从马镫到马力，它把“跨界带货”玩明白了！

说起科技革命，你脑海中浮现的可能是伽利略抛下的铁球，砸中牛顿的苹果，抑或是爱因斯坦乱蓬蓬的白发。但有一位“科学家”，它陪伴人类六千年，参与了无数次技术突破，却未尝在教材里占据一席之地。

它就是——马。

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一匹马能和科学有什么关系？但如果我告诉你：力学规律的早期启蒙来自马具的应用，解剖学的系统化源于一座失败的马雕塑，物理学中的“马力”真的是用马测出来的，而电影的诞生竟然是为了赢下一场关于马蹄的赌局……怎么样？是不是觉得难以置信？

接下来，我们将开启一次科技考古之旅。我们要挖掘那些被遗忘的时刻，看看一匹普通的马，如何意外地拉动了人类科技革命的马车。

01

一副马镫：改写历史的铁环

公元176年，罗马帝国为皇帝马可·奥勒留铸造了一座巨大的青铜骑马像。这座雕像历经岁月风霜，在中世纪的大清洗中幸存下来。它的复制品至今仍矗立在罗马的卡比托利欧广场。

这位哲学家皇帝骑在马背上，右手高举作演讲状，姿态威严。但仔细观察，你会发现一个细节：他的双脚悬空、自然垂下，马鞍只是一块简单的皮垫，两侧空无一物——没有任何支撑装置。

马可·奥勒留骑马青铜像-卡比托利欧博物馆藏|图片来源：wiki

这不是雕塑家的疏忽，而是历史的真实写照——公元2世纪的罗马骑兵，即使是皇帝本人，骑马时也只能靠双腿夹紧马身保持平衡。马背作战的方式被局限在用马戟向下刺扎或单手持短兵器劈砍。想要在马背上冲锋？在没有支点的情况下，长矛刺中敌人的瞬间，反作用力会把骑手自己震飞出去。罗马军团强大的步兵方阵可以横扫地中海，但他们的骑兵始终只是辅助力量。

然而在遥远的东方，一项改变世界的发明正在酝酿。

南京五佰村，东吴丁奉家族墓出土的一件看似不起眼的骑马陶俑震惊了整个学术界：陶俑的马鞍一侧，清晰地挂着一个环状物体——这被公认为目前全世界已知最早的马镫形象，其诞生时间确定在东吴名将丁奉去世的公元271年，将此前的考古纪录提前了31年，从西晋推进到东吴，改写了马镫出现于西晋的结论。

丁奉家族墓出土的配单侧镫骑马陶俑|图片来源：央视新闻

更有意思的是，这件陶俑配备的还只是单侧马镫——这说明马镫技术正处于早期实验阶段，它还只是骑手上马的辅助工具，骑乘时并不使用。这种过渡形态的存在，恰恰证明了技术演进的渐进性。

从单镫到双镫的飞跃，并没有等待太久。同样是在南京的象山琅琊王氏家族墓群中出土的文物给出了明确的答案。7号墓的墓主人是东晋大臣王廙——书圣王羲之的叔叔，死于公元322年。墓中出土的一件陶马俑已经配备了完整的双侧马镫，这是目前已知最早的双镫实物证据。

南京象山东晋王氏家族七号墓出土的装镫陶马俑|图片来源：小红书博主@行摄匆匆

有了双侧马镫，骑手的身体第一次拥有了真正的“支点”。双脚踩在马镫上，骑手可以将身体重心降低并稳定，即使马匹急转弯或跳跃也不会轻易摔落。夹枪冲锋时，骑手甚至可以站立起来，将全身重量和马的动能通过长矛传递给目标——虽然冲锋的骑士说不出“动量守恒”这个词，但他们的身体却在实践着这个物理定律。

马镫也催生了十三世纪最致命的战争机器——蒙古铁骑。他们如疾风般掠过大半个欧亚大陆，彻底改写了战争的规则，成为令欧洲城邦闻风丧胆的“上帝之鞭”。

在持续的战争实践中，骑兵成就了第一批“力学工程师”。他们发现了“压强”的概念：马鞍接触面越大，马背压力越分散，马就越舒服。他们掌握了“杠杆原理”：马镫的位置就是支点，骑手的身体是力臂，力量传递的效率取决于这个几何关系。他们甚至理解了“摩擦力”：缰绳的材质、马衔的设计，都影响着控制马匹的难易程度……这些知识从未被写成书，它们只是在工匠口中代际相传，被慢慢地改进完善。

这就是科技史的一个秘密：很多时候，实践走在理论前面。一副小小的马镫，让马蹄声成为帝国兴衰的鼓点，在500年间踏遍几乎所有已知的文明世界，重新定义了力量和疆界，也为人类打开了理解“力”的大门。

藏于辽宁省博物馆的铜鎏金木芯马镫登上《国家宝藏》栏目

02

一件雕塑：达芬奇最伟大的失败

1482年，29岁的达芬奇意气风发地来到米兰，接下了米兰公爵一项重要的委托——建造世界上最大的青铜马雕像来纪念自己的父亲。这不是简单的艺术委托，而是一项前所未有的工程挑战。按照设计，这座雕像高约8米，需要70吨青铜铸造！

达芬奇很快意识到任务背后的挑战：虽然他见过无数匹马，也画过一些草图，但要设计一座如此巨大的雕塑，每一个细节都关乎成败。于是，达芬奇开始了一项系统性的研究工作。

现存于温莎城堡皇家图书馆的数百张手稿证实了达芬奇进行了大量基于马体解剖的精准绘画，并展现出一套革命性的方法：从多个角度绘制同一结构，逐层剥离以显示深层构造，并配合文字注释进行功能推理。

现藏于温莎堡皇家图书馆的达芬奇手稿，编号为912286|图片来源：Royal Collection Trust

现藏于温莎堡皇家图书馆的达芬奇手稿，编号为912321|图片来源：Royal Collection Trust

这些研究的深度令人惊讶。达芬奇不只是记录马的外形，他还进行跨物种的对比研究。温莎手稿中一幅编号为912625的草图下部，并排绘制了人类腿部和马后腿的骨骼结构，试图找出它们的共同运动原理。这种比较研究方法——寻找不同物种身体结构的共同规律——正是现代比较解剖学的基础。

人与马解剖结构对比手稿，编号912625|图片来源：Royal Collection Trust

充分研究后，在米兰公爵女儿的婚礼上，达芬奇展示了一个7.3米高的等比例泥塑模型。这个模型震惊了所有宾客，为达芬奇赢得了巨大的声誉。但，历史在这里发生了戏剧性的转向。

1494年11月，法国进攻意大利，米兰面临战争威胁。原本用于铸造雕像的70吨青铜被军队征收，用于铸造大炮保卫城市。达芬奇17年的心血化为乌有。更悲剧的是，1499年法军攻陷米兰时，入侵的加斯科涅弓箭手把那座巨大的泥塑当作了靶子练习射击，彻底摧毁了这件杰作。达芬奇带着满心遗憾离开了米兰——他知道自己的“伟大之马”永远不可能建成了。

艺术上，这是一次彻底的失败。但科学上，它迸发出耀眼的光辉。

达芬奇留下的马体解剖图谱，尽管是为了艺术的准确性而作，但其所彰显的对生物机体精益求精的求索精神，却为彼时欧洲知识精英所共有。半个世纪后，比利时医生维萨里出版划时代的《人体构造》，他所采用的方法，仍然有达芬奇的影子：精确观察、详细绘图、功能推理、系统整理。

一个关于雕塑的梦想破碎了，但一扇通往生命奥秘的大门打开了。

03

一个难题：贵族老爷的难言之隐

17世纪的伦敦，当富人们坐着马车彰显自己的身份地位时，却不得不承受一个不足为穷人道的难言之隐：马车太颠簸了！

这不是夸张的修辞，而是一个严重的健康威胁。17世纪中叶的英国，即便在伦敦这样的大城市，街道也满是坑洼和碎石。车厢的剧烈颠簸常常让乘客腰酸背痛，甚至有孕妇因此而流产的记录。

问题的根源在于，马车一开始几乎没有像样的减震系统。中世纪时，车厢直接钉在车轴上，轮子怎么跳，车厢就怎么跳。后来人们把车厢挂在铁链或皮带上，让它“飘”在车架上方。这虽然削弱了冲击，却制造了新麻烦——乘客仿佛坐在一个不停摇晃的吊床里，依然谈不上舒适。

应用于马车的皮革悬挂装置|图片来源：Pinterest

有什么办法能在车身颠簸时暂时储存这股冲击能量，然后缓慢释放，而不是瞬间传递给乘客呢？

随着18世纪第一次工业革命的兴起，以叶片弹簧为主的悬架系统开始在欧洲马车中普及：几片弯曲的钢板层层叠加，像一叠略带弧度的“铁纸片”，在颠簸时发生形变，替乘客“吃”掉一部分冲击。

沿用至汽车时代的层叠式金属叶片弹簧|图片来源：carthrottle.com

关键的创新发生在1804年：英国发明家奥巴代亚·埃利奥特获得了全椭圆形叶片弹簧的专利。他将两组半椭圆形的钢板弧面在两端相连，顶部承载车架，底部连接车轴。

当车轮撞击坑洼时，整个椭圆会发生形变吸收能量，减震效果堪称革命性。更妙的是，这种设计取消了传统马车沉重的“横梁”结构，大大减轻了车身重量。马车从此跑得更快、更稳。埃利奥特也凭此专利大获成功，成了那个时代靠“弹簧”发家的巨富。

全弧形叶片弹簧|图片来源：theengineerspost.com

随着工程技术的精进，弹簧的设计也开始不断演化。工程师们研发出了更轻便的抛物线形叶片弹簧，以及不发出吱吱声的螺旋弹簧。正是这些弹簧技术与约翰·麦克亚当发明的碎石路面相结合，才真正开启了马车时代的“黄金盛世”。

有趣的是，尽管马车最终退出了历史舞台，但这些技术遗产却流传至今。20世纪初，汽车工程师几乎是“不加改编”地把19世纪积累的弹簧技术搬进了汽车悬挂：叶片弹簧长期是汽车的标配，直到今天，很多重型卡车、SUV和铁路车辆仍在沿用这种结构。一些现代车型甚至重新“翻炒”横向叶片弹簧的概念，只不过材料从钢板变成了复合材料，外观更轻薄优雅，但力学原理与两个世纪前并无二致。

某款现代轿车使用的横向复合材料叶片弹簧减震系统|图片来源：Henkel AmericaPlast News

贵族老爷们的难言之隐，无意间推动了物理学定律的发现与精密工程的演进。今天我们最早接触弹性这个物理概念，或许是中学里学习胡克定律的时候，但却容易忽略一点：理论并不能带来舒适的提升，工程师的巧手有时候甚至是学术上的“哑巴”。科技的进步不一定诞生于遥望星空的时刻，也可能诞生在某个贵族抱怨屁股疼的下午。

04

一次营销：谁说代言人必须是“人”

蒸汽机的广泛应用让人类步入“蒸汽时代”，掀起了轰轰烈烈的第一次工业革命，这是今天每个人都耳熟能详的故事。但是鲜少有人知道，作为真正改良了蒸汽机的当事人，詹姆斯·瓦特曾经一度为新产品的推广愁眉不展——他很难说服潜在的客户弃旧迎新，尤其是蒸汽机到底能给他们带来什么好处。

瓦特公司改良后的蒸汽机工作原理|图片来源：wiki

瓦特当时主要想要拿下位于伦敦的一家大型酿酒厂。酿酒最重要的就是麦芽粉，它是用大麦、小麦研磨制成，所以该厂用的是当时流行的做法——让数匹役马绕圈走，带动轴和齿轮干活，以此为磨具提供稳定的动力。

工作中的役马|图片来源：meisterdrucke.ie

瓦特灵机一动：既然客户懂马，那我就用马来做标准。瓦特观察役马的工作方式与速度，并据此估算出一匹马在稳定工作状态下，每分钟大约能做3万多英尺·磅的功。他和合伙人把这个数值“向上取整”并标准化：1马力=每分钟33000英尺·磅（也就是每秒550英尺·磅）。

这显然不是什么严谨的科学证明，但这对瓦特来说根本不重要。唯一重要的是，客户能听懂。

当瓦特拜访客户时，他不再谈论工程与物理，而是直截了当地说：“我的蒸汽机能提供200马力——相当于200匹马同时工作！不仅如此，这些机器还不需要马厩、不需要饲料、不需要休息！”客户瞬间就能理解这意味着什么。在商业谈判里，这种直观类比要比任何技术参数都更有杀伤力。

役马们被陆续遣散，“蒸汽时代”到来了。

发表于1869年的木刻版画，展现了德国萨克森机械制造厂的生产车间|图片来源：wiki

从营销手段到科学单位，“马力”完成了一次奇妙的转变。瓦特本意只是想让客户理解他的产品，却无意中让马成为了工业时代最成功的“代言人”——以至于直到今天，买车时听到“200马力”，或是买空调时说的“2匹（马力）”，本质上仍是源自18世纪的成功营销。虽然马早已离开了矿井和工厂，但它的力量刻度却永远留在了人类的度量衡体系中，成为一个跨越三个世纪的技术文化符号。

05

一场赌局：25000美元买来的“看见”革命

1870年代的某一天，加州铁路大亨利兰·斯坦福为了一个问题与朋友们在酒桌上发生了激烈的争吵：马全速奔跑时，究竟有没有“四蹄同时离地”的瞬间？有人坚信有，有人说不可能，大家越吵越凶，最后索性立下赌约——据传说，赌注高达2.5万美元——这在当时足够在旧金山买几栋像样的大房子。

问题听上去很简单，却没人能给出确凿答案。想依靠肉眼根本无法判断：马跑得太快，人看到的只是残影。画家们也只能凭感觉去画。所以几千年来，画里的奔马，有的被画成前后腿伸得老长，像“飞翔”在空中；有的又被画成四腿往下扑，像要扎进地里。到底谁对？没人知道。

布面油画《埃普索姆德比大赛》by 泰奥尔多·杰里科，1821|图片来源：卢浮宫博物馆

斯坦福决定求助于摄影师埃德沃德·迈布里奇——一位对新技术近乎偏执的技术怪才。

任务十分艰巨，因为19世纪的摄影技术根本不支持这个雄心。当时相机的曝光速度大约需要2秒，而马跑过只是一瞬间，底片上什么也拍不到。迈布里奇为此开始了数年的技术攻关：研究更敏感的感光材料、更快的快门机构，甚至改造现场的布光条件。

终于在1878年，迈布里奇获得了一个绝佳的灵感。他在帕洛阿尔托的赛马场边竖起了整整12台相机，后来倍增到24台。每台相机前拉着一根细绳，绳子另一头连着快门。当马沿着跑道飞奔而过时，身体依次撞断每一根绳子，就像敲击了一排看不见的门铃，相机会一台接一台地在极短时间内连续拍摄。

迈布里奇的摄影装置|图片来源：wiki

每一台相机只负责捕捉一个极窄的时间切片，再把这些切片排成一列，组成完整的运动过程。当照片冲洗出来时,所有人都惊呆了。

照片清楚地现实：马在飞奔时，确实存在四蹄同时腾空的一瞬间！但那个姿势和传统绘画里的表现方式截然不同——不是前后腿大幅伸展的像超人般的飞马姿态，而是四条腿都收在身下，身体略微弓起，更像一只纵身一跃的兔子。

《运动中的马》by 迈布里奇，1878|图片来源：wiki

这组照片一经公开，震撼的不只是赌桌上的富豪，更是艺术界和科学界。画家们不得不重新调整画中奔马的姿态，有人干脆把连续动作拆成一格一格画出来，把“分解动作”变成一种新的视觉语言。生理学家和工程师则运用同样的技术来辅助研究生物运动瞬间的姿态和发力。运动力学就这样被顺手推了一把。

迈布里奇还发明了一种类似走马灯的装置，叫“动物活动镜”（zoopraxiscope）。他将照片描画在玻璃圆盘上，快速旋转并投影到屏幕上。观众惊讶地发现马“活”了过来，它在白幕上跑跳，只是缺少声音。这就是电影的雏形——将连续运动分解为一系列静止图像，利用人眼的“视觉暂留”现象制造运动的幻觉。

迈布里奇发明的“动物活动镜”|图片来源：wiki

“动物活动镜”催生了电影艺术|图片来源：wiki

十几年后，爱迪生和卢米埃尔兄弟在这个思路上继续往前走：改进胶片材料和放映装置，把那些“连续照片”做成更加流畅、可以在剧场里售票放映的活动影像。20世纪庞大的电影工业，从技术谱系上追根溯源，会一路回到这个赛马场的午后，以及那笔天价的赌注。

这场赌局还揭开了一个更扎心的现实：人类的感官并没有自己以为的那么可靠。我们以为“亲眼看见”的奔马姿态其实是错的，“看见”本身成了一件需要借助仪器、被重新定义的事情。

好的方面是，人类学会了用工具和技术扩展自己的眼睛：从赛马场边的一排相机，到今天的高速摄影、动作捕捉，那些我们习以为常的“画面感”，其实都继承了这场赌局的遗产。用一场豪赌换来一场关于“看见”的革命，算起来，还真是划算呢。

06

尾声：“技术物种”的启示

如果把人类科技史拍成一部电影，马大概不会拿“最佳男主角”，却一定可以拿“终身成就奖”。它既不是发明公式的科学家，也不是坐在实验室里的工程师，却以一种近乎“跑龙套”的方式，推动了一个又一个关键转折。

马作为一种“技术物种”，真正可贵的，也许从来都不是催生了哪些具体的技术，而是它帮助我们养成的那套思维方式——遇到问题先动手试一试，遇到复杂现象就拆开来量一量，看不清的时候就造一件新工具帮自己多看一眼……某种意义上说，马虽然从未站上科技史的主舞台，但只要人类还在用这种方式理解世界，马蹄声就从未真正远去。

来源：上海科技馆

编辑：子木

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