中国“齿轮”：山西考古改写认知，又一发明领先世界

近代以来，随着西方的崛起、中国的衰落，很多本是中国古人的原创发明，却被人有意无意说成西方原创，比如机械钟，明明是唐僧“一行”发明的，却往往被误认为是西方原创发明，本文所谈的“齿轮”也是如此。

齿轮，广泛运用在各种机械产品中，是一种超级重要的机械部件。按照传统认知，齿轮源于西方，但中国考古却改写认知，证实最迟在春秋时期，中国已经使用齿轮，换言之中国又一发明领先世界。

古希腊的青铜齿轮

公元前300年左右，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。此后，阿基米德等也研究过齿轮，甚至发明家赫伦发明了里程计，在里程计中使用了齿轮。

1900年，像很多古希腊文物从海中捞出一样，在希腊安提基特拉岛的海岸外，发现了一艘古希腊沉船，不知道运往何方、不知道卖给谁，里面竟然装有大量艺术品，其中还有一件特殊的青铜器，就是鼎鼎大名的“安提基特拉机械”（下图，复原图），上面有很多硬币大小的青铜制精密齿轮，精密程度不下于近代水平，被誉为“世界上已知最早的齿轮装置”。

“安提基特拉机械”呼应了古希腊文献的记载，证实古希腊拥有高超的青铜技术，以及发明了“齿轮”。总之，从文献记载到“安提基特拉机械”，说明古希腊齿轮技术非常成熟，应用的非常广泛，但令人疑惑的是，除了“安提基特拉机械”，考古似乎没有发现其他古希腊齿轮。

古罗马时代，文献上记载了不少齿轮应用，比如公元1世纪罗马建筑家毕多毕斯制作的水车式制粉机上，就使用了齿轮传动装置。因此，古罗马必然继承了古希腊的齿轮技术，必然已有广泛应用，但让人不解的是，考古却没有出土过古罗马实物齿轮（或许笔者没有找到，但肯定非常罕见），这一点显然违背常理。

以上，就是西方早期齿轮情况，文献记载很多很牛，但考古实物很稀少，代表文物“安提基特拉机械”的齿轮，几乎可以吊打此后1000多年的世界各地齿轮。

中国考古改写认知

在谈论中国齿轮之前，先介绍一些类似齿轮的文物，就是4000年前的石峁遗址、陶寺遗址出土的“铜齿轮形器”（见下图，上二为陶寺出土，下二为石峁出土），学者判断认为是祭器，也有认为与天文相关，一般不认为它们是机械齿轮。但，真不是齿轮吗？

虽然它们不是齿轮，但可以确定的中国齿轮，最迟出现于春秋时代，此后越来越多，接下来笔者简单介绍一下：

1952年，在山西侯马市西北部，考古发现侯马晋国遗址，这是春秋晋景公迁都后的都城。该遗址出土陶范、陶模达十余万件，完整或者成套的近千件，其中就有成套的齿轮陶范，有不同规格的4套，齿轮8个齿，中间有孔，这是迄今所知最早的齿轮陶范。显然，这些陶范说明早在春秋时期，中国已经开始生产齿轮了。

与侯马晋国遗址发现时间差不多，在河北邯郸武安市，考古发现战国“午汲古城”，在其中的一个灰坑中，出土一批铁质的生产工具，其中最重要的是出土了一只残缺的铁质“棘齿轮”。上图，相比侯马晋国遗址的齿轮陶范，可以看到齿轮上的“齿”明显增多。

洛阳东周王城战国粮仓遗址，距今2300多年，出土具有制动功能的棘轮装置（下图）。由于该齿轮出土于粮窖废弃层中，说明实际制造“年龄”应该更早。

秦汉之后，考古发现的齿轮就更多了，也更为复杂，比如山西永济薛家崖遗址出土几种不同形式的秦汉齿轮（该遗址还出土具有现代滚动轴承结构雏形的轴承），西汉文帝刘恒陵墓中极具穿越感的青铜齿轮，考古还发现东汉初年的人字齿轮、以及多组齿轮的离合装置等等，可谓数不胜数。

以迄今为止的证据来看，中国齿轮显然要早于古希腊，早于亚里士多德的记载。更重要的是，考古发现的中国齿轮还说明：早在两千多年前，中国齿轮不断进步，材质、设计多种多样，说明齿轮、以及与齿轮有关的机械，已经广泛应用到中国生产生活的各个方面，且已有复杂的齿轮机械装置。

最后，关于本文话题，还有四点值得思考：

首先，所谓“管中窥豹”，透过齿轮这一重要机械部件，可以看到中国古代机械之精，如此也就难怪秦朝造出青铜马车，唐僧“一行”造出机械钟，元代郭守敬能造出进行精确天文观测的仪器等。因此，不要把机械制造视为西方专长，其实中国古代这方面真的很强！

其次，中国齿轮肯定早于古希腊的，那么古希腊齿轮从何而来？如今有一种奇怪的思想，对于相同的技术等，凡是中国的晚于西方，往往被认为中国的源于西方；如果中国的早于西方，往往就是双方各自独立发明，似乎只有西方影响中国，却无中国影响西方！

第三，西方齿轮情况比较奇怪，文献中很强很牛、运用的很广泛，但考古却没有什么发现。而一旦发现，就是精密的不像话的齿轮。日常生产生活中需要齿轮，古希腊文明断绝了，齿轮技术不会断绝，但古罗马文献记载运用齿轮，却偏偏又没有什么考古齿轮。

第四，很多国人似乎有“西方崇拜情结”，谈及一些技术等起源，往往首先否定掉源于中国的可能，或者不相信源于中国，反而不假思索的认为起源于西方，比如齿轮、眼镜、数学上的“负数”、还有最早农业（最早出现在中国，距今至少1.4万年）等等。