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旋转的机械力
如果我们把铜和青铜视作技术上的革命性转变——就像早期驯化带来的革命一样,那铁的发展和传播就类似于新石器时代晚期的二级产品革命。
动物和植物(尤其是羊、牛和果树),不仅仅是直接当作食物,还为了收获羊毛、牛奶和水果这些二级产品。
正如新石器时代晚期见证了农业的全面发展,铁器时代见证了金属的全面使用,这些都是早期经济真正巩固的时代。
在公元前1千纪,铁的传播(当然还包括特殊用途的钢),促成了当时的工业变革。
只要人类或动物仅靠肌肉直接做出诸如切割、劈砍、脱粒和牵引的动作,将自然资源转化为生存所需物质,人类改善物质条件的努力就会遇到真正和绝对的限制。
青铜和铁这样的金属提升了肌肉在这些直接动作中的效率。
不过,旋转动作的(间接)机制进一步提高了直接肌肉动作的效率,这个机制正是所有现代技术的基本原理。
如果说这一机制最早的用途是轮子,那么直到公元1世纪,旋转动力才扩展到运输用途以外。
地中海东部地区最早出现持续发展的旋转动力,这是铁器时代晚期的创新。
在被烘焙成面包之前,谷物必须被磨成面粉。
从新石器时代开始,这个过程就包括在两块石头之间碾磨谷物,用手往复运动来推动上面的石头。
从公元前5世纪开始,各式旋转式碾磨机在地中海各地区发展起来,用于碾磨谷物和压榨橄榄。
有些是小型手动装置,即手推石磨;有些是像绞盘一样工作的大型装置,磨石装在密封箱里,连上一根轮轴,由一人或多人或一头驴来驱动。
随着齿轮结构的灌溉设备的发展,旋转研磨机逐渐转变成水力研磨机,例如公元前240年前后在亚历山大里亚(Alexandria)工作的希腊化学者建造的“萨琪亚”
(saqiya)水磨。
公元前1世纪之前,立式水磨在安纳托利亚西部很常见,在接下来的几个世纪里,它从那里传遍了罗马世界。
到了3世纪,罗马城就有大型的碾磨机轰隆运转。
同样,罗马人在1世纪初将水力矿石破碎锤应用于西班牙的矿山。
这种机器的发明,起源于研磨谷物的脚踏倾斜锤和希腊式往复凸轮。
似乎直到5世纪,水力磨坊才在中国发展起来——这可能是中国从中亚希腊帝国[2]那里接触到了地中海地区的磨坊技术。
尽管如此,汉朝(公元前206年—公元220年)出现了创新,从根本上提高了农业生产率。
公元前600年以后,定居农业取代刀耕火种建立起来。
在接下来的几百年里,休耕和施肥模式得到了发展。
汉朝人发展出了弯曲的铸铁犁和马拉的播种器具,前者在国家兴建并控制的铸造厂里制造,后者用于在北方的皇家土地上种植小麦和小米,那里新实施的更为合理的耕作与种植制度,也推广到大地主阶级当中。
大约在同一时间,手摇扬谷机在出产小麦和小米的北方被发明,用于将谷物与谷壳分离,它后来又传播到种植水稻的南方。
新发明的更有效的胸带和颈圈使更多的马匹牵引力转化为有用的能量。
这些发展都促进了中国农业生产力的提升。
在大陆的另一端,罗马帝国向南攻入突尼斯(以往迦太基人的领地),侵占了尼罗河畔广阔的产粮区,向北穿过高卢进入英格兰南部。
但它的农业并没有随着扩张而得到大幅提升。
该地区的关键创新是帝国的景观和建筑。
罗马人建造了一个分布广泛、设计精良的道路系统,促进了整个帝国的快速交通。
他们还建造了令人印象深刻的沟渠,将洁净的水输送到不断发展的城市之中。
城市里满是宏伟的帝国建筑,例如帕特农神庙、罗马竞技场和罗马城市广场。
桥梁、高架水渠和大型帝国建筑的修建都体现了罗马的主要创新,包括连续的分段拱门和混凝土,这使建筑历经2000年依然得以保存。
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