法国工艺与科技博物馆:看那些做得一手好装置艺术的科学先驱

风烟寂空

2017-08-01 09:00 来源:“博物馆丨看展览”

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巴黎最美的地铁站Arts et Métiers得名于地铁站旁边的一座博物馆——法国国立工艺与科技博物馆(Musée des Arts et Métiers)。博物馆由修道院改建而成,主体分三层,展品按科学仪器、材料、能源、机械、通讯、建筑、交通分类展示,馆方提供了包括中文在内的8国语言语音讲解器,以“广播剧”的方式进行讲解,并提供了三条不同时长的参观线路和儿童专题线路。
这里所展示的工艺和科技,不仅是一部革新的编年史,也昭示了在巴黎除了艺术、时尚之美,不可或缺的科学、科技与创新之美。

法国巴黎Arts et Métiers地铁站
如果来巴黎,一定要来拜访一下巴黎最美的地铁站,这站的名字Arts et Métiers其实来自于旁边的一座博物馆,法国国立工艺与科技博物馆(Musée des Arts et Métiers)。
法国国立工艺与科技博物馆(Musée des Arts et Métiers)的修道院建筑外观
博物馆建筑物本来是一座修道院,主体分三层,展品按科学仪器、材料、能源、机械、通讯、建筑、交通分类展示。最让人满意的是馆方提供了包括中文在内的8国语言语音讲解器,以“广播剧”的方式进行讲解,并提供了三条不同时长的参观线路和儿童专题线路,设计非常人性化。
法国国立工艺与科技博物馆(Musée des Arts et Métiers)内景
就让我们一起来看看,工艺和科技,一部革新的编年史。
星盘
我们的征途,从星辰大海开始。
星盘是古代天文学家,占星师和航海家用来进行天文测量的一项重要的天文仪器,可以测量斗转星移的变化,甚至可以代替指南针。最早由古代希腊人托勒密设计,他不但是一位希腊化时期的埃及作家,同时也是数学家、天文学家、地理学家、占星家。他的设计后来经由阿拉伯哈里发创立的科学院推广到世界各地。同样也是他,创立了“地心说”天文体系。
数架机械式环形球仪
上图左侧这座精美的天球仪,16世纪出自世界上最伟大的钟表匠,瑞士人约斯特·比尔吉(Jost Burgi)之手,全名为“数架机械式环形球仪”。当时“地心说”是主流思想,所以天球仪的中心是地球,外环标注十二黄道等星象。作为“黑森-卡塞尔领地主”威廉四世定制给送给侄子,神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的礼物,它在设计上体现了罗马帝国对世界的统治。
天球仪
许多伟大的钟表匠都制造过类似的天球仪,有趣的是虽然是代表科学的仪器,还是有人会在上面雕刻十字架,表示宗教至上。同样是“地心说”,最早认为轨道是圆形,但是后来得以修正,变为椭圆形。最终“地心说”在16世纪被哥白尼质疑,逐渐被“日心说”取代。
浑天黄道仪
天球仪在我国也叫“浑天仪”,传说发明者是阆中人落下闳,后又被东汉天文学家张衡所改进。最早有结构记录的天球仪是东晋史官丞南阳孔挺在光初六年,即公元323年所造的两重环铜仪。唐贞观七年,即公元633年,李淳风把两重环改为三重仪,称为一架比较完备的浑天仪,称为“浑天黄道仪”。
四分仪和六分仪
早期航海使用四分仪和六分仪作为航海星盘,测量船舶的位置。有些设计精密的六分仪甚至于可以标识经纬度。
费尔迪南·贝尔图制作的N°1航海钟
瑞士人费尔迪南·贝尔图(Ferdinand Berthoud),当时唯一被法国皇室封为“制表大师“的他,专业研发海事航海钟。他在18世纪中期打造过许多成功的航海钟,尤其是知名的N°6和N°8航海钟,协助法国海军在海事防御上的精准航行,影响了英法两国对海上制霸权的争夺。博物馆展出了他的N°1号作品,他在主要部分采用了玻璃材质,虽然精密,但是在航海过程中会容易损坏,在后期作品中得到改进。
能自动报时的水钟
沙漏、日晷和铜壶滴漏都是古时候的计时器,这些计时器除了能测定时间,有的还能测定月相和星辰的位置。后来根据铜壶滴漏的原理,又设计出了水钟,馆藏的水钟甚至还有自动报时功能,可以说相当精密了。
18世纪晚期著名钟表师安提德·杨威尔(Antide Janvier)发明制的可以显示日时、月时、星时,日期、星座、甚至不同国家时差的多重综合型可报时钟表
现在很多人买表喜欢选购功能强大的多重表盘。18世纪晚期的著名的钟表师安提德·杨威尔(Antide Janvier)已经发明制作出了可以显示日时、月时、星时,日期、星座、甚至不同国家时差的多重综合型可报时钟表。由于他技艺超群,得到了“国王钟表师”头衔,又由于他和法国皇室关系密切,法国大革命时期被关进了监狱。
安提德·杨威尔晚年将自己的很多设计卖给了宝玑
1792年时他的夫人去世,这给不擅理财的他在经济上造成了巨大的麻烦与困难。于是他将自己制作的钟表、机械以及许多的设计卖给了亚伯拉罕-路易·宝玑。没错,就是那个著名的腕表品牌,宝玑Breguet。
谁说法国人数学不好?法国可是出过许多位伟大的数学家,比如帕斯卡(1623-1662)。1642年,19岁的他为了帮身为地方税务官的父亲整理账目,发明了世界上的第一部机械式计算器。虽然只能计算加减法,这个像电话拨号盘一样的机器,操作简单,极大地避免了计算错误。
莱昂博耶发明的乘法计算器
1889年,在法国一个19岁的男孩莱昂博耶(1870-1913),同样为了帮助父亲整理账目,发明了乘法计算器,并且获得了1889年巴黎博览会一等奖。这个男孩后来还发明了“乘法除法表”。长大后他发明了一种无照汽车,并创立了自己的汽车品牌。
“胡椒磨”手摇式科塔计算器
如果你桌前正好有一个手持计算器,在享受它的便捷之时,别忘了感谢一位来自小国列支敦士登的犹太人科特·赫兹塔克(Curt Hertzstark)。他发明了一种被昵称为“胡椒磨”的手摇式科塔计算器(Curta Calculator),可以计算11位数字,是流行于20世纪五六十年代的计算工具,直到20世纪70年代才被袖珍电子计算器所取代。
中国古代的度量衡标准计量器
秦始皇统一六国之后,对后世影响最深的举措之一就是统一度量衡。8世纪几乎统一了西欧的法兰克国王查理大帝,也试图推出了标准计量器。当时作为西方经济中枢的巴黎,国际自由贸易日渐频繁,度量衡混乱的问题严重影响了交易的公平性。于是查理大帝宣布铸造了这组油罐,被视为是后世“千克”的基础。
查理大帝组织铸造的一组油罐被视为是后世“千克”的基础。
那时的法国,城管后面都跟一个背着大柜子的助理,里面装着大大小小的量器,以检测小商贩们是否“偷斤短两”。
中国的砝码
中国的纱称
我国精巧的纱称、砝码和天平也在博物馆里有展出。纺织品自古是我国主要的出口物呀。
《米制公约》下的度量衡原器
到18世纪90年代法国大革命期间,法国才最终统一度量单位,并于1795年4月7日颁布了关于度量衡的法律,正式推出了十进制单位系统——公制。当时1米的定义为“北极到赤道间子午线的四千万分之一”,由此可得十分之一米的立方容量叫1升,1克的定义为“在冰融化时的温度下,体积等于边长为一厘米(1/100米)的立方体的水的绝对重量”。由于克的重量太小,于是制作了重量为一千克的基准原器。1875年,法国根据《米制公约》把维护千克和米定义原器的责任转交给国际组织,经过演变发展,现在被世界上大部分国家认可,称为“国际单位制”。
目前经过科学测量,1米的定义已经变为“1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。而1889年根据米制公约规定制作的国际千克原器,则一直作为标准砝码,现在仍在使用。一千克标准物被保存于一口钟形罩内,存放在国际计量局(位于巴黎附近的塞弗尔)。
马德堡半球
1654年德国马德堡市的市长,著名的物理学家奥托·冯·居里克在神圣罗马帝国的雷根斯堡(今德国雷根斯堡)进行了一项物理学实验,将两个完全密合的半球中的空气抽掉,然后驱马从两侧向外拉,示范了大气压力原理。这就是著名的“马德堡半球实验”。
1659年,罗伯特·波义耳受命制作真空空气泵
虽然奥托·冯·居里克提出了真空并发明了空气泵,但是仍然受到很多质疑。如何证明泵内的空气已经被抽走了呢?1659年,罗伯特·波义耳在受命制作真空空气泵的时候,顶部设计了一个透明罩子,里面放进活着的小鸟,随着机器运作,小鸟死亡,来证明内部空气确实被抽出了。科学的真相有时候略显残忍。
约瑟夫·赖特油画《气泵里的鸟实验》(英国伦敦国家美术馆藏)
1768年德比的约瑟夫·赖特根据这个背景,绘制了一幅布面油画《气泵里的鸟实验》。自1863年,这幅油画一直藏于英国伦敦的国家美术馆,且被认为是英国艺术的杰作之一。
1862年,傅科利用光的反射测量光速的装置
法国物理学家让·伯纳德·莱昂·傅科(Jean Bernard Léon Foucault)是最早测量到光速的人。1862年他用鼓风机控制镜子匀速转动,利用光的反射,测定出光速为每秒298,000千米,与精确值差仅0.6%。
傅科摆
傅科最出名的成就是证明了地球的自转。1851年傅科在巴黎先贤祠悬挂一枚很长的重摆,藉以显示地球的自转,此举吸引了许多观众,这是首次动力学地证明地球的自转。现在这个“傅科摆”的原型复制品也收藏在这座国立工艺技术博物馆的小教堂里。
拉瓦锡的化学实验室
在博物馆里,复原保存了拉瓦锡的化学实验室。安托万-洛朗·德·拉瓦锡(Antoine-Laurent de Lavoisier)是法国贵族,同样也是著名的化学家和生物学家,被尊为“近代化学之父”。他首先提出了“元素”的定义,并按照这定义,于1789年发表第一个现代化学元素列表。他倡导并改进定量分析方法并用其验证了质量守恒定律。
化学家安托万-洛朗·德·拉瓦锡大理石胸像
他预测了硅的存在,更重要的是,他发现了水的成分,给出了氧与氢的命名,并创立了氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。但是不幸的是,因为他的本职是一位税务官,在法国大革命期间,被定罪并送上了断头台处死。虽然后来被平反,但是正如拉格朗日曾惋惜的那样,“他们只一瞬间就砍下了这颗头,但再过一百年也找不到像他那样杰出的脑袋。”
18世纪的织袜机
18世纪欧洲开始了几次工业革命,传统的手工业生产逐渐被大机器取代。其中冲击比较大的就是纺织业。由于机械取代了大量的劳动力,许多工人因此失业,引发了人与机器的第一次冲突。这台织袜机被认为是18世纪纺织业最复杂的发明,目前现代织袜机的大部分工艺还是源自于此。
瓦特蒸汽机
在英国人瓦特改良蒸汽机之前,法国物理学家丹尼斯·巴本(Denis Papin)在1679年发明了高压锅,这是第一台蒸汽机的工作模型,为了提高安全性,一年后他发明了安全阀。活塞是他的另一个重要发明。把蒸汽和冷水隔开,减少了能量浪费。
巴本蒸汽机
但是巴本并未热心建造蒸汽机,他的设计仅仅停留在试验阶段。不过他启发了后来的汤玛斯·纽科门(Thomas Newcomen)。纽科门所设计的蒸汽机,成为瓦特蒸汽机诞生之前最为成功的蒸汽机。
爱迪生的活动电影放映机
现在我们说电影和电影放映机的发明人是法国里昂的卢米埃尔兄弟。实际上他们的放映机是改造自美国大发明家托马斯·爱迪生的活动电影放映机,就是我们中国人称的“西洋镜”。
卢米埃尔兄弟的放映机
1895年12月28日,法国巴黎卡普辛大道14号大咖啡馆的地下室展开了“活动影戏”,放映了包括《离开工厂》、《火车进站》、《水浇园丁》《婴儿喝汤》等电影,自此电影走入了人们的生活。
高蒙公司的电影外设声音装置
法国的电影自诞生起一直走在世界的前列。1900年第一部有声电影在巴黎上映。高蒙公司利用一系列外设声音装置,让电影不再沉默。10年后爱迪生发明了同步声音技术,同步有声电影正式进行商业推广。
最初为路灯供煤油的装置
“浪漫之都”巴黎还被称为“灯光之城”,因为它是全世界最早全面普及人工照明的城市。“太阳王”路易十四时正式颁布了城市道路照明法令。
历代巴黎路灯
在爱迪生发明电灯以前,路灯是靠煤油供燃的,现在的巴黎仍然保留着一些这样的路灯,只是把其中的煤油管道拆除,换上了电线。
吹风-吸尘二合一机
20世纪开始,随着用电的普及,小家电走进了千家万户,很多公司和发明家都致力于小家电开发以方便人们的日常生活。当然也有很多奇葩的设计,比如吹风-吸尘二合一机。这个脑洞倒也惊奇,就是好奇用它吹头发会不会吹满脸灰……
第一部电话
过去出门的时候爸妈会提醒检查“钥匙手机钱包”,这两年回国发现出门只要记得“手机手机手机”就行了(重要的事情说三遍)。大家都知道手机的“前辈”电话是加拿大人贝尔发明的,但是没想到第一部电话长这样……
SIM卡及历代移动电话
其实法国人在1990年代初设计出了城市移动电话Bi-Bop,但是很可惜的是功率太低,只能在固定的发射器周围使用,并且错过了介入GSM“全球移动通讯”网络,最终没能得到推广。
许多对后世有深远影响力的科技发明都是法国人先进行的,但是又往往浅尝辄止,止步于震惊世界的前一步,想想原因,大概是取得阶段性胜利后他们就去喝咖啡或者vacance(度假)了……
蝙蝠提供了早期飞行器设计的灵感
人类永远有一个飞翔的梦。19世纪法国电器和机械方面的专家克莱门特·阿德尔(Clement Ader)花了相当长的一段时间研究飞行。他的第一架飞行机器,名为“风神”(Eole),以一台自己发明的功率为15千瓦的轻型蒸汽机为动力,用酒精作燃料。在1890年10月9日试飞的时候,“风神”离地20厘米高,飞出50米远,只能算一次“大跳”。1892年阿德尔用改进的二号机飞出了几百米的距离,仍然没有被外界承认,不过引起了法国军方的兴趣,出资委托他研制一架更大的飞机,这就是Avion III。
Avion III
Avion III的外形就像一只巨大的蝙蝠,与“风神”基本一致,仍然采用木制骨架和亚麻蒙布做成的“蝙蝠翼”,翼展加宽到15.6米,放大的螺旋桨叶片沿用羽毛形状,机身后面加上了一片方向舵,操作机构也做了简化改进。为了能够满足搭载两名乘员和75千克炸弹的要求,阿德尔在飞机上安装了两台功率各为22千瓦的蒸汽机,驱动左右两具旋转方向相反的4叶螺旋桨。
莱特兄弟的飞机
可惜,在1897年10月12日的试飞开始没多久就砰然坠地,严重受损,短期内无法复飞,军方失望地宣布撤资。由于资金苦难,技术上又无法取得突破,6年后就被莱特兄弟超越了。
“布莱里奥11号”(Blériot XI)飞行器
在博物馆相连的小教堂内,还陈列着三架飞机。其中两架属于法国人路易·布莱里奥(Louis Blériot),他是法国的发明家、飞机工程师、飞行家,1909年成功完成人类首次驾驶重于空气的飞行器飞越英吉利海峡。这架“布莱里奥11号”(Blériot XI)就是那架载入史册的飞行器,是他亲自研制的。这种古老的外型,就像童话《小王子》里描述的一样。
古斯塔夫·埃菲尔设计的自由女神像
很多人都不知道,美国著名的自由女神像,其实是法国人民送给他们庆祝独立战争胜利的礼物,并且由美法两国共同建造。法国负责其头部和手臂,在后期得到了法国创新设计师兼建筑商古斯塔夫·埃菲尔(Gustave Eiffel)的帮助。
古斯塔夫·埃菲尔设计的自由女神像
1885年6月17日,法国汽船“伊泽尔号”(Isère)带着自由女神像安然抵达纽约港。1886年10月28日自由女神像正式落成。自由女神像从地基到火炬尖共93米,1984年,联合国教科文组织将自由女神像列为世界遗产,称这座塑像是“人类精神的杰作”,“鼓励思考、辩论和抗争,成为自由、和平、人权、废除奴隶制,以及民主和机遇强而有力的象征。”
埃菲尔铁塔
在巴黎的市内,另一座象征着机械文明、在巴黎任何角落都能望见的巨塔也跟古斯塔夫·埃菲尔有关,那就是埃菲尔铁塔。这座300多米高的铁娘子是为1900年巴黎世界博览会的献礼之作,自1889年起矗立在塞纳河边的战神广场,是世界上最多人付费参观的名胜古迹。她由18038个钢铁结构组成,重一万吨,形态与黄金比例完美吻合,绝对的“铁骨柔情”。
她就是巴黎这座城市的精神体现。在赞美这座城市的艺术、时尚之美的同时,不要忘了,美与科学科技、创新精神同在。
【博物馆信息】 
法国国立工艺与科技博物馆(Musée des Arts et Métiers)
开放时间:10:00-18:00(周二、周三)、10:00-21:30(周四)、10:00-18:00(周五到周日)
闭馆:每周一和每年5月1日、12月25日
票价:全票8欧元,年票22欧元,学生优惠票5.5欧元,18岁以下或25岁以下的欧盟学生免费。
其他减免信息详见其官方网站:http://www.arts-et-metiers.net/

本文原题为《法国国立工艺与科技博物馆:美与科学科技、创新精神同在》,转载自法国博物馆联盟合作微信号“博物馆|看展览”。
责任编辑:韩少华澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 法国,巴黎,科技馆

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