中国古代航海技术

在海上航行时会受到许多客观因素的影响，如天气、潮流、暗礁等等。在古代，船舶上没有卫星定位、没有雷达、没有电气预报、没有船舶稳定系统，我们的祖先们在落后的技术和设备下是怎样远渡重洋的呢？

海洋潮汐知识

秦汉时代，人们对潮汐的认识已越过表面现象，并进而探究潮汐成因以及与其他事物之间的内在关联。

在春秋战国时代，人们对于潮汐升降特别是通河口的明显奇特的潮汐现象虽有所观察，但感到难以理解。然而到了汉代，特别是东汉，人们关于潮汐的认识有了突破。

东汉王充在《论衡·书虚篇》中，他说，潮汐是“天地之性，上古有之。经曰：‘江汉朝宗于海’，唐虞之前也”，绝非从伍子胥时代才有。又说，“其发海中之时，漾驰而已；入三江（指钱塘江、山阴江、上虞江）之中，殆小浅狭，水激沸起，故滕为涛”。成功地解释了潮汐现象。

最后，他正确地提出了“涛之起也，随月盛衰”的理论，把潮汐成因与月球运动联系起来。

不过，更早的应该是成书于战国至秦汉时期《黄帝内经》，《灵枢·岁露论》就已经提到了，在讲人体受日月吸力的影响而产生各种反应时，就说到满月时导致海水涨潮的现象：“人与天地相参也，与日月相应也；故月满则海水西盛，人血气积，肌肉充，庋肤致……至其月郭空，则海水东盛，人气血虚，其卫气去，形独居。”

这句话“月满则海水西盛”就已经说明了古人很清楚月亮圆缺和潮汐现象的关系了，实际上，古人认为这是一种“天地相应”现象，月亮和潮汐是两者产生反应的结果，当然不要误解以为古人不知道地日月运动关系，古人只是将这些同类相应现象都归结起来了，而这些事实上在经过分析，证明古人所说的是正确的。

只是需要了解更多天地万物由来，天文气象等有关知识，以及最重要的“气”和天地本原的关系，才能逐渐理解古人这些话的意思。

所以，汉代王充也只是古代理论发展的自然结果。

船舶操纵技术、船舶动力

中国古代造船历史悠久，传统造船技术在很长一段历史时期内都处于世界领先水平，水密舱、平衡舵、减摇龙骨、车轮舟、铁钉和铁锔连接技术、指南针、船坞等，都是中国传统造船技术的重大发明和应用，对世界造船技术产生了深远影响。

船舶操纵技术包括驶帆、操舵、测深、用锚等技术。从有关历史文献考察发现，宋元人已颇精此道，他们在驶帆、操舵、测深、用锚等船艺方面已有相当水准。

航行方向问题可分两个方面：一是掌握航向，一是辨别方向。掌握航向靠舵。

比如船尾舵的使用，已出现升降舵、平衡舵和开孔舵。

舵是船尾的属件，转动舵，就可使船改变方向，升降舵可以提起和放下，可防止触礁和腐蚀，而舵降下之后，入水深，使舵的性能发挥到更大。

我们知道，用桨橹推进的船舶，可以不需要船尾舵：而帆船却非有船尾舵不可。在我国，汉代陶船明器（广州汉墓出土）上的船尾舵，可以明显地看出由“梢”发展成舵的迹象，它标志着当时船尾舵的出现。

图 汉代陶船明器-中国国家博物馆

我国船尾舵逐步发展，甚至有了正舵、副舵、三副舵。两千多年来，我国船工创造了各种形式的舵，如升降舵、平衡舵、开孔舵等各种式样。平衡舵和开孔舵都可以降低转舵力矩，使转舵省力。我国在唐宋时期已经有平衡舵。

平衡舵则首见于五代时画家郭忠恕的《雪霁江行图》，这种舵的舵叶面积有一部分在舵杆前方，平衡舵可使转舵较为省力，控制航向也更为灵活。

由于“风力大小无常”，海上航行，全靠船只扛风浪，但船只一旦造得太大，操作就成了麻烦事。哪怕中国舵操作方便，一旦船只过大，却也常操作不动。所以在宋朝以前，中国的海船虽说不错，却也困于这个操作难题，最大也只能造到二十丈。

图 古画里的平衡舵

平衡舵，是古代中国造船业的一大重要创意，它的一部分舵面分布在舵柱的前方，且可以借助水流来驱动，更有轱辘等设备进行牵引，所以操作也就更加轻松，更大的船只也可以放心在海洋上航行，自然也就放心往大了造。

宋代的远洋商船，最大的体积霸气突破三十丈，且消耗木料达五千料。整个海船上有考究的船舱与丰厚的粮食储备，甚至还可以种植饲养，还海面上航行数月都毫无问题。

所以，没有平衡舵无法造大船，直到平衡舵的发明出现，才能造更大的船只。

为了减缓舟船在风浪中的摇摆，唐代“海鹘”船两侧设浮板。由此出现了减摇龙骨。

据史料记载，“海鹘”船“舷下左右置浮板，形如鹘翼翅，坐期船，虽风波涨大，但无倾侧”，浮板在航行过程中，可以增加风浪中水的阻力，从而减轻船的摇晃。这种浮板虽然可以起到减轻船舶在风浪中的摇晃，增强安全的作用，但最最简单、最经济的减摇装置还是减摇龙骨。

这种装置最迟在宋朝出现。减摇龙骨，是安装在穿侧与船底部转角处（称为舭部）的木质长构件。由于安装在舭部，也称舭龙骨 。

从考古资料来看，1979年在浙江省宁波市东门口施工中发现一艘宋朝古船，在该船左右舷第七板和第八板的结合处，各有一根断面为半圆的长木，纵向安装在舷外，用铁钉固定。半圆木残长7.10米，最大宽度90毫米，用两排间隔400-500毫米的参钉固定。它位于船体水线以下，即便空载亦不露出水面。其作用是减轻船体摇摆以加强航行稳定，因而被称为减摇龙骨。

此外，还有开孔舵，在舵叶上开设一些有规律的小孔，转动时更加灵活，且不影响舵的效果。

在大型海船上，还有更为复杂的尾舵系统，多者可有一主舵，两副舵，舵手也必是经验丰富的税收，随时掌握航向，是极为关键的角色。

相应地，动力系统和定泊系统也有了令人惊叹的发明。

充分和灵巧地利用风力，是我国古代船舶技术高度发展的标志之一。利用人力推进时，从桨、楫发展到橹是一大进步。俗话说“一橹三桨”，说明橹的效率是桨的两倍甚至三倍。用桨划船一半做实功，一半做虚功；而橹的整个运动过程都是做实功，使船舶推进工具的效率大大提高。秦汉造船遗址，汉代楼船，以及高效率推进工具橹的出现、船尾舵的出现和风帆的使用，说明我国古代造船技术到汉代已经成熟了。

大船则橹桨也大，大橹甚至要用十到三十个水手才能摇动，耗费人力甚巨。

而定泊工具也有了石碇、木碇和铁锚，这些定泊工具可以使船随时定身，尤其在风浪及靠岸时，起锚也有了绞轮装置，不用时便可“卷其轮而收之”。

还有水密隔舱、龙骨技术等的使用，使得古人能够进行深海捕捞，远洋航行。

中国的风帆是“硬帆”，与西方的“软帆”具有很大的差异。

中国风帆多采用多根横桁支撑和配置复杂的帆索操纵的翼面型风帆。采用纵帆是中国多数木帆船的特点。它具极优良的空气动力性能，可利用各个方向的风力，产生最高效率的推力。

而西方从未采用过这种高效风帆，直至现代赛艇设计，才应用了中国传统风帆的原理。

我国古代的帆船的帆，大多是直帆硬帆，操控相对简单，风小则满帆，风大时可半帆，遇上狂风则落帆。只是速度相对要慢一些。

一般小帆船一杆帆，大船两帆，或是三帆，还要加辅小帆。

宋代中国海船有了复杂的风帆系统，多者可达十二帆，所谓“风行八面，唯当头不可行”，也就是说，除了正当头的顶风之外，其他风向皆可利用复杂的帆绳系统调节，化作船行的动力。

大船的风帆较高较宽，依靠海风航行。为什么不翻船？主要是船在海面上滑行，船尾有大舵（大海航行舵手）；吃水比较深，重心在底部；操帆手熟练扬收。这样船是不会翻的。

一、船帆位置和操控。主帆一般在船中靠前重心位。平时肯定是稳定的，风吹来，船便行驶，减去了大部倾斜力量，就跟自行车跑起来不会倒一样。船帆是可旋转和操控的，水手通过一系列复杂技术保持稳定。

二、压舱石。不倒翁之所以不倒，就是因为底部藏有重物，上部轻下面重，重心低，无论你怎么倾斜，它都能自动直立。基于这个道理，帆船出海，绝不会空船出海。我国古代商船出海，必然载有大量瓷器，一则瓷器是畅销货物，二来是天然的压舱石；回程必装载相当数量的铁铜锡以作压舱之用。中型渔船出海，必装载相当数量的铁块和石块，回程时抛掉石块满载而归。

三、人工平衡。不同吨位的帆船，都配备了不等数量的水手。在风大船向一边倾斜时，一部分水手必站向另一边，这里有个专业术语叫‘’压舷‘’。我们在看现代帆船比赛时，经常看到选手身体总是斜着身体倒向一边，就是在‘’压舷‘’以保船体平衡。

中国古代帆船可以逆风航行。

古代帆船的动力来源有两个，一个是风，一个是人力。顺风或者偏风的时候，升起帆即可航行，如果遇到逆风，就降下帆找避风港停下来。

古代的帆船，逆风航行时，需要同时调整船体和船帆的角度，可将逆风的风力分解为两个力，一个船体往侧面推，另一个力往船头方向推，侧面的力由于船体吃水的阻力被抵消，另一个力推动船体向船头方向前进。

每隔一段时间，船员们更换一次船体和船帆的方向，这样船就可以沿之字形路线前进，水手们把这种行船法叫做“抢风行船”。

直到到上世纪70年代，在中国沿海跑运输的多是帆船。走船不怕逆风，就怕没风。逆风就是走之字，逆风就变成侧风了，风越大越好走。

图 郑和下西洋的风帆宝船

桨轮船也叫明轮船，是把桨楫改成桨轮推进，把桨楫的间歇推进改成桨轮的旋转推进（连续运转）。桨轮船的出现是船舶推进技术上的一次重大进步。从唐代李皋算起，我国创造桨轮船比西方桨轮船的出现要早七八百年，欧洲到十五、十六世纪才有桨轮船出现。

我们的祖先在长期的航行实践和科学观察中积累了丰富的航海驾驶技术和经验为我国乃至全世界的航海发展提供了宝贵经验，一些经验和技术影响至今。

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季风航海术

中国对季风的认识很早，利用风帆为动力航海，也在四千年前的夏代就开始了。中国人很早就掌握了西太平洋与北印度洋的季风规律，并已应用于航海活动。

实际上，东汉应勋在《风俗通义》已经提到：“五月有落梅风，江淮以为信风。”，“落梅风”意即梅雨季节以后出现的东南季风。两汉时期人们只有利用季风，才能做远洋航行。但对季风的利用比较被动。晋代高僧法显（约337年~422年）访问印度，是从海路回国的，到爪哇不得不等待季风达5个月。

到宋代，对季风的利用就自由得多了，由于帆船的技术大为改进，已经可以做到“风来八面，唯头不可行”，即除了当头的方向而外，船可以向其他7个方向前进。这种技术，西方在16世纪以后才掌握。

三宝太监郑和（1373年~1435年）大规模的航海活动，就是在掌握了季风规律且有良好的航海技术的情况下进行的。郑和的船队在世界上是空前庞大的。

顺应天时，等来季风才出发。

我国属于季风气候区，冬季大陆上空是高压区，南海的东南部是低压区，所以近海气压分布西北高、东南低，形成偏北季风；夏季则为偏南季风。古代海船航行主要依靠风力，冬季的偏北季风有利于南去的船只顺风出行，而不利于北归的船只驶向大陆；夏季则刚好相反。

我国古代沿海地区就将夏季的东南季风称为“舶风”，这意味着在夏季风盛行期间，其他地区的船只可凭借着偏南的季风到达中国。同时又因为季风的风向在夏季和冬季是完全相反的，因此到了冬季风盛行的时候，偏北的季风又能推动船只返程。

所以郑和下西洋时，均利用季风的特点，选择冬季出发、夏季返航，这样就能相应缩短航行时间。

在古代航海技术有限的情况下，季风的季节稳定性为船只的远航提供了巨大的自然动力。

虽然拥有巨无霸的体格和诸多先进的设备，但是，船队要安全顺利地完成远航任务，绝对不能盲目行动。郑和的船队虽是从南京出发，但他们每次都要到福建长乐驻泊一段时间，一直等到冬天才正式开洋，其原因就是要等风。

郑和船队航行往返的时间一般为一年半，而他航行所利用的4种季风之间的转换也刚好是一年半。

除了季风推动郑和船队前行外，海流和波浪也起着不可小觑的作用。如在第6次航行时，郑和选择春季出发，此时长江冲淡水向东南方向延展，同时江苏沿岸的表层流由北转向东，有利于船舶自北向南起航。

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地文航海术

地文导航是先民在千百年的航海实践中发展起来的。古时航海的动力主要是风力和洋流，因而船舶的航速和航线还不能完全由舟人主观意愿操纵，在这种情况下，随时确定船舶的方位，成了安全航行、保持正确航向目的港的最重要因素之一。

指南针的前身——“司南”早在战国时即已问世，但由于技术所限只能在陆上使用。

指南針的創制要有一定的磁学知识基础，包括知道長條磁棒有自取南北方向的性質，磁感应、磁極性、磁吸引与磁排斥的性质，以及地磁偏角的知识，即指南針所指南北方向與地理南北方向不完全重合，它們指向間的夾角称为地磁偏角。

事实上，指南針的出現及其應用於航海，再結合中國古代的造船技術、航海技術和天文学知识，无疑对中國和世界航海事業的发展产生深遠的影響。

指南針並不是憑空創造的，它的前身是司南。司南是一種人工磁性指向器，也是人類歷史上最古老的指南裝置。

根據东汉学者王充在《论衡·因是篇》中記述，司南像一把舀湯、舀酒漿的勺子，將它放置於占卜用的光滑地盤上，其柄會指向南。從天然磁石製造的司南到以磁化方法製造的指南針，无论在科學方法還是科学知识的層面上，都是一個巨大的進步。

從司南到指南針的過渡階段大約是在唐宋之際，也就是9世紀到10世紀期間。入宋以後，有關指南針的文獻突然豐富起來。而比司南更古老的是方位盤。只要將磁铁放在方位盤上，這個方位盤就成為罗盘，可以確定南北方向。

方位盤大概源於上古代的方向圖，早在西元前3000-前4000年間，一些陶器已繪有似乎是表示方向的图画。西元前4000年左右的大汶口文化彩陶殘片上繪有方心八角形圖案。在中國古代方位關係到五行風水，所以由此而衍生出來堪舆罗盘。早期的堪輿羅盤是方形的，它是由漢代式佔用的地盘演变而來。

《黃帝宅經》記載了一幅地盤圖，此書是一本相宅書，雖托黃帝之名，實則成書於唐代。這個地盤也是早期的罗盘。中央的方框是個水池，用來盛水並放上指南針；方框內是以八卦表示的方位，方框外周是以八乾十二地支表示的20個方位；其它為堪輿占卜用語。隨着時間的推移，方形罗盘發展為圓形罗盘。然而，无论是方形還是圓形所有的堪輿罗盘都可以作為航海羅盤來使用。

但是，航海罗盘不需要多層刻度圈和卜辭，因為它們會干扰舵手的視線。航海罗盘要求簡單的刻度方向，使人一看就明瞭。事實上，正是航海罗盘的出現改變了世界文明和中外航海事業的發展。

目前学术界公认的有关指南针的最早记录，来自北宋朱彧的《萍州可谈》：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针，或以绳钩取海底泥，嗅之便知所至。”这部书由朱彧写于北宋宣和元年（1119）。他是根据父亲朱服在广州做知州时的所见所闻而写。朱服是在北宋哲宗元符二年至徽宗崇宁元年（1099~1102）任广州知州的，也即广州海船上使用指南针的时间不会晚于此时。

图 宋朱彧所著《萍州可谈》对古代航海技术的介绍

到了宋代，由于科技水平的全面提高，特别是由于人工磁化技术的出现，一种名叫水浮针的海上导航技术应用而生。

根据现代学者的研究，我国最初的指南针采用的是水浮法。后来，水浮法指南针被称为水罗盘，即把磁化了的铁针穿过灯芯草，浮在水上，磁针浮在水上转动来指引方向。把指南浮针与方位盘结合在一起，就成了水罗盘。出现时间大约在南宋。

图 水浮针

南宋赵汝适在《诸蕃志》中说：“渺茫无际，天水一色，舟舶来往，惟以指南针为则。昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣。”船上有专门的人负责守着罗盘，不断修正航向。这是一船安全的关键，丝毫不敢大意。

到了元代，出现了罗盘针，这是元代地文航海技术的重大进步之一。罗盘针的应用，在世界航海史上是一件划时代的大事。中国磁罗盘的发明及在世界上的广泛应用，使西方中世纪的海图与航海技术发生了根本的变革。

航海罗盘

航海罗盘会受海上洋流及其他水文影响，精度较低。西方船舶即采用经纬度坐标，利用航海图的三角原理确立行船距离、位置等。

纬度即以大陆架海岸为原始航行指标，当时，西方国家为了确定航海经度还进行了悬赏，后来特组建“经度委员会”开展航海经度研究。这只能证明当时西方还不会测量经度，这个问题后面会讲到的。

最后，以天钟法与海钟法的航向测量距离，确立经度值。形成原始的经纬度坐标测量法，成为近代船舶远洋不可或缺的仪器！

以上天钟法与海钟法一般可能当做是西方“发明”的，实际是中国古代天文确定四个方位延伸出来的，南北子午线即是经度，中国古代已经将经纬度命名了，“凡地东西为纬，南北为经。——《大戴礼记·易本命》”，中国人怎么可能不知道经纬度呢？！

现代的经纬度概念就是出自中国，汉字命名已经确定了这一点了。

航海测深、测航速技术

我国至迟在唐代末年已有测深的设备。一种是“下钩”测深，一种是“以绳结铁”测深。深度达到六十多尺，这还是浅水测深。再稍晚一些，有记载说用纲下水测深，“纲长五十余丈，才及水底。”纲是大绳，五十多丈，在已是深水测深了。

计程仪又叫测程仪。

三国时期吴国海船航行到南海一带去，有人写过《南州异物志》一书，书中有这样的记载：在船头上把一木片投入海中，然后从船首向船尾快跑，看木片是否同时到达，来测算航速航程。这是计程仪的雏型。

一直到明代还是用这个方法，不过规定更具体些，就是以一天一夜分为十更，用点燃香的枝数来计算时间，把木片投入海中，人从船首到船尾，如果人和木片同时到，计算的更数才标准，如人先到叫不上更，木片先到叫过更。一更是三十公里航程。这样便可算出航速和航程。

据史料记载，清代帆船大多采用流木法（木片测量法）测量船舶海面航速。流木法最早出现在三国时期，是吴国水师测量航速的主流方法。

流木法实际上以木片作为参照物，放置于帆船外舷下，船员与舷侧木片同时齐跑（由船头至船尾）到达，航速为1正更(60里)。如果人至船尾，木片至船中线(为未更)，航速实为30里。木片至船尾，人至船中线(为过更)航速为正更1倍。

流木法拥有计程、测速的双重功能，提高了帆船航运业的运输效率。不过流木法最大的问题是测量技术过于冗长。

我国古代这种计程的方法，和近代航海中扇形计程仪构造很相近似。扇形计程仪也是用一块木板（扇形），不过用和全船等长的游线系住投入海中，然后用沙时计计算时间。沙时计一倒转是十四秒。在游线上有记号，从游线长度算出航速和航程。

我国古代用香枝（也叫香漏），西方近代用沙时计（也叫沙漏），两者实在是异曲同工。

不过，中国也有沙漏，实际上，很多资料出现了矛盾，讲中国古代计程方法时，提到了“沙时计”，却又说中国古代用香枝（香漏），并没有证据表明中国古代只会用一种方式计时，完全可以用几种计时的工具，郑和航海时就用的沙漏计量行程，直到沙漏尽，成为一个计量单位，称为“一更”。每一天船只航行的时间保持在十更。

图 沙漏（玻璃漏）和指南针，据《中山传信录》

西方的“沙漏”来源很奇怪，不得不怀疑是出自于中国，也许通过郑和航海后传播到西方的，但是根据西方一直无法确定经度的情形，西方根本没有能力进行大规模远洋航海，它们只能进行近海岸航行，直到它们掌握确定经度以后，才有实现的可能！

所以，认为是专属于西方的“沙漏”很可能就是中国传播到西方的产物，却被当成是西方“发明”的，实际上应是中国的！

因为即便西方可以进行航海，想要绘制精确的航海图也是很不容易的！当时只有中国有能力远洋航海、测量、绘制等方面的技能。

如果没有航海图，它们也很难随意出海，不然，容易触礁，通过明朝大量军事航海等等科技文化书籍被满清“文字狱”销毁以后，英国居然有《顺风相送》的海道针经的航海书籍，西方传教士应该在明清时期获得了大量中国科技文化书籍才对！这样方便它们在之后进行大规模远洋航海！

而在西方著作中，描述中国甚至整个东亚船只最常用的一个词是“junk”，指的是“中国式平底帆船”。

为什么用这个单词来指代中式帆船呢？可能是源于西方人对“舰”或者“船”中文读音的英文转译，而且很可能源于对四川方言读音的转译。不管如何，好像从1555年开始，英文便这么用这一单词。

讽刺的是，至少在英语中，“junk”的主要含义是“垃圾”，含有贬义。因此用这个单词来指代中式帆船在某种程度上还暗含着认为亚洲船只的技术要低于西方的意味。

实际上，中国船只在许多方面要远远领先于欧洲，比如中式帆船很早就采用了水密舱、平衡舵，以及竹条加强过的帆幕（也就是将竹条呈横向安置在帆幕上，并令其互相平行），这些新技术在很久之后才能在西方船舶上面见到。

图 西汉陶船对比地中海沿岸的古代船

看看这个对比，究竟谁更有航海经验和技术，一目了然。

但是，西方却故意用这种方式来蔑视中国，抬高西方的地位，似乎这样就可以改变历史上真实发生过的事情一样，否认曾经从中国偷盗学习了各种科技文化，否认西方的很多船舶技术都来自于中国。

可是，事实不容否定，事实证明当时它们没有能力发明这些东西，除了中国！