简介
在唐代贵族的生活中,已经普遍地使用银熏球。唐代以前的熏球实物目前还没有发现。据《西京杂记》卷一记载,由西汉末的丁缓首制。它“为机转运四周而炉体常平,可置之被褥”。其结构是,把香炉置一镂空球内,用两个机架将其架起,利用相互垂直的转轴和香炉自重的作用,任凭如何翻动,内中的香炉始终保持平衡状态,而炉中香料亦不会倾倒。
发展
被中香炉的最早记载为西汉司马相如的《美人赋》。1963年在西安沙坡村出土的唐代银质被中香炉,球体外径50毫米,制作精细、镂刻雅致。被中香炉不仅是一种艺术珍品,从机构学的观点看,也是一项重要创造。1987年,在陕西省扶风县法门寺塔基地宫内出土了一大批唐代宫廷稀世珍品,这是我国考古发现史上的一件大事。
在出土的大批金银器中,有两件鎏金双蜂团花纹镂空银薰球,其中一件直径128毫米,是国内现存最大的一枚银薰球。一个铜制的容器,里头放入火炭,置于被中,就成了中国古代用于冬天取暖、薰香的"被中香炉"。奇处就在这铜制容器上:不论香炉在被子里怎么翻滚,香炉四周的环形支架都能保证香炉呈水平放置,丝毫不用担心火炭会倾覆。
物理学原理
物理学知识告诉我们,要使一个具有一定重量的物体不倾斜翻倒,最佳的方法是采用支点悬挂。银薰球就是采用了这种方法,将香盂悬挂在两边各有一个轴孔的内持平环中,当内持平环呈水平位置时,香盂因自身重量,可以前后轻微晃动而不会左右倾斜翻倒。但仅用一个持平环是无法避免香盂向轴向方向倾斜翻倒的。
为解决这一问题,必须在轴向再做一个较大的持平环,将悬挂香盂的内持平环悬挂在外持平环上,并使两环的轴孔正好垂直,轴心线的夹角为90度。这样,内持平环能避免香盂前后方向倾斜;外持平环则能防止香盂(包括内持平环)左右倾斜。盂心随重心作用,始终与地面保持平行,无论薰球怎么转动,盂内的香料都不会撒出,可置于被中或系于袖中。
银薰球的这种结构完全符合现代航空航海中使用的陀螺仪原理。罗盘就是悬挂在一种称为"万向支架"的持平环装置上。这样,无论有多大风浪,船体怎样摆动,也无论在怎样复杂的气流中,飞机如何颠簸,罗盘始终保持水平状态,确保正常工作。
原理应用
在欧洲,最先提出类似设计的,是文艺复兴时期的大画家、科学家达·芬奇(1452-1519),已较我国晚了1000多年。但遗憾的是,这项杰出的创造,在我国仅应用于生活用具。16世纪,意大利人希·卡丹诺制造出陀螺平衡仪并应用于航海上,使它产生了巨大的作用。现代的飞机、导弹和轮船不论怎样急速在空中或海上运动,都能辨认方向,这是由于安装了陀螺仪的缘故。
西汉末(公元1世纪)巧工丁缓的“被中香炉”是世界上已知最早的常平支架,其构造精巧,无论球体香炉如何滚动,其中心位置的半球形炉体都能始终保持水平状态。镂空球内有两个环互相垂直而可灵活转动,炉体可绕三个互相垂直的轴线转动。其原理与现代陀螺仪中的万向支架相同。