走馬燈與燃氣渦輪原理關(guān)系示意圖
長城、火藥、弓弩、孔明燈……在張藝謀新片《長城》運用的這些“中國元素”中，“孔明燈”給觀眾印象深刻。從史料來看，孔明燈與走馬燈、蟠螭燈一樣，都是中國人最早發(fā)明的“高科技燈”……
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孔明燈--
“擲燭騰空穩(wěn)，推球滾地輕”
高科技原理：利用熱浮力飛揚于空中
說到“孔明燈”,可能很多人會以為是三國時諸葛亮發(fā)明的，其實至今沒有發(fā)現(xiàn)諸葛亮發(fā)明孔明燈的史料。從字面來理解，“孔明”二字也非由其字而來，而是因為這種燈的透光和使用方式特別，四周要圍擋起來，從孔洞泄光。
孔明燈古稱“飏燈”,因為升揚在空中又稱“天燈”;燃料后來多用松脂，也叫“松脂燈”.早期多用于夜間軍事活動傳遞信息，又是“信號燈”.在現(xiàn)代，人們則把這種燈視為“許愿燈”,多用其來祈愿。
孔明燈是中國古代的重要發(fā)明之一，具體是何人何時發(fā)明的，目前很難說清楚。如果從孔明燈原理的發(fā)現(xiàn)上來說，早在秦漢時已可以做出孔明燈。據(jù)《太平御覽·羽族部十五·鳥卵》引《淮南萬畢術(shù)》：“艾火令雞子飛。”這句話的意思是，將燃燒的艾火放進雞蛋殼里，可以讓雞蛋殼飛起來。東漢高誘就此作了進一步解釋：“取雞子，去其汁，燃艾火，內(nèi)空卵中，疾風(fēng)因舉之，飛。”
雞蛋殼為什么能飛？現(xiàn)代熱學(xué)的解釋是：受熱氣體膨脹向下排出，推動物體上升，孔明燈就是利用了熱動力中的浮升力（一說反沖力）。這對現(xiàn)代人來說很簡單，現(xiàn)代載人“熱氣球”就是這一原理。但2000多年前的古人并不清楚其中的熱學(xué)原理，稱之為“術(shù)”.在古代，“雞子飛”術(shù)一直作為一種秘術(shù)流行，如北宋蘇軾《物類相感志》 便記載了一種“雞子飛”新玩法： “雞子開小竅，去黃白了，入露水，又以油紙糊了，日中曬之，可以開起，離地三四尺。”
《淮南萬畢術(shù)》由西漢時淮南王劉安主編，可見西漢時人們已知道了“孔明燈原理”.但當時是否真的出現(xiàn)了孔明燈？目前并無明確記載，也沒有考古發(fā)現(xiàn)。但從當時做孔明燈必須的材料--紙、固體照明燃料（蠟）均已出現(xiàn)的情況來分析，不能排除在漢朝已出現(xiàn)孔明燈的可能。后來三國時期的蜀國丞相諸葛亮是否利用孔明燈從事軍事活動，其可能性也不能排除。
孔明燈發(fā)明以后，最早并非民用，而是軍用。唐宋時已被成熟運用到軍事領(lǐng)域，一直到晚清，孔明燈都是指揮作戰(zhàn)和傳遞情報的重要工具。如明將戚繼光，便用孔明燈（燈籠）來指揮抗倭，其《紀效新書》記載：“夜營應(yīng)備中軍大將旗鼓，上各黃油紙、鐵絲燈一盞，俱粗四寸、長一尺五寸；五方旗十面，十盞……”除黃色燈，還有白、藍、黑、紅等顏色，可組合出不同的指揮信號，“為莫測之巧也”,敵人根本搞不清楚什么意思。
由于造紙術(shù)的進一步發(fā)現(xiàn)，人們開始使用蠟紙來制作孔明燈，這種紙可阻燃、防雨淋，還聚氣。詩人陸游《燈籠》即稱：“燈籠一樣薄蠟紙，瑩如云母含清光。”古代孔明燈的制作方法與現(xiàn)代差不多，一般是用竹篾扎成一個球形燈架，上方不留出口，糊上紙勿令漏氣。燈下點燃松脂，燈內(nèi)充滿熱空氣，即可冉冉升空。南宋詩人范成大有一年看到蘇州（吳中）人在元宵節(jié)放孔明燈的情況，遂在《上元紀吳中節(jié)物俳諧體三十二韻》詩中寫道：“擲燭騰空穩(wěn)，推球滾地輕。”
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走馬燈--
“映光魚隱見，轉(zhuǎn)影騎縱橫”
高科技原理：利用熱對流作用帶動葉輪旋轉(zhuǎn)
走馬燈與孔明燈，都利用了熱學(xué)原理，不同之處是，孔明燈是往上升騰，走馬燈是在地上旋轉(zhuǎn)。走馬燈利用熱對流作用，通過下部熱空氣上升，帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，與現(xiàn)代燃氣輪機是一個原理。
宋吳潛《走馬燈賡張樞副韻》一詩描述道：“半勺蘭膏暖焰生，恍疑赤壁夜鏖兵。騎乘猛燎奔馳疾，人運長槍轉(zhuǎn)戰(zhàn)輕。旗影靜移云母帳，劍铓微掣水晶營。何人幻此圓機妙，獨向元宵策美名。”元朝謝宗可也有同樣的走馬燈詩：“飆輪擁騎駕炎精，飛繞人間不夜城，風(fēng)鬣追星來有影，霜蹄逐電去無聲。”
宋人似乎更喜歡“走馬燈”,南宋詩人范成大詩中寫的“映光魚隱見，轉(zhuǎn)影騎縱橫。”即是一種走馬燈。民間傳孔明燈是諸葛亮發(fā)明的，走馬燈也與一個古代名人有關(guān)，他就是北宋名相王安石。
傳王安石當年到汴京趕考，路過京郊一個叫馬家鎮(zhèn)的地方時，見一大戶人家懸聯(lián)招婿，門前高懸一只走馬燈，上有一聯(lián)：“走馬燈，燈走馬，燈熄馬停步。”只要能對出下聯(lián)，即招為東床。王安石急于趕考，一時未能對出?？紙錾贤醢彩涣祟^卷，主考官有意試一下其才，遂出了一聯(lián)：“飛虎旗，旗飛虎，旗卷虎身藏”.王安石想到馬家鎮(zhèn)招婿聯(lián)，隨口對出。王安石中榜后榮歸故里，經(jīng)過馬家鎮(zhèn)時見那聯(lián)還在應(yīng)征，遂用主考官的“飛虎旗”聯(lián)應(yīng)對，抱得美人歸。顯然，王安石與走馬燈的故事無從查證，但結(jié)合當時人所留下的詩文來看，宋朝人玩走馬燈確實是不爭的事實。而且，與火藥一樣，走馬燈也是在宋朝時傳入了西亞。
宋朝走馬燈以“蘇燈”的品質(zhì)、造型最佳，外形多為宮燈狀，內(nèi)以剪紙粘一轉(zhuǎn)輪，將繪好的圖案粘貼其上。燃燈以后，熱氣上熏，紙輪便轉(zhuǎn)了起來，燈屏上預(yù)先畫好的人、馬、物便動了起來，出現(xiàn)人馬追逐、移步換景的奇效，即所謂“走馬”.
已故中國科學(xué)院院士、機械學(xué)家劉仙洲曾仿制出古代的走馬燈：在半透明的紙糊的燈籠里面，豎立一條可旋轉(zhuǎn)的立軸；立軸上部橫裝一個葉輪，立軸中部橫裝幾根細鐵絲，每根鐵絲的兩端粘上厚紙剪成的人馬形象，點燃里面的燈燭后，即開始走馬，黑影不斷地旋轉(zhuǎn)。
到清朝時，走馬燈工藝已完全民間化，普通藝人都會做。清富察敦崇《燕京歲時記》“走馬燈”條是這樣說的：“走馬燈者，剪紙為輪，以燭噓之，則車馳馬驟，團團不休，燭滅則頓止矣。”
3
蟠螭燈--
“蟠螭，以口銜燈，
燈燃鱗甲皆動”
高科技原理：利用熱動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)
宋朝時，各地逢年過節(jié)舉行的燈節(jié)總少不了走馬燈，但宋人多將走馬燈叫“馬騎燈”.南宋周密《武林舊事》“燈品”記載：有一種燈，“有五色蠟紙，菩提葉，若沙戲影燈，馬騎、人物旋轉(zhuǎn)如飛。”宋朝時走馬燈有多種圖案，制作材料也極為豐富，因此叫法也不少：有“無骨燈”、“珠子燈”、“羊皮燈”等。其中“無骨燈”最獨特：“其法用絹囊貯粟為胎，因之燒綴，及成去粟，則混然玻璃球也。景物奇巧，前無其比；又為大屏，灌水轉(zhuǎn)機，百物活動。”
有人認為走馬燈是宋朝出現(xiàn)的，這是一種誤會。唐代時這種原理的燈就已出現(xiàn)，唐代稱其為“影燈”.唐馮贄 《云仙雜記》引《影燈記》：“洛陽人家，上元以影燈多者為上，其相勝之辭曰‘千影萬影'.”
影燈是通用名稱，唐朝最有名的影燈有“黃龍吐水”燈、“轉(zhuǎn)鷺燈”、“仙音燭”等。唐太宗李世民《詠燭詩》中稱：“九龍翻焰轉(zhuǎn)，四照迎花生。”皇宮里的影像不再用馬圖案，而是流行用龍作裝飾，技術(shù)含量很高，可以讓九龍翻轉(zhuǎn)。唐朝皇家舉行大型宴會時，各種造型的走馬燈光彩奪目，故稱“臨光宴”.
這種可動的燈不僅有影像，有的還有聲響。宋陶谷《清異錄·器具門》中提到的“仙音燭”,就是一種能夠奏出音樂的燈具：“其狀如高層露臺，雜寶為之，花鳥皆玲瓏。臺上安燭，既燃點，則玲瓏者皆動，丁當清妙。燭盡絕響，莫測其理。”唐懿宗李漼的愛女同昌公主去世后，他曾把這燈賜給長安的安國寺，用于給同昌公主祈求冥福。
那么，走馬燈是唐朝人的發(fā)明嗎？也不是，在秦漢時就有利用熱氣流作動力、以渦輪裝置帶動燈上畫面轉(zhuǎn)動的燈了。當年，漢高祖劉邦打進秦都咸陽，在秦宮中便曾看到一種圖案可動的燈。《西京雜記》記載：“高祖初入咸陽宮，周行府庫，金玉珍寶，不可稱言。尤異者，有青玉五枝燈，高七尺五寸，作蟠螭，以口銜燈，燈燃鱗甲皆動，煥炳若列星而盈室焉。”
這種“蟠螭燈”,從工藝上看，比唐朝的“轉(zhuǎn)鷺燈”、宋朝的“馬騎燈”還要精致，是中國最早的高科技燈具之一。據(jù)《西京雜記》，長安一位叫丁緩的工藝大師能造“九層博山爐”,這是一種熏爐上飾層層山巒，山巒中藏有種種奇禽怪獸，當爐內(nèi)點燃薰香，爐上的鳥獸就圍繞山巒轉(zhuǎn)動起來，出出沒沒……此熏爐與走馬燈雖非一物，但原理完全一樣，都是利用熱動力驅(qū)動的，可見西漢時制作走馬燈的水平已經(jīng)很高！
