，最后放在弱 碱——但要新鲜的——之中；象旧法一样，其中有些工序需重复进行。
　　贝尔托莱漂白方法是一种甚合需要的改良。因为，当时动力织机已在纺 织工业中站稳了脚跟。它的日益增长的产量需要一种比较迅速、可靠、经济 的漂白方法。值得指出，詹姆斯·瓦特把贝尔托莱的漂白工艺引入了格拉斯 哥。
　　查尔斯·坦南特又一次降低了漂白的成本。他在 1798 年用石灰乳代替 苛性钾碱作为氯的溶剂。1799 年，坦南特用熟石灰取代石灰乳，于是，提供 了漂白粉作为漂白溶液的代用品。漂白粉便宜而又有效，在一定程度上促成 了漂白工业的迅速发展。刚才提到的漂白工艺进步仅仅影响到亚麻和棉，而 不影响毛或丝的材料。纯碱不能用来漂白丝和毛，因为它要损害它们。甚至 在十八世纪，丝和毛也仍然用古代就已应用的一种方法来漂白。略去各地在 细节上的一些差异，漂白毛或丝的材料的工艺可介绍如下。材料用皂水清 洗，然后使之干燥，最后让燃烧硫的烟来熏。这种古老的漂白方法今天仍在 一定程度上为家庭用来翻新草帽之类东西。（参见 Nicholson： Dictionary
of Practical and Theoretical Chemi-stry ， 1808 ，辞条
“Bleaching”。）
染色
　　十八世纪初期仍沿用传统的染色方法。然而，这一世纪里后来逐渐地引 入了一些改良。实用上的改良还同染色化学理论的进步密切相关。这些改良 在很大程度上是由于法国政府对染色工业特别感兴趣的结果。早在十七世 纪，在富有事业心的柯尔培尔的领导下，已经采取一些步骤来鼓励染色工艺 的进步：褒奖促进染色技术改良和染色业工匠效率与技艺提高的人。最后任 命一名特别官员专门负责总管整个染色工业。值得指出，两位大力促进染色 实践和理论的研究者相继就任法国染色工业总监。他们就是关于化学的那两 章里已提到过的马凯和贝尔托莱。
　　传统的染色方法相当简单。待染织物先按上述方式予以漂白，然后浸在 染浴或染锅之中。染料采自植物或动物的有色物质。有时，人们感到，有必 要用某种东西来把染料固着在织物上。为此，一般用明矾作为所谓媒染剂。 所用的染料数目相当多，但任何一种颜色所能产生的色泽的数目通常却很有
限。
　　十八世纪前几十年里，尤其是法国染色工业早期的两位总监迪费和埃洛 所持的染色理论是纯粹力学的。鉴于力学理论在十七世纪处于主宰地位，这
　　




也是顺理成章的事。按照染色现象的力学理论，所用染料的微粒进入了被染
材料的孔隙。据认为，染色准备工序大致是，借助热或某种化学作用来帮助 织物打开孔隙，以使色素微粒能够进入而填充这些孔隙。同样，染料在被染 织物中的固着也被解释为主要是由于冷的作用，即冷使织物孔隙缩小和关 闭，从而把色素微粒关在织物组织之中。有些物质之难于染色，也诉诸据说 存在的盐来解释：盐阻塞了这些物质的孔隙，从而阻止了染料微粒进入。在 马凯和贝尔托莱从事这一问题的研究之前，一直没有关于染色工艺的化学理 论。（关于迪费和埃洛的观点，可分别参见 Mém. de l'Acad. Roy.des Sciences，1737，p.253；和 1740，p.126 和 1741，p.38。）
　　约在十八世纪中期马凯研究染色问题的时候，不褪色的蓝染料还只知道 靛蓝和淡蓝两种。马凯引用了普鲁士蓝。他把棉、亚麻、丝的绞纱和一块布 放在明矾和绿矾酸的溶液中煮。然后，他把它们浸入碱溶液中，用有机物焙 烧，使之染色。继而他让它们露置干燥，然后，再放在非常稀的热硫酸中浸 渍。结果，产生了浅蓝色。在丝和毛织物上这颜色坚牢不褪。他还发现，反 复放在染料中浸渍，这颜色会越来越深，因此，通过改变浸渍次数，可以获 得范围很广的各种蓝色泽。此外，普鲁士蓝似乎完全渗透被染材料，而靛蓝 和淡蓝仅着色材料的表面，所以，在染过的材料的表面磨损后，下面未染到 的组织便暴露出来。因此，普鲁士蓝最后得到广泛应用。
马凯还发现一种给丝染上不褪红色的方法。德雷布尔似乎早已成功地给
毛染上坚牢的猩红色，他把毛材料放在洋红溶液中，其中还放入锡的 aqua regia［王水］溶液，作为媒染剂。然而，这种方法在染丝时无效。马凯想 出一个主意，先把丝浸渍在单独的稀释媒染剂中，然后浸入洋红染液。通过 如此分离两道工序以及稀释媒染剂，马凯成功地给丝染上坚牢的红色（Mém.
de l'Acad.Roy.des Sciences，1768，p.82）。
　　马凯由于亲身经验而动摇了对染色现象作纯力学解释的信念。但他仍相 信，被染织物的孔隙起着重要作用。不过，他也许不再接受这样的观点：色 素微粒仅仅简单地封闭在被染织物组织的孔隙中。他认为，这里包括某种化 学过程，而不单是一个力学过程。织物、色素和媒染剂三者可能形成一种新 的化合；一种不能同某种染料化合的织物，有时仍可能同该染料和某种媒染 剂的碱相化合（Dictionnaire de Chimie，1778，“Teinture”）。继马 凯任染色工业总监的贝尔托莱更完整地发展了这些思想。
　　前面有一章里已介绍过，贝尔托莱对化学亲合性理论作过贡献。贝尔托 莱正是用化学亲合性来研究染色问题。他的论证如下。“着色微粒具有区别 于一切其他物质的化学性质，它们具有独特的吸引力，藉此同酸、碱、金属 氧化物和某些矾土为主的土质等相化合。它们常常沉淀酸溶液中的氧化物和 矾土；在其他场合，它们同盐化合，形成超化合物，而后者同毛、丝、棉或 亚麻相化合。这样，它们通过矾土或一种金属氧化物就结合得远比没有这中 介时紧密”（Eléments de l'Art de la Teinfure， Paris， 1791，Vol.I，
　　




p.20；W. Hamiltan 英译，Elements of the Art of Dyeing，London，1791，
Vol.I，p.22）。这里，我们已最明显不过地试图严格用化学、化学亲合性 来解释染色现象。一种染料的微粒的溶解取决于该染料对溶剂的亲合性。染 料微粒同一种织物的化合可以直接进行，也可以通过一种媒染剂如明矾的中 介进行。一种染料的原色可能为它与之化合的那种材料的颜色所改变。另 外，空气和阳光等条件也可能影响最终得到的颜色。这些思想促使他去专门 研究氧在染色过程中所起的作用。
　　贝尔托莱观察到，在明矾溶液中，除了明矾分解而成的一种碱之外，还 有色素连同氧化铝一起沉淀。这使他领悟到，金属氧化物对色素有很强的亲 合性。于是，他揣测，一种金属氧化物的颜色取决于它作为化合物所包含的 氧的数量。因此，他对氧在这些变化中所起作用作了如下说明：“构成大气 的空气的那两种要素中，只有生命空气或含氧空气才作用于色素微粒。它同 微粒化合，使它们颜色变淡，变灰。但是，现在它的作用主要是被施于化合 物中的氢，由此形成水。这效应应当看做为一种真正的燃烧，同色素微粒相 化合的木炭由此变成占主导地位，而颜色通常变为黄色、鹿毛色或褐色；或 者，受损害的部分同原色的残余相结合而产生其他现象”（上引著作，Vol.I， p.117；英译本，Vol.I，p.114）。此外，“金属氧化物在它们与之化合的 色素微粒中引起燃烧，其程度同这些微粒可从它们得到的氧的数量成正比。 金属氧化物和色素微粒的化合物这时所呈的颜色，是色素微粒特有颜色和金 属氧化物特有颜色的结合。不过，这里应当考虑，色素微粒和金属氧化物现 在处于因氧化物中氧减少和色素微粒中氢减少而还原成的状态”（上引著 作，Vol.I，119；英译本，Vol.I，pp.116—7）。无疑，这些观点有的带很 大猜测性。但是，贝尔托莱表明了许多染色问题和现象的化学本性。他还表 明，当用明矾作为媒染剂时，碱使氧化铝沉淀下来，后者同染料微粒化合而 形成一种“超化合物”，而这种超化合物同织物相化合，由此使之染色。并 且，在很大程度上是贝尔托莱使法国很快成为世界的染色工业中心。
　　




第二十一章 技术

（四）建筑 一、材料强度

　　十八世纪里，米欣布罗克、贝利多、布丰、库仑、苏弗洛、戈特、隆德 莱和吉拉尔等人继续了十七世纪里伽利略、武尔茨、马里奥特和胡克等人对 建筑材料强度的研究。

米欣布罗克
　　P.范·米欣布罗克进行了一系列广泛的精确实验室研究，实验测定建筑 材料在应力作用下的性能。他的《实验物理学和几何学》（Physicae experimentales et geometricae）（1729 年）中题为《坚实物体内粘性 导论》（Introdnctio ad Cohaerentiam corporum firm-orum）的那一部 分（pp.421—672）论述了这些实验和所用设备。下面的图 207 至 212 也取 自该书这一部分。
马里奥特曾用哑铃状的拉力试样做过实验（图 207）。米欣布罗克用玻
璃试样做实验时，仍保留这种方式。但是，他不用绳索来悬挂它们，因为这 种方法必定带来不确定的加载偏心度。他设计了一种新颖的 U 形夹。
他的拉力试验机示于图 209。
　　他用于紧固金属丝的 U 形夹示于图 210。为了试验梁，他应用图 211 所 示的装置。狭槽用于仅仅加以支承的端，方孔用于带

图 207—马里奥特支持试件的方法


　　　　　　　图 208—米欣布罗克紧固玻璃试样的 U 形夹 定向端的试件。试验支柱时，在支柱的头端，加载一个平台，每个角上有一 根杆导引平台，如图 212 所示。米欣布罗克极端小心地进行试验，作了许许 多多试样。然而，他作过的梁都是小杆，大都只有 0.27 英寸见方。不过， 这些试验乃用于证实伽利略的结论：“相对结合力”同 b·d2（其中 b 代表 截面宽度，d 代表其深度）成正比，同 L（即梁的跨度）成反比。象马里奥 特一样，他也正确地指出，将一根梁的两端固定，在跨度中间加载，它的支 载能力倍增。他采用的支柱长而细，他的试验实际上预言了许多年以后欧勒 从理论上推出的结果，即一根给定截面支柱的强度同其长度成反比。
图 209—米欣布罗克的拉力试验机

贝利多





贝尔纳·德·福雷·贝利多（1693—1761）算不上结构技术领域的一位
伟大先驱。他没有设想出几个新实验，也没有发现新的原理，只设计了一些 尚称合理但并不出色的建筑物。不过，他作出过一些宝贵的贡献，那就是他 写作了几本关于建筑和工程的专著。在这些书中，他把当时的各个理论和实 践汇总加以综述，并作了精辟的评析。这样，他给同行提供了可放心运用的 有关科学知识。从历史来说，他的著作也很可贵，为了解十八世纪初期建筑 知识的状况提供了指南，并且，它们实际上还是最早的工程学教科书。他最 重要的论著是《工程师的科学》（La Science des Ingénieurs）（1729 年）和《水利建筑学》（Architecture Hydraulique）（两卷，1737，1739
图 210—米欣布罗克的器具：
　　　　　　　　　　　　1.木拉力试样；2-4.紧固金属丝试件的 u 形夹 年）。把这些著作同以前的书例如阿格里科拉的书相比较，可以清楚地看出， 其间工程学取得了长足进步。贝利多的著作的持久性可从下述事实看出。迟
至 1830 年，他的《工程师的科学》还在重印，正文只字未改，仅由编者（纳 维埃）增加了一些脚注，说明这个研究领域在该书问世以来所发生的一些变 化。

布丰
布丰伯爵乔治·路易·勒克莱尔（1707—88）如上所述作为一 图 211—米欣布罗克的梁试验装置
个博物学家享有世界声誉。他还是个热心的数学家，牛顿《流数》（Fluxions）
法译本（1740 年）的译者。这种素质和兴趣的结合导致他担任一个职务，而 这职务使他有机会对本章的论题作出了一个独特贡献。
法国路易十五的海军部大臣莫雷帕伯爵任命著名植物学家亨利·路
易·杜阿梅（1700—82）任 Inspecteur de la marine［海军部监察长］， 研究和报导适合海军建设的木材的栽培和保护。布丰就任杜阿梅的助理，尤 其协助研究木材强度。杜阿梅已开始着手研究这个问题，但由于更紧迫的问 题缠身而不能深入探究下去。布丰在这个任所上得以进行大量实验，几乎不 受限制地得到所需尺
图 212—米欣布罗克的支柱试验装置
寸的商品小木材。像米欣布罗克和贝利多一样，布丰也是从小试样开始实 验。他先用同一圆木的不同部分，然后用不同大小的树木作为试件，由此表 明，相同木材种中，强度同密度成正比。为了获得最大量密纹木材产品，他 建议在春天给准备秋季砍伐的木材剥皮（Mém. l'Acad.Roy.des Sciences，
1738，pp.169f.）。对此做法，他还援引了斯塔福德郡和诺丁汉郡的先例。 鉴于同一圆木截下的各个小试件在强度上有相当大的差别，他决定试验建筑 时实际应用的那种尺寸的试件，为此，他指定不下一百棵栎树为他提供试 件，它们在同一树林中生长，完好，健康，属于相同的





种，树围从2 1 到5英尺不等。每一次，都在第一天把树砍下，由木工把他
2
所需要的那部分粗加工成方形，次日由细木工刨光到精确尺寸，第三日进行
试验（Mém.de l’Acad.Roy.des Sciences，1740，pp.453f.）。布丰让坚 牢的支架来支承他的木材试样的两端，并用设在中跨处的铁钩环来悬吊
负载。将压紧试件上面的那部分钩环锉平，其宽度不到 1 英寸。钩环底条
4
处挂两个钩子，那里放置直径 9 英寸、长 4 英尺的坚实圆木，悬挂载重台。
因为需试验 4 至 9 英寸见方的木材，所以制作了一系列钩环，每个都是锻打 成方框架形状的圆铁条，在准备试验时套在试件端头。
　　5 英寸木材制成的载重台系 14 英尺长、6 英尺宽，连钩环和载重用的全 部吊索共重 2，500 磅。开凿三百块重石并加以修琢，重量标为 25、50、100、
150 或 200 磅，视具体情况而定，它们足可施加总重约达 27，000 磅的负载。 这个工作部门有八人。重石逐步加于载重台，重的先加，当这墩升起时， 两个人继续从脚手架上加载较轻的重石；四个人用木杠使载重台四角保持稳 定，一个人测量挠曲，第八个人记录时间、所加重量和试验过程中的挠曲等 项目。时间是重要的。一个比引起突然断裂的负载少得多的负载所引起的挠 曲在导致断裂之前，将可历时几小时并不断增大，这样的负载决不小于快速 试验极限的三分之二。但是，除非试件非常小，否则，只有在听到明显可闻 的报警声后，才会发生损坏。在一篇刊于《皇家科学院备忘录》（1741，
pp.292f.）的论文中，详尽无遗地记叙了许多这种试验。

库仑
　　夏尔·奥古斯特·库仑这位杰出物理学家在其他领域的重要著作前面已 经介绍过。在这一章里所以值得崇敬地提到他，是因为他的《论极大极小法 则对建筑有关的静力学问题的应用》（Es- say on the Application of the Rules of Maxima and Minima toStatical Problems Relating to Architecture）一文。这篇论文于 1773 年逞交科学院。但是，当时他不是 院士，因此，论文于 1776 年发表于“par divers Savans étrangers”［由 各院外学者供稿的］关于数学和物理学的《备忘录》。这类文章均不收入科 学院《历史和备忘录》总年■之中。那个时期的专业文献中很少引证这篇论 文。也许只是由于托马斯·扬的作用，库仑著作才取得其在建筑技术历史上 应有的地位。扬在收录于他的《综合著作》（Mi-scellaneous Works）（Vol. Ⅱ，pp.527f.）中的一篇颂文中指出，库仑论内粘学的那篇论文，“它所阐 发的观点准确而又有独创性，论证清晰而又简洁，而且结果可以实际利用， 因此”，完全可以同他后来那些乃他作为一个科学工作者声名所系的著作中 的任何一部并驾齐驱。扬称赞库仑独创地引入极大和极小作为静力学问题的 判据。这个方法很快就得到广泛采用，而且它在今天的价值仍不减当年。
　　






图 213—库仑对石块做的拉力试验
这篇论文描述的第一个实验中，一块 1 英尺见方、1 英寸厚的石板 abcd
在 e 和 f 处被 切琢，只留下 2 英寸宽的颈。然后，这石板悬吊在一框架上， 加载，直到这材料在颈部断裂。力 P 除以 ef 处的截面积（2 平方英寸）即给 出“内聚”。在第二个实验中，库仑试验一根 2 英寸宽、1 英寸高的悬臂， 在靠近其支承端处悬一负载，由此测量其截面对近似直接剪力的抗力。在第 三个实验中，他给他的悬臂在离支承 9 英寸处加载。在这三种情形里，导致 损坏的负载分别为 430、440 和 20 磅。库仑对精良烧制的砖块以及灰浆重复 这些试验，结果发现，灰浆在强度上变化很大（Prop Ⅵ）。
　　库仑然后讨论梁的断裂。他对这个问题的研讨第一次破除了那个玷污伽 利略、马里奥特和伯努利等人著作的错误，即忽视了梁的受压边沿。


图 214─载重墩中 库仑用来对梁做试验的器具肯定属于简单的类型，但他没有加以描述。
然而，我们足可推定，他的挠曲试验结果的准确性不下于直接拉力试验。一
块石板切琢得只留下一个带尖角的小颈，这必然要降低材料其余部分的强 度。用绳索悬吊试件和试验负载时，不管如何当心，总要引入偏心矩。也许 是只试验了为数不多试件的缘故。因此，库仑之以 20 磅这个数字作为对 2 平方英寸的拉力断裂负载，不能当做一作用的各个力个同石块挠曲强度相比 较的可靠数据。然而，它近似于根据伽利略假说即 WL＝T·d/2 计算给出的
值 24，因为

T·d
=
2·L

430 ? 1
2 ? 9


? 24

　　由此可见，柔性材料（例如木材）在一横截面的各不同纤维上同时显现 压力和拉力，而不可延展的材料（例如石头）在其整个截面趋向绕下边沿转 动而致使所受应力达到其“绝对抗力”时，突然断裂。他说（Mémoires，1773， p.352），“但是，这实验给出 20 磅。因此，人们在石块断裂时不能设想， 纤维是完全刚性的，也不能设想，支点正好处于截面的下边沿。一种十分简 单的意见会引导我们预期这个结果。按照这个意见，如把下边沿取作为旋转 轴，则该边沿将必须支承无限大压力而不破坏内聚力，这是不可能的。”事 实上，这边沿应是一条狭带，而不是一线。然而，库仑把他的挠曲理论建基 于石料抗拉强度的不准确值。实际上，木梁和石梁的性能差别只是程度上 的，而不是种类上的。
库仑接着研究石造物对倾向压毁它们的力的抗力。在图 214 中，当负载
P 沿某个斜面 NM 作用的分量克服沿该处的内粘抗力时，石造物 ABCD 便会毁 坏。此时，ABMN 便下滑。沿 MN 的每单位面积 c 磅的抗力（这石造物沿图示 平面的尺寸为 a，沿垂直于此平面的方向的尺寸为 b）将等于 c·b·a sec





θ。这力必须抵抗的那个 P 的分量为 Psinθ。使这两个力相等，我们便得到
c·a·b
P ?
sin ?· cos?
　　为了求得 P 的最大值对于给定的 c、a 和 b，求上式对θ的微分，并令其 等于零。最大值发生在θ=45°的时候。在这里，P＝2·c·a·b。库仑未加 说明地无端假定，抵抗沿 MN 的剪力的每单位面积内粘力 c，将始终等于抵抗
过 CD 的直接拉力的每单位面积内粘力（我们将称之为 t）。所以，依此推理， 一根柱抗压毁的抗力将两倍于同一根柱抗直接拉力的抗力。然而，这论证忽 视了沿 NM 滑动所遇到的摩擦阻力，而库仑认为，这阻力有助于内粘。不管 怎样，在考虑到摩擦后，库仑估算出，对于砖圬工（其摩擦系数为 3/4）， 可得 P=4·c·a·b，就是说，压毁一个墩的负载四倍于把它拉离的负载。圬 工材料的比较抗拉强度和抗压强度的这种估计值由于下述两个因素影响而 变坏。其一，他假定，抗剪力和抗拉力总是相等（象他对石料做的粗糙实验 所表明的）。其二，他忽视了这样的事实：一个接合的圬工墩不是一个同质 的料块。然而，库仑的结果是重要的。它是极大极小法则应用于一个材料强 度问题的首例；它合理地解释了压毁的圬工通常沿之出现裂缝的斜面。（参
见 S.B.Hami-lton：Coulomb，载 Trans，Newcomen Soc.，Vol.ⅩⅤⅡ。）

苏弗洛和戈特
　　自从米欣布罗克精心对小试件做了一系列试验以后，材料试验技术在将 近半个世纪里没有取得任何明显进步。布丰扩大了实验的规模，但对准确度 掉以轻心。贝利多和库仑满足于能应他们即时之需，而给出足够数据的少量 粗糙但便捷的实验。然而，1770 年发生了一场争论，法国第一流建筑师和工 程师大都不得不参与其中并表态。曾经作出过一个决定：巴黎古老的圣热内 维埃夫教堂应代之以宽敞雄伟的现代屋宇。此项设计任务托付给了科学院的 年金领取者雅克·热尔曼·苏弗洛（1713—80）。他努力把两种类型建筑结 合起来：传统教堂的十字形平面和古典式大型公共房屋的长长的完整柱廊。 他还打算在十字口上面再装置一个庄严的小圆屋顶，这使问题变得更其复 杂。基础的铺设花去不少于七年时间（1757—64 年）。但在其间，墙和柱都 竖了起来，总的设计也变得明显可见。这时人们看到，必须承载圆屋顶穹隅 的那四角处的支承，其比例已经是不寻常的细了。
　　抱传统观念的建筑师吓呆了。其中有一个皮埃尔·帕特（1723—1814） 在一篇发表于 1770 年的论文中断然表达了他们的恐惧。苏弗洛在答复时仅 仅宣称，他依据的是一条新的建筑原理，而它其结果证明是合理的。然而， 他的学界朋友却沉不住气。尤其是埃米朗·玛丽·戈特（1732—1807），他
在 1772 年发表了论文《力学对拱和圆顶建筑的应用》（The Application of Mechanics to theConstruction of Arches and Domes），继而又进一步就 各种类型石材的强度做了一系列试验。实验结果在 1774 年发表于阿贝·罗





齐埃的 《关于物理学、自然史和艺术的观察》 （ Observations sur
laPhysique，sur l’Histoire naturelle et les Arts）之中。 戈特特别适合担负这个任务。他受过当数学家和建筑师的训练，通过了
Ecole des Ponts et Chaussées［交通工程学校］的考试，后来成为该校数 学教授。1758 年，他进布尔戈尼省工程处，1783 年当上了总工程师，那年， 卢瓦尔-索恩运河工程按他的计划动工。他发表的关于材料强度、拱和挡土 墙的著作都有很高的价值。
　　戈特载入罗齐埃《观察》中的论文题为《能承载石料的负荷》（La Charge que peuvent porter les Pierres）。它一开始讨论以往各个时期里建造的 柱的长度-直径比，以及评论关于梁和柱的性能的各种理论。象库仑一样， 他也认为，伽利略的假说应用于石梁，极其令人满意。但是，他拒斥压屈公 式，因为它不适用于通常高度-直径比的石柱。然而，当他研究凿石工程上 能安全地放置的负载的问题时，他发现，现有的数据很不充分，他无法据之 设计一台机器。因此，他做了一系列试验，它们既用于提供有用的数据，也
为了引起其他能够进一步探索这个问题的人的兴趣。
　　罗齐埃在《观察》中描述了戈特的试验机，但未附草图。不过，他的外 甥纳维埃在 1809 年出版的他的《论桥》（Traité des Ponts）的那个版本 和隆德莱的《建筑的艺术》（L’Art de B?tir）都提供了草图，图 215 即 采自后一本书。
秤臂长7 英尺，铰链枢到刀刃的距离为3 1 英寸。因此，所施加的重
2
量和传送到试件的力两者之比为 24∶1。


　　　　　　　　　　图 215—戈特试验机 戈特是从索恩河畔夏龙附近吉弗里地方的采石场获得他的试件的，那里
提供两种等级石料：软性白石，每立方英尺重 145 磅，和硬性红石，每立英
尺重165磅。在所做的150次试验中，试件大小不等，长度从 3 到8英寸，
4
直径从 5 到2英寸。试件放在两块有纸板贴面的铁板之间，上铁板和刃形支
6
承之间的空间则由一个适当长度的木块占居。
　　这篇论文记载的其他试验是对砖块和小石悬臂做的。1 英寸见方、2 英 寸长的小试件平均经受不住 143 磅，而按照伽利略的理论，它们应当承载 383 磅。但戈特认为，它们的质地和数目尚不足以证实或驳倒这理论。
　　虽然苏弗洛没有采取行动来证明自己有理，以对付 M.帕特的攻击，但他 还是深为所动，遂亲自用一台同戈特相似的试验机（不过是铁结构的）做了 一些试验。佩罗内在交通工程学校装设了一台大型试验机，载重能力约为 18 吨，经过调整后，它能用于试验抗拉试件和抗压试件。P.C.勒萨热在他的《帝
　　




国交通工程图书馆藏论文选》 （ Recueil des divers Mémoires
extraits de la BibliothéqueImpériale des Ponts et Chaussées）（巴 黎，1810 年，p.167）中记叙了这台机器。

隆德莱
苏弗洛于 1780 年逝世，圣热内维埃夫工程留给他的助手让·隆德莱（1734
—1829）完成。隆德莱熟谙戈特和佩罗内两人工作的结果，但他认识到，用
图 215 所示那种试验机进行的试验受到一些错误因素影响。这些错误来自两 方面：(1)称梁由螺栓操纵，而螺栓会带来相当大的摩擦，尤其当荷载较重 时；(2)当试件被压缩，机器发生应变时，梁便倾斜。这两个因素都会减少 负载的杠杆臂，并给木块在把刃形支承同试件隔开时通过其的那个导承带来 摩擦。为了消除这些缺陷，隆德莱用刃形支承取代螺栓，通过螺旋起重器把 负载施加于试件，如图 216 所示。施加于起重器的力和试件承载的重量均可 调节，以使杠杆保持在一水平位置上浮动。隆德莱的试验机可以说是第一台 达到令人满意准确度标准的试验机。他自己对这试验机及其之前的这类试验 机的描述，见诸他的

图 216—隆德莱的试验机
《建筑的艺术》第四卷（巴黎，1802 年）。 帕特暂时保持缄默。戈特为反对他的观点而提出一些科学证据，它们产
生的压力迫使当局人士停止不成熟的探索。但是，后来有一个例证提供的证
据，无论戈特的机智还是苏弗洛朋友的权威都无法加以压制。它就是建筑物 本身。按照戈特的精心计算，圆屋顶下的墩承载的平均负载为每平方英尺 33 吨。戈特试验机试验的小石料试件的载重在断裂之前八倍于这计算得到的单 位面积负载。然而，这些计算没有考虑到风、载重的偏心或沉陷的不均衡。 无疑，这一切都会影响到实际的建筑物。此外，这些墩由两种不同石料构成： 一种又硬又脆，而另一种则比较柔软。硬性石虽然坚强，但承受的负载过度 了。同时，接合也接得不好，正面狭，背面宽。
打个比喻说，沉重的建筑物坚定地站在 M.帕特的一边。于是，他又鼓起
勇气跻身显要。苏弗洛的神秘新原理仅仅是借用金属杆来把圬工维系在一起 的古老手段。这怎么也无助于保护他的混成墩免受大应力、不均匀支承和不 均衡沉陷影响。M.帕特在 1798 年表明，除了减小负载，这个病症别无他策 治救。拆除苏弗洛的高耸小圆屋顶和其上的鼓形顶，另外建造一个紧挨屋顶 高度之上轻得多的圆屋顶。在大革命当局主政时，圣热内维埃夫教堂成为 Pant-héon Francais［法兰西众神庙］，用于纪念民族英雄。整个装饰方 案保持庄严的国家纪念馆的格局，其中塔式圆顶是关键。隆德莱在 1797 年 撰写了一篇论文，详述了这座建筑物的历史，解释了负荷如何承载，描述了 毁坏的性质，提议了一种孤注一掷的改建方法。在每次重建一个立柱时圆屋





顶下的拱应由若干大的木质中心柱支承。其他人建议，加裹现有的立柱，用
附加石料背衬它们，或者增设拱柱。戈特在 1799 年撰著了一篇重要论文， 批评这形形色色建议，解释了球形屋顶理论。一个委员会审查了这一切建 议，最后指示隆德莱更新表层石料已裂缝的立柱，从而略微增大了总尺寸， 但对总的外观影响不大。新添的石件用金属缀条结合在一起，使这建筑物便 继续屹立着。然而，它只是成为昭示蠢行的标本：以很小安全系数用混成墩 来支承巨大负载，而又不添加有效的侧向联条。不过，它大大推动了材料的 科学试验。

朗布拉尔迪和吉拉尔
　　十八世纪末年，又有交通工程学校的两位成员扩充了材料强度实验数据 的范围。他们是雅克·埃利·朗布拉尔迪（1747—97）和皮埃尔·西蒙·吉 拉尔（1765—1836）。
　　朗布拉尔迪的经验主要是在诺曼底的海岸和港湾取得的，他在那里专门 研究了浅滩和沙洲以及可用以检测其结构的手段。他还作出过一些著名的桥 梁设计。1793 年，他继佩罗内任交通工程学校校长，并组织以 L'Ecole central des travaux publics［中央市政工程学校］名义统一管理这所和 其他理工学院。1795 年，这所学校成为 L'Ecole Polytechnigue［高等理工 学校］，而交通工程学校另行重建。
P.S.吉拉尔于 1789 年任受朗布拉尔迪领导的工程师，另外还担负了系
列地试验大型木料试件的工作，试验中把木料作为梁和支撑。吉拉尔可能进 行了这些试验的大部分；试验结果发表在他的《固体抗力分析》（Traité analytique de la Résistance desSolides）（1798 年）一书之中。
吉拉尔的书开头是一篇历史性的序，追溯了从伽利略到欧勒的材料强度
研究史。欧勒的著作激励了吉拉尔进行弹性常数的最早科学测定。这篇序是 该书最有价值的部分。
吉拉尔的试验机所以特别令人感兴趣，是因为它的尺寸小，却可用于试
验大截面木材。所列的最大试件几乎达 17 英尺长、11 英寸见方。这台机器 按设计可以施加高达 100 吨的负载，但他的结果表中所载，却未见有超过
140，000 磅者。在图 217 中，示出一处于试验位置的二米半长的支撑。图中
表明了吉拉尔试图用以避免方向上约束的方法。支撑立在一个铁基 R 上。负 载有一部分不是通过楣窗 K 和立柱 AB 传递到那个载重梁 XY 绕其自由倾斜的 枢。铁基 R 把这一部分传给一木质格床（图 218 中的平面图所示）来承