馬鈞從小口吃,不善言談。
但是他很喜歡思索,善於動腦,同時註重實踐,勤於動手,尤其喜歡鉆研機械方面的問題。馬鈞早年生活比較貧困,長時間住在鄉間,比較關心生產工具的改革,並且作出了突出貢獻。
新式織綾機的誕生
我國是世界上生產絲織品最早的國家。可那時所以生產效率還很低。我國勞動人民才在生產實踐中逐步發明了簡單的織綾機。這種織綾機有壹百二十個躡(踏具),人們用腳踏躡管理它,織壹匹花綾得用兩個月左右的時間。後來,這種織綾機雖經多次簡化。可到三國時,仍然是五十根經線的織綾機五十躡,六十根經線的織統機六十躡,非常笨拙。馬鈞看到工人在這種織綾機上操作,累得滿身流汗,生產效率很低,就下決心改良這種織綾機,以減輕工人的勞動。於是,他深入到生產過程中,對舊式織綾機進行了認真研究,重新設計了壹種新式織綾機。新織綾機簡化了踏具,改造了桄運動機件(即開口運動機件)。原來的織綾機五十根經線的五十躡,六十根經線的六十躡,馬鈞統統將其改成十二躡。經過這樣壹改進,新織綾機不僅更精致,更簡單適用,而且生產效率也比原來的提高了四、五倍,織出的提花綾錦,花紋圖案奇特,花型變化多端,受到了廣大絲織工人的歡迎。新織綾機的誕生,是馬鈞壹生中最早的貢獻,它大大加快了我國古代絲織工業的發展速度,並為我國家庭手工業織布機奠定了某礎。
龍骨水車的創造
在沒有實現電力提水澆灌農田以前,我國許多地區都廣泛使用著壹種龍骨水車。也叫翻車。它應用齒輪的原理使其汲水,很是好用。我國應用水車有著悠久的歷史。大約在東漢時期,翻車就出現了,據古籍記載,東漢末年有個叫畢嵐的人曾有翻車的制造,但那時的翻車還比較粗糙,大抵應該說是我國鄉村歷代通用的龍骨水車的前身。直到三國時期,機械發明家馬鈞重新發明創造了壹種新式翻車,才使得翻車廣泛推廣應用,從而形成了從東漢到三國翻車的正式產生。
馬鈞當時在魏國作壹個小官,經常住在京城洛陽,當時在洛陽城裏,有壹大塊坡地非常適合種蔬菜,老百姓很想把這塊土地開辟成菜園,可惜因無法引水澆地,壹直空閑著。馬鈞看到後,就下決心要解決灌溉上的困難。於是他又在機械上動腦筋。經過反復研究、試驗,他終於創造出壹種翻車,把河裏的水引上了土坡,實現了老百姓的多年願望、馬鈞創適的這種翻車,"其巧百倍於常",用時極其輕便,連小孩也能轉動。它不但能提水,而且還能在雨澇的時侯向外排水。可見進步之多,功效之高。這種翻車,是當時世界上最先進的生產工具之壹,從那時起,壹直被我國鄉村歷代所沿用,直至實現電動機械提水以前,它壹直發揮著巨大的作用。
指南車的再現
指南車是壹種辨別方向的工具。我們的祖先很早就創造了指南車。據我國古史上傳說,4000多年前,黃帝和蚩尤作戰,蚩尤為使自己的軍隊不被打敗,便作霧氣,使黃帝的軍隊迷失了方向。後來,黃帝制造了指南車辨別了方向,終於打敗了蚩尤。又傳說3000年前,遠方的越裳氏(在今越南)派使臣到周朝,迷失了回去的路線,周公遂制造指南車相贈,以作為指向工具。這些故事,雖然是傳說,特別是蚩尤作霧,更是壹種神話,但是我國指南車的發明,實在是極為久遠的事情。東漢時期,偉大的科學家張衡就曾利用純機械的結構,創造了指南車,可惜張衡造指南車的方法失傳了。
到三國時期,人們只從傳說上了解到指南車,但誰也沒見過指南車是啥模樣。當時,在魏國作給事中官的馬鈞對傳說中的指南車極有興趣,決心要把它重造出來。然而,壹些思想保守的人知道馬鈞的決心後,都持懷疑態度,不相信馬約能造出指南車。有壹天,在魏明帝面前,壹些官員就指南車和馬鈞展開了激烈的爭論。散騎常侍高堂隆說:"古代據說有指南車,但文獻不足,不足為憑,只不過隨便說說罷了。"驍騎將軍秦朗也隨聲附和道:"古代傳說不大可信,孔夫子對三代以上的事,也是不大相信的,恐怕不能有什麽指南車。"馬鈞說;"愚見以為,指南車以往很可能是有過的,問題在於後人對它沒有認真鉆研,就原理方面看,造指南車還不是什麽很了不起的事。"高堂隆聽後輕視地冷冷壹笑。秦朗則更是搖頭不已,他嘲諷馬鈞說:"妳先生名鈞,字德衡,鈞是器具的模型,衡能決定物品的輕重,如果輕重都沒有壹定的標準,就可以作模型嗎?"馬鈞道:"空口爭論,又有何用?咱們試制壹下,自有分曉。"隨後,他們壹起去見魏明帝(曹睿),明帝遂令馬鈞制造指南車。馬鈞在沒有資料,沒有模型的情況下,苦鉆苦研,反復實驗,沒過多久,終於運用差動齒輪的構造原理,制成了指南車。事實勝於雄辯,馬鈞用實際成就,勝利地結束了這壹場爭論。馬鈞制成的指南車,在戰火紛飛、硝煙彌漫的戰場上,不管戰車如何的翻動,車上木人的手指始終指南,引起了滿朝大臣的敬佩,從此,"天下服其巧也"。這充分表現了馬鈞肯刻苦鉆研,敢想、敢說、敢做的精神。
"水轉百戲"研制成功
馬鈞在傳動機械方面的研究,造詣是很深的,成績也是極其卓著的。"水轉百戲"的研制成功,足以說明這壹點。
壹次,有人進獻給魏明帝壹種木偶百戲,造型相當精美,可那些木偶只能擺在那裏,不能動作,明帝覺得很遺憾。明帝問馬鈞:"妳能使這些木偶活動嗎?"馬鈞肯定地回答道:"能!"明帝遂命馬鈞加以改造。沒有多久,馬鈞則成功地創造了"水轉百戲"。他用木頭制成原動輪,以水力推動,使其旋轉,這樣,上層的所有陳設的木人都動起來了。有的擊鼓,有的吹蕭,有的跳舞,有的耍劍,有的騎馬,有的在繩上倒立,還有百官行署,真是變化無窮。並且這些木人出入自由,動作極其復雜,巧妙程度使原來的百戲木偶無法比擬。"水轉百戲"的研制成功,在我國古代木偶藝術中,應該說是非常卓越的創造。它雖然是供封建統治者玩樂的東西,但從另壹方面看,馬鈞已能熟練掌握和巧妙利用水利和機械方面傳動的原理。
軍事上的機械發明
由於馬鈞掌握了軍事原理,因而他在軍事上兵器制造方面也有不少發明創造。從歷史文獻當中可以證明,他在兵器學方面的精深研究,足以和同時代的軍事學家諸葛亮相比。
那時候,魏國和蜀國經常打仗。蜀國大軍事家諸葛亮在出師北伐時,曾發明了壹種可以把箭接連發射出去的連發射遠器--連弩。它每次可發數十箭,威力很大。魏軍在戰場上揀到,頗感驚奇。當時已經年老的馬鈞看到連弩後,認為這種兵器很好,說:"巧是很巧了,但還有不到的地方,如再改進壹下,威力還可增加五倍。"於是,他便將連弩進行了改進,果然效果甚佳。
此外,馬約還在原來作戰用的發石車的基礎上,重新設計出了壹種新式的攻城武器——輪轉式發石車。原來的發石車,象個大天平,壹頭掛著壹個鬥,鬥裏裝滿大小石頭,另壹頭掛著許多根繩子,作戰時,兵士們壹齊用力拉繩子這頭,裝石頭那頭就飛快地翹起來,這樣,石頭就被拋出去打擊敵人。這種發石車缺點很多,每發射壹次,都要花費壹些時間,而且效果不大。馬鈞設計的新式輪轉式發石車,則克服了這些缺點。它是利用壹個木輪子,把石頭掛在木輪上,這樣,裝上機械帶動輪子飛快地轉動,就可以把大石頭接連不斷地發射出去,使敵方來不及防禦。馬鈞曾用車輪子來做試驗,可以連續把幾十塊磚瓦射出幾百步遠(壹步約合1.45米),這在當時說來,威力是相當大的。
馬鈞在手工業、農業、軍事等方面有很多發明創造,是三國時代最優秀的機械制造家,就是在我國古代幾千年的歷史當中,也不多見,堪稱壹代機械大師,當時,有位叫傅玄的文學家曾稱贊他說:"馬先生,天下之名巧也。"但由於封建統治階級腐敗沒落,馬鉤的許多發明創造沒有得到重視。他的壹生,從少年到老年,壹直不得誌,雖然他曾作過給事中官,但他的工作仍然受到阻撓和蔑視,技巧壹直未得到順利發展的機會。盡管文學家傅玄曾幾次在魏國貴族安鄉侯曹義、武安侯曹爽那裏推薦他,也還是沒有受到重視。傅玄對此感慨頗深地說:"馬先生的巧,雖古時的公輸般(魯班)、墨翟,以及近代的張衡,也比不過,但公輸般和墨翟都能見用於時,張衡和馬鈞的壹生卻不能發揮其長,真是最可痛心的事。"傅玄的話道出了在封建社會裏多少發明家被埋沒了的事實。
馬鈞對人類的貢獻,雖然沒有被封建貴族所重視,但他的發明創造卻得到了廣大勞動人民的歡迎,幾千年來,他的功績和美名壹直被勞動人民所傳頌。