科学家的故事。有关于船模科学家的。谢谢大家了，要演讲。
船的发展
说起航海，不能不提及船。最早期的船是独木舟（即把一块大木头的中间挖空）和皮筏（用动物皮缝制），加上橹或桨。慢慢地，人们发现在木制桅杆上加上一张动物的皮做帆，船借助风力跑起来更快，但当时只懂得顺风走。渐渐地，人们又通过调整帆的角度，船也可以逆风行进。随着时间的推移和人类的进步，造船工艺也随之改进，船也就越造越大，先是有木头的，后来发展成有钢铁的、水泥的、玻璃钢的等等。海运业的发展，推动了港口和码头的建设。蒸汽机的发明，给航海带来了一场彻底的革命，包括后来内燃机及核动力在船上的应用，使海船能够造得越来越大。海船也由过去靠人工或借助风力来推动，改为动力推动。
船有了动力，还得配上一个有效的推进器，才能使船动起来。最早的推进器是装在船两边的叶轮，这种船跑得很慢。后来才使用螺旋桨。关于螺旋桨的来历，还有一段有趣的故事。早在1752年，有个瑞士科学家就设想过螺丝一样的螺旋桨，但一直没能付诸试验。70年后，才有人按这种设想去设计船用螺旋桨，但航速最快也只能达到七节半（一节即一海里=1.85公里），可惜这条创记录的船在一次试航中机器发生爆炸，试验就此中断。到了1838年，一个名叫佩蒂特·史密斯(Francis Pettit Smith)的英国人，在试验他的一条船时，把船开到最高时速4节，突然，船底下传来一声巨响，史密斯赶紧关掉机器下去查看，原来是用来作为螺旋桨的那根长长的螺丝绞到了一个玻璃瓶，被弄断了一大截。史密斯想，无论如何，船还是得开回去。所以他抱着试试看的心理，重新发动了机器，没想到船飞快地跑了起来，时航竟然达到了13节。史密斯这时才恍然大悟，原来短的螺旋桨要比长长的螺丝状的螺旋桨更有效，更能产生推力。
在茫茫大海中航行，认准东西南北至关重要。以前林彪讲过一句话，叫作“大海航行靠舵手”。其实这是外行话，大海航行不是靠舵手，因为开大船不象开汽车，舵手是听命于驾驶员的舵令而操作的。如果真要说出靠什么的话，我认为是靠罗经。罗经可以说是大海航行中最重要的设备。罗经有两种，一种叫磁罗经，一种叫陀螺罗经或叫电罗经。磁罗经是中国人发明的，这一事实中国人最清楚。电罗经是德国人于1908年发明的。磁罗经利用地球磁极相吸和相斥的原理，而电罗经则是利用地球本身的引力场和旋转以及陀罗仪自身的特性而工作的。
船在大海上，有动力可以前进，有罗经可辨别方向，但这样还不够。当肉眼观测不到周围物体的情况下（如夜间或雾天），驾驶员又是怎样避开障碍物的呢？雷达的发明为我们解决了这一难题。据说发明雷达的灵感来自于蝙蝠的启示。雷达是利用无线电脉冲波对目标进行探测和测距的设备。其测定的方法是将参考信号与所测目标的反射信号相比较，从而得出距离和方位。应该说，雷达也是航海中最重要的设备之一。船上有了雷达比人有了眼睛更管用，可以全天候地时刻注视周围的一切。
一条船有了机器、螺旋桨、罗经和雷达，再配上船员，似乎可以出海了。看过《泰坦尼克号》的人应该不会忘记SOS这一求救信号吧。为确保船与人命的安全，船上还需要配备通信工具。船与岸上的联系以及船与船之间联络靠的就是电报。电报是由意大利科学家发明的。船上的电报主要采用莫尔斯信号（Morse Code），即按约定的规则给每个字符赋予固定的编码，用长短无线电声号来发送。
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中国舟船发展史
筏子与独木舟 我国不仅陆疆广大，而且河流众多，海域辽阔，因此中华民族不仅有一部光辉的陆上进化史，而且也有一部壮丽的水上开发史。而一部水上开发史必然也是一部舟船发展史。中国舟船发展史绵延数千年，最早还得从远古说起。在原始社会初期，先民们尚以渔猎和采集为生，他们的活动范围被局限于靠水很近的地域。但由于没有一定的工具，他们无法捕捞深水中的鱼群，无法狩猎河对岸的野兽，不仅如此，如遇洪水泛滥，他们甚至连生命都不能保全。恶劣的环境与求生的本能迫使人类去思考，人们开始寻求一种可以浮于水上的工具，以期猎取更多的食物和战胜洪水的危害。然而究竟什么东西能够浮于水面而不沉？长期与自然界的抗争不断增添着人们的智慧，自然现象的反复出现也给人以一定的启迪。“古者观落叶因以为舟”，（《世本》）“古人见窾木浮而知为舟”（《淮南子·说山训》），古人终于认识到某些物体具有浮性，自然漂浮物成为人们创造舟船工具的最早诱因。经过长期实践，古人创制了最早的水上交通工具——筏子，这是一种用树干或竹子并排扎在一起的扁平状物体。原始人在实践中认识到单根竹木虽具浮力，但因其为圆形，浮在水中易滚动且面积窄小，运载力有限，如将数根并扎，则在水中可平稳漂浮且运载量增加，既可载物又可载人。筏子，古时也称为“桴”、“泭”，或“箅”。继编木为筏之后，又有“刳木为舟”（《周易·系辞》）。“刳”是割开、挖空的意思，“舟”是指古代船舶的直系祖先——独木舟。它是一种用独根树干挖成的小舟，其制做过程是：先选用一棵粗大挺直的树干，将不准备挖掉的部位涂上湿泥，然后用火烧烤未涂湿泥的部位，待其呈焦炭状后，再用石斧等工具砍凿，这样疏松的焦炭层很快就被“刳”尽，如此反复多次，独木终被“刳”成带槽的舟。有了舟，人们尚不能在水中随意行驶，还必须有推动独木舟行进的工具。“剡木为楫”（《周易·系辞》），即是指古人制桨的方法，“剡”的意思是削。“楫，捷也，拨水使舟捷疾也”（《释名·释船》）。削木头做成桨，以推进舟的行驶。在舵未出现以前，桨还有控制方向的作用。独木舟与桨相配合，人们才可较随意地在水面上活动。“舟楫之利以济不通，致远以利天下。”（《周易注疏》卷4）独木舟具体出现的时代尚不能断定。但1977年在浙江余姚河姆渡新石器时代遗址中，出土一柄用整木“剡”成的木桨，(25)这表明至迟在大约七千年前，我国已开始使用独木舟，同时也说明，我国发明和使用舟船的历史较之车马出现的时代要早数千年之久。新石器时代的独木舟目前尚未见有实物出土，但晚于原始社会的独木舟，解放后却多有发现，据不完全统计已达二十余只。这些古独木舟已成为研究早期独木舟形制的重要依据。从后世的独木舟看，我国古代独木舟的形制，大致有三种：一种头尾均呈方形，不起翘，接近平底；一种呈头尖尾方形，舟头起翘；（图14）一种头尾均呈尖形，两头起翘。从舟体外形变化来看，第一种应属时代较早的一种，随着行驶经验的积累，人们认识到舟头部尖形比方形省力，且速度快，于是出现第二种形制，继而产生了第三种。独木舟的优点就在于一个“独”字，舟身浑然一体，严整无缝，不易漏水，不会松散，而且制作工艺简单，所以沿用的历史很长，直至今日，在我国西南少数民族地区，独木舟还被用作渡河工具。 筏子与独木舟的相继出现，是人类开拓水域交通迈出的第一步。有了它们，人类的活动范围便从陆地扩大到水上，人类从此可以跨江渡河，使地域上的阻隔失去了原有的威力。 二、木板船的诞生 筏子与独木舟都还不是理想的水上交通工具。筏子的干舷(26)非常低，装载量一大，筏子便浸没在水中。而独木舟的大小则受到木材的限制，且要想通过改进舟形来提高行舟速度也很困难。人类进入奴隶社会以后，生产力有了较大的发展，不仅水上运输活动日渐频繁，而且载重量也日渐增加，筏子与独木舟的“短处”便更为明显地暴露出来。在独木舟的基础上，人们创制出新型的船——木板船。木板船的问世，在我国可以追溯到遥远的商代。商代甲骨文中的舟字，写作：■、■、■，均是象形字，在一定程度上反映了商代船的结构：它已不是独木刳成的舟，而是用数块木板组装的木板船。这表明，至迟在三千年前的商代，我国就已完成了由独木舟到木板船的变革，且此时的木板船已具有成熟的形制。当然，这一变革并非一蹴而就，而是奴隶们长期实践，不断改进，逐渐创新的结果。雏型的木板船是非常简陋的，它无非是在独木舟的基础上加装木板，以扩大独木舟的装载量。这种改进的独木舟在考古资料中曾有发现。1975年江苏武进出土了一条汉代木船，(27)船体是用三块木料拼接而成的，它已脱离原始独木舟的形制。以后，人们干脆抛开独木舟，直接用木板造船。早期的木板船是由一块底板和两块弦板组成的最简单的“三板船”。至今在我国广西一些河窄滩多，水道曲折的地方还能见到这种原始木板船的踪影。全船仅由三块板构成，底板两端经火烘烤向上翘起，两侧舷板合入底板，然后用铁钉连接，板缝用刨出的竹纤维堵塞，最后涂以油漆。商代尚未有铁钉和油漆，因此想必当时制造这种三板船时或靠榫卯连接，或用藤蔓、兽皮条等缚扎。板缝则用草秆、麻丝、竹茹之类的纤维物质塞堵。另外从甲骨文“■”字的结构上看，在船的首尾部位还各加有一、二根横木，使船体联接得更加牢固。这种三板船是后世各类舢板船的祖先。1974—1978年在河北平山战国时期中山国一号墓的南侧发现一大型葬船坑，出土三条大船、两条小船和若干支木桨。(28)这五条船是目前我国所见时代最早的木板船实物。从独木舟到木板船是我国古代造船史上的一次重大飞跃。至此，人类不再受自然界所提供的木材形状和体积大小的限制，而能够根据人的意愿，对材料进行加工了。在这一基础上，此后的各种弘舸巨舰、楼船方舟也陆续产生，从而给古代漕运、海上交通、水战带来了众多辉煌壮观的场面。舟船的出现原本是人类为了满足载货、运输和生产的需要，但在奴隶制社会的夏、商、周时期，舟船和马车一样，也成为战争的工具。史籍中有明确记载的水战发生在公元前549年。《左传》记载：“鲁襄公二十四年（前549年）夏，楚子为舟师以伐吴。”杜注：“舟师，水军。”可见春秋时期大规模的船战已登上战争舞台。当时地处长江中游的楚国、太湖流域的吴国、钱塘江流域的越国和济水流域的齐国都非常重视发展战舰，建设舟师，因而水军力量以这四国最为强大，船战也常常在这四个国家之间发生。战舰是从民用船只发展起来的，但由于战舰既要装备进攻武器，又要防御敌舰攻击，所以其结构和性能均比民用船只要优越得多。因此可以说，战舰是当时造船技术水平的最高体现。从文献记载看，当时各国水军的战舰种类繁多，有“艅艎”、“三翼”、“突冒”、“楼船”、“戈船”、“桥舡”等等。艅艎 又称余皇。船头装饰“鹢首”，专供国君乘坐，因此又称“王舟”。战时则作为指挥旗舰。三翼指大翼、中翼、小翼，即三种同类型轻捷战舰的合称。突冒 一种冲突敌阵的小型战船。戈船 一种船上安有戈矛的战船。 这些战舰仿照陆军的车战形式而编制：艅艎相当于陆军的旄车（指挥车），大翼舰有如重车（革车），中翼舰有如冲陷车，小翼舰有如轻车，突冒船相当于陆军的冲车，楼船相当于陆军的行楼车，桥舡船相当于陆军的轻骑兵。(29)这些不同类型、不同用途的战舰组成强大的舟师，有如现在由各种舰艇组成的混合舰队。由单纯的泛舟渡河，到大规模的水战；从简陋的三板船到各类战舰的建造，表明当时的造船技术已有了长足的进步。有的诸侯国还建立了专门造船的工场——船宫。(30)先秦时期的战舰实物，迄今为止，还没有发现。但是从战国青铜器上的“水陆攻战”纹饰中，（图15）(31)可以窥知当时战舰的大致结构：船体窄长，船分上下两层，下层有三、四个佩带短剑的划桨手，身体前弓，正奋力操桨划船。为减少伤亡，保证战舰攻守自如，桨手藏于船舱之内。上层则站立有四、五个击鼓、射箭、挥戈剑的武士，正与对方格斗。从每只战舰仅有七或九人来看，这种双层战舰属于一种轻型小舰，适于近战，很可能就是文献记载中三翼舰中的一种。
古老中国
秦汉造船的高峰 一部中国舟船发展史，上下数千年，可以分为三个主要发展时期——秦汉、宋元和明。秦汉是我国造船史上的第一个高峰时期，船只类型多，规模大，行船动力、系泊设施基本完备。公元前221年，秦始皇以武力灭关东六国，统一了中国，在造船业上，继承和发展了原来六国中一些国家发达的造船技术，建造了许多轻舟巨舸，使当时的船舶航行已经能够通江达海。秦代的船实物，目前尚未发现，但在广州却发现一处规模巨大的秦汉造船工场。(32)该船场中心部分平行排列着三个造船台，滑道长度都在88米以上。其中1号、2号两个船台都是由枕木、滑板和木墩组成的水平式船台。2号船台宽5.6—8.4米，以此长度和宽度计算，该船台可建造宽6—8米，长20—30米，载重50—60吨的大型木船。若1、2号两船台并台造船，则可以造出载容量更大的船只。据专家考证，这个造船场是秦代统一岭南时建造的，汉代继续沿用。它从一个侧面反映了秦汉时期造船业的生产能力和技术水平。汉承秦制，造船业出现了前所未有的蓬勃发展局面。船只因用途不同，在制造形式上也划分成许多种类：艑 是一种内河运输船。《正字通》：“形扁，故呼为扁子。”《通雅》释为浅船。艇 是一种形狭而长的小船。《释名·释船》：“二百斛以下曰艇，其形径挺，一二人所乘行者也。”■ 是一种体型短宽的运输船。《释名·释船》：“三百斛曰斛。■，貂也；貂，短也。江南所名，短而广安，不倾危者也。”可见■主要流行于江南一带。■ 是一种航海大船。《说文·舟部》和《广韵》中，均称■为汉代海中的大船。 舲 是一种内河小船。《广韵》称：舲为上有小屋而设窗的船。舫 又称“方”或双帮船。晋郭璞说：“舫，并两舟也”，即两船并联一体的船。《史记·张仪传》记载：“舫船载卒，一舫载五十人与三月之食，下水而浮。”斗舰 是一种有防御装置的战舰。《释名·释船》：“上下重床（板），曰槛（同舰）。四方施板以御矢石，其内如牢槛也。”先登用于运送士兵登陆攻击的前驱快艇。即“军行在前曰先登，登之以向敌阵也”（《释名·释船》）。斥候 一种用于观察敌阵的小船。“五百斛以下，还有小屋，曰斥候，以视敌进退也”（《释名·释船》）。赤马舟轻巧速疾的小船。艨艟 一种进攻型的轻捷小战船。“外狭而长曰蒙冲。以冲突敌船也”（《释名·释船》）。外部用生牛皮蒙覆，两舷开有划桨孔，左右设有“弩窗矛穴”，敌船难以接近，又不怕矢石攻击，便于快速攻敌。楼船是汉代最富盛名的一种船，也是最能反映汉代造船技术水平的一种船。楼船，顾名思义，就是在船上建楼，一般是根据船只的大小在甲板上建楼数层，最高可达三层。每一层都有专门名称：“船上屋曰庐，象舍也。其上重室曰飞庐，在上故曰飞也。又在其上曰雀室，于中候望，若鸟雀之惊视也。”（《释名·释船》）广州东汉墓曾出土过一件木制船模，其舱房是双层的，(33)可称之为“飞庐”楼船。楼船的种类很多，用途也很广。在军事上，它是水军作战的主力战舰，因此汉代水军统帅也有“楼船将军”之称。以上所述汉代各类舟船，均见于文献记载，至今还没有发现遗存的实物。但汉代的舟船模型在江陵、长沙、广州等地却时有发现，这为人们了解汉代舟船的结构提供了弥足珍贵的资料。如1956年广州西郊西汉墓中出土一具木质船模，(34)此船模当为内河航行之舲船模型。（图16）1955年广州东汉墓也出土一件陶制船模。(35)据估计，这种船长约20米左右，是一种中型内河客货船。 随着造船技术的发展，不仅舟船的种类日益增多，而且各种行船设施也日趋完善。人类建造舟船，其目的不仅能浮于水面，顺流漂泊，而且要能按照人们的意愿在水中航行。然而无论是逆水行舟，还是停船靠岸，都需要有驾驭船只的推进工具。汉船的推进工具有：篙 一种撑船工具。用篙支撑河底使船前进。因为篙与筏子同期出现，所以说篙是时代最早、形制最简单的推进工具。为了便于用篙撑船，一般船的船舷或船尾部都修建有撑篙用的走廊，这是我国船舶结构的独有特征。后世，按篙钻形状和用途不同，篙又有挽篙、独钻、叉篙、钩篙和桡板篙之分。桨 一种用人力推进舟船的木质工具。其出现时期几乎与篙相同或稍晚。人手握桨柄，用桨板向后划水，通过水的反作用力推动船只前进。桨在汉代又叫楫、札、棹。《释名·释船》：“在旁拨水曰棹。棹，濯也，濯于水中也，且言使舟棹进也。又谓之札，形似札也。又谓之楫，楫捷也，拨水使舟捷疾也。”最初多为短桨，随着船体的增大，干舷的增高，又出现了长桨。桨越多，船行速度也越快。从出土的汉船模型看，当时已有用五桨、十桨划的木船，最多还有用十六桨的。橹 古代又称“樐”、“橹”，是一种效率较高，兼能控制航向的人力推进工具。《释名·释船》：“在旁曰橹，橹膂也，用膂力然后舟行也。”它是在舵桨的基础上发展演变而来的。其特点是“摇”。舵桨的操作方式从“划”变为鱼尾式的摇动，就形成了从桨到橹的质变。只要在橹手处施加不大的力，就能产生较大的推力，所以效率大大高于桨。橹是中国在人力推进工具上独具一格的发明，是我国劳动人民对世界造船业的贡献之一。帆 又称篷。张挂在桅杆上的驶风装置。利用风对帆面的压力推船前进。帆的出现大约在商代。至汉代，帆已普遍使用。桅 又称桅杆、椳、樯。有帆必有桅。桅是竖立在船上用以挂帆驶风的粗木杆。汉代已有此名称。《释名·释船》：“前立柱曰桅。桅，巍也。巍，高貌也。”在航行中，避浅滩、绕礁石，准确地掌握和控制航行方向，是一件至关重要的大事。小船上的篙或桨既是行船的动力，又可兼作定向工具。至汉代，船体逐渐增大，推进工具与定向工具的分工也日益明确，出现了一种专司方向的舵桨。1951年在湖南长沙西汉墓中出土的木船模和1974年在湖北江陵西汉墓中出土的木船模，(36)其尾部的舷边上均置有一长木桨，显然它已不是作为划水之用，而是用于控制方向。在舵桨的基础上，继而又产生了通过自身转动控制航向的工具——舵。广州东汉墓出土的那只陶制船模，其船尾就有一支舵，这是目前所见时代最早的古舵形象。舵不但见诸出土文物，文献中也有记载。《释名·释船》：“其尾曰柁（即舵）。柁，拕也，在后见拕曳也，且弼正船使顺流不使他戾也。”为了使船能停泊于水中，人们又发明了靠泊工具——矴和锚。一般来讲，先有矴、后有锚。矴，又写作碇，“系石为碇”（《三国志·吴书·董袭传》），就是说用绳索缚石，沉于水底或掷于岸边，利用其重量以定船身。所以停船也叫“下碇”，开船可称“启碇”。广州出土的东汉陶船模，其首部系有一物，正视呈“十”字形，侧视为“■”形，已有后世多齿锚的特点。所以专家称之为“石锚”。这是目前所能见到的最早的锚。 四、造船技术的缓慢发展 自三国两晋南北朝至隋唐五代，在这漫长的七百多年里，我国船舶事业的发展虽然进入一个低潮期，但并未停滞不前，而是在缓慢地前进、发展，在为我国造船史上第二个高峰的到来积聚着物质与技术的力量。这一时期的船舶制造有两个方面值得提出来。1.沙船的出现沙船是我国古代四大航海船型之一（另三种是福船、广船、鸟船）。如前所述，中国古船种类繁多，但如果仅从船体型制来看，它们大致又可归为两大类：方头平底船型和尖首尖底船型。沙船就是前一类船型的代表。它是在古代平底船基础上发展起来的一种船型。据专家考证，沙船始造于唐代的崇明岛，“以出崇明沙而得名”。(37)其船型特征是：平底，方首方尾，尾部出方艄，身长体宽而且扁。正由于沙船具有宽、大、扁、浅的特征，所以它具有以下这些优点：其一，船形宽大，横摇角度小。首尾俱方，又增强了抗纵摇的阻力。船身扁浅，使重心降低；上层舱房少，使受风面积减小，因而不易倾覆。再加上船舷两侧装有披水板、梗水木、太平篮等安全设备，所以沙船的稳定性居诸船型之首。在七级大风下，其它船型的船均要进港避风，唯有沙船可以与狂风巨浪搏击，仍旧航行无阻。所以后世有人赞道：“诸船唯此（沙船）最稳”（明《兵录》）。其二，因是平底，吃水浅，不易搁浅，尤适宜在浅滩上行驶，“恃沙行，以寄泊，船因底平少搁无碍”（清《日知录集释》）。因此我国沿海的浅海水域广为使用沙船，特别是在江浙一带最为流行。其三，吃水浅弥补了方头增加阻力这一缺陷，所以沙船航速较快，驾驶起来轻便灵活。其四，船体宽大，可多置桅帆，充分利用风力。其适航性强，不但顺风逆风可航行，甚至逆风顶水也能航行。正因为沙船具有这些优点，所以产生以后，便很快为官方和民间广泛采用，不仅用作各式客、货民用船，而且也充当各类军用战船，成为唐宋元明清各代内河、近海、远洋船舶中的主要船型之一。沙船在唐代定型，宋朝称“防沙平底船”，元代名“平底船”，明嘉靖初年已通称“沙船”。元明时期是它发展的鼎盛时期。（图17） 2.设置水密舱将船舱用隔舱板隔成数间，并予以密封，这种被隔开的舱称为水密舱。很长一段时期内，人们一直认为“中国水密隔舱的建造始于宋代”。但江苏扬州(38)和如皋(39)唐船的出土则纠正了这一说法。扬州唐船的船体用木板隔成了五个大舱和若干小舱。如皋唐船则分九个舱。船舱和船底用铁钉钉牢，缝间用石灰、桐油填塞。设置水密舱具有许多优越性：其一，在发生触礁的意外事故中，即便有一、二个船舱破裂漏水，其他船舱也不致进水。这样船仍有浮力，不会沉没，从而提高了船舶的抗沉性能，大大增加了船舶航行的安全保险系数。其二，隔舱板和船体紧密钉合，从横向支撑船体，增强了船体的抗压能力。另外船上分舱，也便于货物的装卸和保管。正因为水密舱具有这些优点，所以同时期的外国船只在触礁船体破裂的意外事故中，很快葬身海底。而同样情况下，中国的海船却能够继续航行，安全返港维修。所以说，水密舱的出现也是中国对世界造船技术的一大贡献。世界其他国家直到18世纪末，才吸收了我国这一先进技术，开始在船上设置水密舱。