问题

为什么古希腊当年没有发明水密舱技术?

回答
古希腊文明,那个孕育了哲学、民主、戏剧和辉煌建筑的摇篮,在海洋航行方面也取得了举世瞩目的成就。他们制造出了能够远航地中海的坚固船只,商贸和战争的触角延伸到了各个角落。然而,当我们仔细审视他们先进的航海技术时,一个令人费解的“空白”便显现出来——为什么他们没有发展出我们今天所熟知的水密舱技术呢?

这并非是说古希腊人对船只的结构一无所知。他们的造船技艺相当高超,能够运用榫卯结构、船钉以及复杂的肋骨系统来增强船体的强度和稳定性。他们也理解船只漏水是多么危险的事情,并投入了大量人力进行“抽水”(bilging)工作,也就是不断地将渗进船舱的水舀出。然而,真正意义上的、能够独立隔离进水区域的水密舱,却似乎从未出现在他们的造船蓝图中。

要深入理解这一点,我们需要从几个关键层面去剖析:

1. 目标与需求:船只的用途与设计理念

古希腊的船只,无论是用于贸易的商船,还是用于海战的战船,其设计初衷和使用环境都与现代船舶有着显著差异。

商船: 主要目的是运输货物。为了最大化载货量,船舱往往是开放式的,或者有简单隔断,以容纳不同种类的商品。船员数量相对较少,他们的主要任务是掌舵、升降帆以及看管货物。一旦发生漏水,重点在于尽快将水排出,而不是依赖于船体结构的隔离。
战船: 比如著名的三列桨战船(trireme),其设计重心在于速度、机动性和登船作战。船体狭长,内部空间极为有限,主要用于容纳桨手和士兵。在这种极度追求轻便和速度的设计下,增加额外的隔板来划分水密舱,可能会显著增加船的重量和降低其速度,这在战术上是得不偿失的。一场海战的胜负往往取决于船只的速度、转向能力以及士兵的勇敢程度,而非应对进水时的“自救”能力。

2. 材料与工艺的局限性:结构与密封的挑战

虽然古希腊人精通木工技艺,但制造真正意义上的水密隔板并非易事,尤其是在那个时代。

木材的特性: 木材会随着湿度的变化而膨胀和收缩。即使制造出严密的隔板,随着时间的推移和船体的颠簸,木材之间的缝隙也难以完全保持水密。要实现真正意义上的水密,需要在木材之间使用大量密封材料,比如沥青、蜡或者动物毛发等。这些材料的效果有限,且工艺要求极高,能够精细到在船体剧烈晃动的情况下依然保持密封,这在当时的技术条件下难度极大。
连接方式: 古希腊船只大量使用榫卯结构和铜钉连接。这些连接方式虽然能使船体牢固,但要实现水密舱之间绝对严密的隔断,需要在隔板与船体龙骨、肋骨等结构的连接处进行极其精密的防水处理。一个微小的缝隙,在船体受损后,就可能成为大量海水涌入的通道。

3. 风险评估与应对策略:一种不同的安全观

古希腊人对航海风险的认知和应对方式,与我们现代的观念有所不同。

“船破即沉”的直觉: 在那个时代,一旦船体受到严重损坏,海水涌入,普遍的认知可能是“船要沉了”。他们没有现代那样精密的防水设计来延缓沉没,更多的是依靠船员的集体努力,比如用帆布、布料、甚至是士兵的衣物来堵漏,以及不间断地排水。
“人”是关键: 船员的经验、体能和纪律,在应对危机时扮演着更为核心的角色。一个熟练的船长能够预判天气,规避危险,而一个训练有素的船员队伍则能在紧急情况下齐心协力地进行排水和堵漏。他们的“安全策略”更侧重于“不进水”和“快速排水”,而非“隔离进水”。
“海上救援”的普遍性: 毕竟,在地中海这样的相对封闭海域,遇到危险时,如果距离海岸不远,更容易得到其他船只或岸上的援助。这降低了船只对自身“独立生存”能力的需求。

4. 缺乏“触发事件”的催化:没有强大的“需求拉动”

一个新技术的发明和普及,往往需要一个或一系列的“痛点”或者“催化剂”。

“不沉之船”的理念尚未形成: 现代水密舱技术之所以被广泛应用,是因为它极大地提高了船只在受损后的生存能力,能够保证船只即使部分被淹没也能继续航行或漂浮。这种“不沉之船”的理念,在古希腊时代并未得到充分的体现和追求。他们的船只一旦发生重大破损,更倾向于撤离或等待救援。
技术的“涓滴效应”: 许多重要的技术进步是逐步演进的,一项技术可能为另一项奠定基础。水密舱技术的成熟,很可能需要一系列相关技术的支撑,比如更先进的材料科学、更精确的金属加工技术、以及更复杂的力学计算能力。古希腊在某些领域取得了惊人的成就,但在需要极高精度和复杂性的结构工程方面,可能还没有达到发展出水密舱技术的“临界点”。

5. 成本与收益的考量:复杂性与实际效益

制造水密舱需要额外的材料、更复杂的船体结构设计和更高的建造工艺。这些都会显著增加造船成本。在古希腊,经济效益和实用性是重要的考量因素。如果增加的成本带来的效益(例如,稍微延长船只在漏水后的寿命),与投入不成正比,那么这项技术可能就不会被优先发展。

总结来说,古希腊没有发明水密舱技术,并非他们的智力或技术水平不足以做到,而是多方面因素共同作用的结果:

船只的设计目标和使用场景 并不需要这种“二次安全”措施。
当时的材料和工艺 在实现真正意义上的水密隔断方面存在技术上的挑战。
他们应对海损的策略 侧重于快速排水和船员集体努力,而非结构上的隔离。
缺乏强烈的“不沉之船”理念作为驱动力。
成本与收益的权衡 可能使得这项复杂的技术在当时显得不那么“划算”。

可以想象,在古希腊,如果一艘船在航行中不幸撞礁,船员们会紧张地用各种工具去堵住破洞,舀水,同时祈祷不要有更多的破损。这是一种直观、朴素但又充满生命力的应对方式,也正是那个时代航海精神的体现。水密舱,作为一种更为“工程化”的安全设计,是历史发展的产物,需要技术、需求和理念的共同成熟才能孕育而生。

网友意见

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古希腊造船技术的演变史

古希腊的造船和航海可以推至克里特时期和迈锡尼时期,在荷马史诗《奥德赛》中关于造船工艺有如下记载,从文字上看和之前北非和近东的榫卯结构造船不太一样:

“砍树将其制作成船板,建造出一艘小船。船板上钻孔之后,将钉子敲进去,用钉子和关节固定好。船体的外壳是完整的,故而闭合的船架非常坚固。船上加了轨杆。通过桨和边舵控制前进和方向。”地中海各地陆续发现了属于希腊文化圈的沉船,证实了《奥德赛》描述。


1974年,在现在的法国南部的圣特罗佩(Saint-Tropez)发掘了“波恩勃特Bon Pote沉船”,这是一艘公元前525年左右古希腊文明圈的商船。这艘船仅仅捞起一些供研究用的船体构件。从这艘沉船中发掘出的船舷板连接方式确实与公元前1200年的,与乌鲁布隆沉船使用了完全不同的接合方法。板和板之间通过上斜孔被缝在一起。这个外板厚度为2.5cm,比用榫卯结构的船要轻很多,肋骨也是用绳子直接缝合在船舷板上。同时还发现了世界最早的桅杆桅座。


之后地中湖地区还发现了公元前600年左右到400年左右的船板缝合结构(Laced Construction)的船,这些船的结构与波恩勃特Bon Pote沉船大致都差不多。


普雷斯朱莱佛沉船(Jules-Verne wreck)公元前525年左右,在法国南部(马赛)被发现。从建设现场发现的当时港口遗迹中发现了好几艘船的遗迹,第7号和第9号船是公元前6世纪左右的船。从船货等方面来看,这些船被认为是古希腊文明圈的船。

吉里奥沉船(Gilio wreck),年代在公元前580年左右:在意大利西北部被发现。据同时挖掘出来的货物认定是伊特鲁里亚的船。

希腊造船榫卯化的开始

马阿甘·米克尔沉船(Ma’agan Mikhael wreck),公元前400年左右在以色列沿岸发现。这艘船是从船货和和船材等在认为是在现在的黎巴嫩地区(近东、腓尼基文明圈)地区建造的船,在从塞浦路斯岛(希腊文明圈)返港时沉没。在这艘沉船上,最重要的是使用了希腊地区的缝合结构(Laced Construction)和近东地区榫卯结构(Mortise-and-tenon joinery)两种。而且由于船体水线以下部分的保存状态非常好,更幸运的是沉没后马上被埋在沙子里,所以不像其他很多沉船那样由于自重和货物的重量而被压平,几乎保持着原初的状态。


下图为船板的榫卯结构,每个木楔子间隔约12厘米,都是橡木材料,长13.5cm,宽3.9cm,厚0.7cm。船板是用松(Red Pine)做成的,厚度是4cm。橡树是坚硬的木材,松树是柔软的木材。



船龙骨和船艏、船尾的接合部分。则使用了船艏材和缝合结构。



肋骨设置的间隔很大,约13m的船体中,每隔约75cm共设置了14道肋骨。船板和肋骨之间用铜钉固定,从船体的外侧打进,并将内侧突出的部分弯曲两次固定在内部,被称为“两次弯钉(Double-clencehed nails)”的方式被使用。一直使用到公元400年左右的帝政罗马时代结束为止。

至此,古典时期的古希腊的造船技术要素已经基本成型,榫卯连接船板技术开始由埃及,腓尼基,希腊这一线继续传承下去。


回到问题上,为什么希腊没有发明水密隔舱,其实水密隔舱这个说法并不准确,叫壁舱结构更加合理些。有趣的是中国汉代发现的两例木板船居然是和地中海类似的榫卯结构。而之后的壁舱结构直接使用铁钉挂接,完全放弃了船板榫卯结构。

而地中海船的进化史却是沿着密排肋骨的方向发展,淘汰了缝合使用了铜制船钉,同时保留了船板榫卯结构。

希腊船的密排肋骨其实更多的是一千年前腓尼基船的复古,再加上希腊使用铜钉而非铁钉(欧洲可考的铁钉在公元年之后了),也许早就决定技术走向的关键点吧。

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