古桔槔，今杠杆——汉石祠里闪耀智慧之光

“看气度，这里凛然风骨、浩然正气，这种风骨和正气，记载于齐长城横亘的巍峨山脊上，题刻于孝堂山石祠的斑驳石壁间……”跟随省长的绝美推介，走进孝堂山石祠，在斑驳石壁间感受璀璨的汉代文化。

孝堂山汉石祠建于东汉初年，历经2000余年风雨洗礼和历史沧桑，仍保存十分完整，屹然耸立在孝堂山之巅。它不仅是我国现存最早的地面房屋建筑，还是第一批全国重点文物保护单位，名列古建筑及历史纪念建筑物类第七位。在石祠内部三面墙壁上和三角石梁上，雕刻有精美的汉画，以流畅的线条再现了2000多年前这一地区的社会生活状况，是一幅珍贵而又生动的历史画卷。

古代社会生产力水平低下，古人为了生存和发展，在生产劳动和日常生活中努力通过观察和直觉认识大自然，不断进行经验总结，得到的结论往往是经验性的、粗糙的。其中很多物理原理在古代就常被应用，可能当时并不知道什么科学原理，但在应用方面绝对是长期的经验总结。在孝堂山汉石像中就能寻到物理学的应用痕迹，其中有杠杆、滑轮等使用场景，一起来看看古人的智慧吧！

在东墙四区的庖厨场面，有一组场面其下是一口井，井旁有一盆，一人正在打水，井旁设桔槔。

孝堂山汉石像线画

井旁的这个桔槔就是我们现在称的"吊杆""称杆"，是古代汉族农用工具，一种原始的汲水工具。仔细看图中的桔槔结构，在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根直杆与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当不汲水时，石头位置较低;当要汲水时，人则用力将直杆与汲器往下压，与此同时，另一端石头的位置则上升。当汲器汲满后，就让另一端石头下降，石头原来所储存的位能因而转化:通过杠杆作用，就可能将汲器提升。这样，汲水过程的主要用力方向是向下。由于向下用力可以借助人的体重，因而绐人以轻松的感觉，也就大大减少了人们提水的疲劳程度。

“给我一根杠杆我就能撬动地球，”阿基米德用夸张的手法讲述了杠杆原理，而桔槔就是中国古代劳动人民对杠杆原理的生动实践。再后来，杠杆的平衡原理得到多方面应用，抛石机、木幔车、槽碓、水碓等相继出现。

除了杠杆，孝堂山汉石像还出现了滑轮的使用场景，我们转眼到汉石祠隔梁石东面画像，一幅“泗水捞鼎”图映入眼帘，这里再插一段秦始皇泗水捞鼎的故事。尧舜时代，禹铸之鼎，真正的国之重器。大禹铸九鼎后，夏商周三代，一二千年间，帝王皆以其为天下之神器，传国之重宝。失宝器而亡国，得九鼎而有天下，故九鼎，成了当时操控天下的象征。后秦国当时所得，却只剩有八只。盖大禹共铸九鼎，今缺一则不全，这可谓是不吉之象。传说那一只神鼎在泗水。所以，秦始皇亲至泗水，千人没水。结果却是‘捞之而不得’，留下了终生遗憾。

桔(jié)槔(gāo)

再看汉石像中的“泗水捞鼎”场景，河的两岸用石块叠砌挑出，呈平桥状，当中开口如井。桥下正中一船上一人正用杆支鼎，鼎已升至井口。定眼细看两岸上端都有二个滑轮，两根绳子通过滑轮系在鼎耳上，岸上拉拽者共八人，南北各四人，北岸四人因鼎耳已断，拉绳松弛。

撇开捞鼎结果不谈，单看捞鼎的过程和技术手段，那时古人便很好地运用了双滑轮联动法。河两岸被砖头叠高，顶部都装一滑轮，两侧各有四人在拉滑轮上的绳子。两滑轮间，两绳各吊一只鼎耳，向上起吊一只三足大圆鼎。图画两岸上端还有四人在观看这次捞鼎场面。

此时我们再回忆一下初中物理学的滑轮知识，定滑轮不省力，但可以改变拉力方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向。捞鼎图岸边的滑轮只改变了用力方向，并未省力气，可见南北两岸的为定滑轮。那么当我们仔细看看捞鼎图时，就会发现，除了在岸头的定滑轮之外，假如绳索没断之前，那么古人就是在利用大鼎的三足两耳结构，套穿纤绳而过从而形成了一个动滑轮，从而实现了定滑轮改向，动滑轮省力的效果！

可见古人很早就掌握了滑轮的原理，并且在生产、生活、战争等各方面都有滑轮的应用。其中辘轳的使用也应用到了定滑轮原理，它的主要部件是一根短圆木，上绕绳索，圆木可环绕其固定轴转动，这就相当于一个定滑轮。看到此时内心不由得赞叹古人的智慧无穷啊！