中世纪城镇与贸易的技术

随着欧洲人越来越多地参与这一新兴全球经济，他们获得了其他文化中开发的一系列技术，并证明了他们擅长将这些技术适应于自身特定需求。

中世纪城镇居民需要的技术与乡村农民截然不同，而且当各种工具出现时，他们会迫不及待地加以采用。

作者：Hans Peter Broedel博士

研究生导师，历史学副教授

北达科他大学

在天气普遍良好和可耕地迅速开垦的共同作用下，新的耕作模式提高了农作物产量，导致人口增长。在中世纪盛期，欧洲人口翻了一番，从大约3700万增加到7400万，其中大部分增长集中在北部和西部：现代英国、法国、荷兰和德国。[1] 最具生产力的中世纪庄园是最专业化的；它们最密集地种植最有生产力的作物。然而，这些庄园必须交易他们无法自给自足的一切，并需要市场来出售他们的剩余产品。他们需要城镇。

因此，尽管在公元1000年之前欧洲只有29个城镇的人口超过5000人，但到1200年，这一数字增加到了127个。[2] 城镇创造了财富：它们生产布料、工具、玻璃和金属制品、家具以及奢侈品；它们为谷物、水果和动物的销售提供市场；它们还容纳了屠夫、酿酒师和各种专家。

城镇居民需要的技术与乡村农民截然不同，而且当各种工具出现时，他们会迫不及待地加以采用。这种情况比中世纪早期更为频繁，因为欧洲城镇和贸易的增长是人口、农业产量和贸易普遍增长的一部分，这种增长从宋朝中国一直延伸到西非。[3] 随着欧洲人越来越多地参与这一新兴全球经济，他们获得了其他文化中开发的一系列技术，并证明了他们擅长将这些技术适应于自身特定需求。对未来特别重要的一个发展是努力用替代动力源取代人力和动物劳力，这种趋势在磨坊的普及中尤为明显。

磨坊从技术上讲是用于研磨或切割的机器，但当我们谈论中世纪磨坊时，我们通常更广泛地指的是将人力、动物、风或水的劳作转化为旋转动力的机器，最常见的是用于研磨谷物，但也用于许多其他目的。大多数中世纪的河流和溪流至少有几座磨坊，在某些地方它们极为常见。建造磨坊的原因很常见：它们有利可图。作为一项无可否认的重大资本投资的回报，磨坊主可以利用一种基本上免费的资源，而不是依赖于需要喂养，或者更糟的是，需要支付报酬的动力源。领主们特别喜欢水磨坊，因为领主们可以要求他们的佃户付费使用它们；那些被发现非法在家中研磨自己谷物的农民可能会被处以重罚。[4]

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当然，水磨坊已经使用了数个世纪，但日益增长的财富促进了它们的传播；更令人惊叹的是同时努力在其他行业使用水力。一个关键的促成发明是凸轮，这是一种形状不规则的轮子或圆柱体，当安装在轴上时，可以将旋转运动转换为直线运动，反之亦然。凸轮轴在东方和古代世界是已知的并且被使用，但欧洲人是从罗马人那里继承了它们，还是在亚洲遇到了它们，目前尚不清楚，但到了公元1000年，欧洲人正在将它们适应现有的磨坊技术，以驱动锻造铁和将羊毛捶打成布的锤子。很快，它们也被用于制造纸张、锯木头和石头，以及鞣制动物皮革。[5] 专注于中世纪技术的历史学家亚当·罗伯特·卢卡斯确定，中世纪磨坊被用于生产至少十七种不同的产品，范围从麦芽谷物到金属再到鸦片。[6]

然而，需要注意的是，就像重型犁和马颈圈一样，水磨坊也只是相互关联的“技术综合体”的一部分。建造高效的上流式水磨坊需要一系列相关技能：必须将水引入磨坊池，然后通过闸门释放到向下流动的磨坊水道中，使水流从水轮顶部倾泻而下，提供旋转动力。

上流式水轮

欧洲人在排水沼泽和湿地以获取可耕地的过程中首次发展了必要的水利专业知识。因此，最好的水利工程师可能是荷兰人。然而，具有讽刺意味的是，荷兰不仅以沼泽闻名，而且以平坦著称，适合建造磨坊的溪流寥寥无几。然而，到了12世纪初，有人想出了利用风能作为替代动力源的主意，从而解决了缺乏水力的问题。和水磨坊一样，风磨坊在世界各地已经被使用了数个世纪，但欧洲风磨坊再次以独特的方式将现有技术适应于当地条件。

欧洲风磨坊体积庞大，装有巨大的垂直安装的风帆，并安装在柱子或旋转顶盖上，使装置能够旋转到盛行风向。最初的风磨坊用于研磨谷物，但它们很快被用于抽水和排水。到了中世纪末期，风磨坊在整个北欧被广泛用于排水、造纸、磨玉米、转动锯片等。[7]

所有这些活动可能会给人一种“中世纪工业革命”的错误印象。[8] 然而，现实要复杂得多。尽管在某些地方，欧洲人热情地采用新技术，并以创新和有时令人惊叹的方式加以部署，但大多数人并没有这样做，或者只是偶尔为之。问题是，要在大规模盈利的情况下部署磨坊技术，需要一套不寻常的条件：磨坊价格昂贵，因此需要大量资本，还需要有建造、操作和维护磨坊的专家。一旦建成，磨坊需要大量的原材料——谷物、木材、石头或任何其他东西——来加工，它们还需要有市场，以便其产品能够以盈利的方式销售。当然，它们还需要稳定可靠的风力和水源。这些条件在法国的一些河谷、意大利北部和低地国家的部分地区存在，但在其他地方很少见。正如卢卡斯所指出的，证据表明，“中世纪欧洲从事工业磨坊的地区似乎是技术创新的地理口袋，存在于更广泛的技术渐进主义环境中。”[9] 这不应被视为对中世纪欧洲人的侮辱，而应提醒我们，在思考历史变革时，要谨慎使用革命和突破这样的词汇：变革有时确实是“革命性的”，但更常见的是渐进的。

第二种对未来产生重大影响的技术涉及计时，奇怪的是，它的故事和水磨坊一样，始于水利工程。当然，人类对时间的兴趣由来已久，但中世纪的神职人员对这个问题特别着迷。首先，基督教历法异常复杂，因为要计算复活节的日期，你必须将阴历的希伯来历法与阳历的儒略历法相协调。这一直是无尽的争议之源，如此复杂，以至于从未让每个人都满意，这就是为什么直到今天，东正教和西方基督教仍在不同日期庆祝复活节。其次，本笃会修士的职责根据一天中的时间进行调整，这些时间由钟声宣布（我们的英语单词“clock”来自拉丁语“clocca”，意为“钟”）。出于这些原因，神职人员对计时非常感兴趣。日晷是一个选择，但在阴天没有太大用处，而仅仅通过观察太阳来追踪时间也存在同样的问题。因此，至少在10世纪，一些修道院开始使用水钟来追踪一天中的时间。[10]

水钟，也称为漏壶（水贼），自古以来就被使用，中世纪的欧洲人可以在罗马军事工程师马库斯·维特鲁威乌斯（活跃于公元前25年）的《建筑十书》（论建筑）中找到对其操作的详细描述。[11] 在这种时钟中，水以受控的速率从水源流入水箱。随着水位上升，它会抬起一个浮标，这种运动可以用来转动时钟表盘的指针或释放重物敲响钟声。巴格达的阿拔斯王朝哈里发哈伦·阿尔·拉希德曾送给查理曼一个非常复杂而优雅的漏壶，上面有十二个机械骑士，每到整点就会骑出来。[12] 我们可以想象，法兰克国王印象深刻，但这些早期闹钟的简单版本似乎是相当常见的修道院便利设施。[13] 然而，水钟也有明显的缺点：它们不准确且难以调整；在夏天，水箱中的水会蒸发，而在冬天，水会冻结。

然而，第一个机械钟几乎肯定不是为了报时而发明的，而是为了做更复杂的事情，即模拟恒星和行星的运动。在数字时代，这听起来可能有些奇怪，因为所有传统的模拟时钟本质上都是模拟太阳在天空中移动路径的装置。然而，自古以来，天文学家和钟表工程师（“钟表学”是研究时间的学科）一直在发明装置来模拟更复杂的天体关系。伊斯兰学者在这方面特别擅长，因为他们的阴历复杂，需要确定纬度以找到麦加的方向和晨祷的时间。出于类似的原因，欧洲神职人员对天体运动感兴趣，并热切地从穆斯林文本和范例中学习一切。星盘，一种用于确定恒星和行星位置并计算时间和纬度的装置，几乎可以肯定是从穆斯林西班牙传入中世纪欧洲的。[15]

一个14世纪晚期的法国星盘。

使用该装置时，你需要沿着直边瞄准天空中的星星，测量其高于地平线的角度，然后在“网状”（表盘上方的活动表盘）上找到星星的位置。在基板上刻有表示方位和高度的同心圆，形成天空的立体投影。当你旋转“网状”表盘，直到星星与其在天空中的位置对齐时，你可以从装置边缘的刻度上读取时间。

然而，在许多类似的情况下，欧洲人将这种继承来的专业知识以新的方式应用于他们自己的问题，就像凸轮轴使他们能够为磨坊设计新用途一样，擒纵器成为机械钟的关键技术组成部分。

擒纵器是一种限制另一个齿轮或轴的旋转的齿轮，使其只能以某些明确定义的增量移动；有时摆钟调节旋转速度，但也有许多替代方案。在所有情况下，这意味着可以使用悬挂在绕轴缠绕的绳索上的悬挂重物来驱动机械钟，也可以使用发条弹簧。第一个擒纵器的发明者是个谜，但大约在13世纪末，欧洲开始出现可能使用它们的时钟记录。

然后在14世纪，一位英国修士，沃林福德的理查德，详细描述了他极其复杂的天文钟：他的钟不仅报时，还模拟了太阳和月亮的运动，它预测日食和月食，并计算涨潮和落潮的时间。[16]

修道院院长沃林福德的理查德在这里自豪地向他的修道院展示他的天文钟。

这是一个真正的工程奇迹，需要通过精心制作的齿轮的定时交叉来机械地执行极其复杂的计算。它也说明了在历史上，有时一个非常复杂的发明会先于一个简单的发明出现。因为，尽管天文钟对教会及其学者具有极大的价值和吸引力，但主要用于报时的更简单的机械钟几乎立即在欧洲城镇和城市中涌现出来。

一个15世纪早期的天文钟，来自布拉格的城镇广场。一个代表死亡的机械骷髅敲响小时，这为了解中世纪的情感提供了一个很好的视角。

到14世纪中期，帕多瓦城市时钟已经开始从中午和午夜开始计时，就像我们现在所做的那样。[17]

钟声的规律敲响使得人们，或者也许更好地说，要求人们使用时间来安排他们的生活。现在，你第一次可以在一点钟约定共进午餐，并合理地期望你的伙伴准时到达。现在，工作日将运行十个或十二个小时，无论一年中的什么时间。也许更重要的是，时钟的传播使时间变得公开和世俗化，不再受教会控制。在后来的岁月里，这种对世俗时间的理解将在科学、商业和城市社会的发展中发挥关键作用。[18]

注释

1. 摩尔，30；凯·斯洛卡姆，《中世纪文明》（加利福尼亚州贝尔蒙特：托马斯·沃德斯沃斯，2005），136。

2. 摩尔，31。

3. 威廉·汤普森，《全球政治经济的兴起》（伦敦：劳特利奇，2000）。

4. 让·吉姆佩尔，《中世纪机器：中世纪的工业革命》（纽约：企鹅图书，1977），12-15。

5. 弗朗西斯·吉斯和约瑟夫·吉斯，《大教堂、锻铁炉和水车：中世纪的技术与发明》（纽约：哈珀柯林斯，1994），115-117；阿诺德·佩西，《迷宫中的巧思：技术发展的思想与理想主义》，第2版（马萨诸塞州剑桥：麻省理工学院出版社，1992），12。

6. 亚当·罗伯特·卢卡斯，“古代和中世纪世界的工业磨坊：对中世纪欧洲工业革命的证据调查”，《技术与文化》46.1（2005）：1-30；14。

7. 迪耶，299；迈克尔·派，《世界边缘：北海的文化史和欧洲的转型》（纽约：佩加斯斯图书，2015），258-260。

8. 琳恩·怀特，《中世纪技术与社会变革》（伦敦：1968），89；吉姆佩尔更有力地表达了这一论点：《中世纪机器：中世纪的工业革命》。

9. 卢卡斯，29。

10. 这一段和接下来的段落深受约翰·诺斯的精彩书籍的启发，《上帝的钟表匠：沃林福德的理查德和时间的发明》（伦敦：连续出版社，2005）。

11. 诺斯，151。

12. E.A.特鲁特，《中世纪机器人：机制、魔法、自然和艺术》（宾夕法尼亚州费城：宾夕法尼亚大学出版社，2015），21。

13. 诺斯，148

14. 佩西，35-43

15. 詹姆斯·汉南，《科学的起源：基督教中世纪如何启动科学革命》（华盛顿特区：雷格纳里，2011），21

16. 诺斯，201-218。

17. 吉姆佩尔，164。

18. 雅克·勒高夫在《时间、工作和中世纪文化》中探讨了这一观点，亚瑟·戈德哈默翻译（芝加哥：芝加哥大学出版社，1982），29-42。

《应用科学与技术史》首次发布