在中華民族五千年的文明史中,我國古代勞動人民在機械工程領域中的發明創造尤為突出。絕大部分的發明創造是源於生存、生活以及生產的需要,壹些發明創造是戰爭的需要,還有壹些發明創造是為了探索科學技術的需要。五十萬年前,中國猿人學會了制作尖劈狀石器。在我國的周口店古猿人遺址處,發現了60°~75°刃角的用作砍伐的石器。二十萬年前,生活在我國四川資陽地區的古猿人學會了制作骨針、骨錐等骨器。壹萬五千年前,古人類學會了用骨、角、牙、蚌殼等制作形狀復雜的器械,並學會了磨制技術。五千年前,古人類進入新石器時代。在西安的半坡遺址中,發現了大量制造技術較高的各種重要的骨器。四千年前,古人類發現了金屬,並學會了冶煉技術。我國進入了金屬時代。不久,又發明了由銅錫合金組成的青銅器。金屬器械逐步取代了石制和骨制器械。兩千年前,又發現了鐵金屬,並掌握了冶煉技術和制造技術。早在春秋時代我國就已進入了鐵器時代。各種復雜的工具和簡單機械相繼發明出來,機械工程在我國迅速發展。
從我國古代發明創造的演變過程,可以知道:任何壹種機械的發明都經歷了由粗到精、逐步完善與發展的過程。例如,加工谷粒的機械(圖2-2),最初是把谷粒放在壹塊大石上,用手拿壹塊較小的石塊往復搓動,再吹去糠皮以得到米;第二步發明了杵臼;第三步發明了腳踏碓,利用人體的壹部分重力工作;第四步發明了利用人力和畜力工作的磨和碾;第五步發明了利用風力和水力工作的磨和碾,這不但實現了連續的工作,節省了人力,提高了效率,而且學會了使用自然力,完成了由工具到機械的演變過程。
圖2-2 加工谷粒工具的演變在兵器領域中,由彈弓發展為弓箭,又發展為弩箭;發明火藥後,由人力的弓箭發展為火箭,直到發展為皺形的飛彈和皺形的兩級火箭。這些在我國古代戰爭中,有大量的實戰記載。
我國古代的機械發明、使用與發展,遠遠領先於世界水平。但由於長期的封建統治,限制了生產力和科學技術的發展。最近四五百年中,我國在機械工程領域的發展已落後於西方強國。新中國成立後,在短短的十幾年裏,我國人民把只能做小量修理和裝配工作的機械工業發展為能夠生產汽車、火車、輪船、金屬切削機床、大型發電機等許多機械設備的機械工業,特別是改革開放以來,機械工業的發展更為迅速,與發達國家的差距正在縮小,有些產品已領先世界水平。
過去的幾千年中,中華民族在機械工程領域中的發明創造有著極其輝煌的成就。不但發明的數量多,質量也高,發明的時間也早。我們過去的歷史是光榮的。為使中華民族再度輝煌,我們的任務也是艱巨的。在過去的年代裏,機械的發明與使用繁榮了人類社會,促進了人類文明的發展。在高科技迅速發展的今天,機械的種類更加繁多,性能更加先進。機械手,機器人,機、光、電、液壹體化的智能型機械,辦公自動化機械等大量先進的、科技含量高的機械正在改變人類的生活與工作。希望有誌於機械工程專業的青年,繼承我們祖先的光榮傳統,發明創造出更多、更好的新機械,為把我國建設成壹個偉大的社會主義強國而奮鬥。
除了眾所周知的造紙術、印刷術、指南針、火藥這四大發明之外,中國古代在機械工程領域的發明與創造也是非常輝煌的。由於古代中國長期處於封建社會狀態,科學技術的發展比較緩慢。秦漢以前,對各種發明創造比較重視,這期間的成果較多。據《周禮考工》記載:智者創物,巧者述之,守之世,謂之工,百工之事皆聖人之作也。但也有不同意見。《老子》上說:民多利器,國家滋昏。人多技巧,奇物滋起。絕巧棄利,盜賊無有。自秦漢以後,除對農業生產有利的發明創造之外,其他發明壹般都會受到輕視,甚至因發明創造而獲罪。據《明史》卷二十五記載:明太祖平元,司天監進水晶刻漏,中設二木偶人,能按時自擊錚鼓。太祖以其無益而碎之。由於統治者的偏見,極大影響了古代勞動人民創造能力的發展。
另外,我國古代不重視對所發明器械的繪圖工作,有不少發明創造因為沒有繪圖的幫助,很難看明白。而真正有所發明創造的人或自己不會用文字記載,或由於社會的不重視而沒有記載,這些都影響了我國古代科學技術的進步。盡管如此,我國古代的科學技術仍然領先於世界,無愧於壹個偉大的文明古國的稱號。以下對我國在各時期的典型發明進行簡要說明。