我们昨天讲到了阿基米德的贡献［链接在这里：http://www.weibo.com/p/1001603807800852624986］，今天在介绍六种简单机械中最后的一种－－螺杆时，还需要提到这位伟大的科学先行者。

螺杆的作用有两个，第一是将圆周运动变成直线运动，第二个是利用圆周运动轨迹长度远远大于螺杆螺距的特点，用很轻的旋转力，产生一个很大的直线力，因此在很多机械中都要使用螺杆。有记载的，最早使用螺杆于工具制造的人还是阿基米德。在阿基米德时代，文化的中心已经从雅典和叙拉古转移到埃及的亚历山大。和很多学者一样，阿基米德在亚历山大学习过，在这期间他看到埃及的农民灌溉很辛苦，便发明了阿基米德式螺旋抽水机（Archimedes Screw Pump），今天在埃及仍有使用。这是人类最早利用螺杆的原理发明的工具［如下图］

图2.10.1 阿基米德发明的灌溉工具 

到了古罗马时，螺杆的原理被广泛地使用，下图是他们发明的榨油机。

图2.10.2 古罗马榨橄榄油的机械，使用了螺杆的原理

利用螺杆原理发明的一个非常常见的物件就是我们今天使用的螺钉，虽然早在公元前一世纪古希腊人就使用螺钉了，但是螺钉的制造却非常困难，因为需要手工挫出螺纹。直到1770才由英国工匠Jesse Ramsden (1735-1800) 发明了自动滚出螺纹的机器，从此人类可以非常便宜地，大批量制造螺钉了。在欧洲鉴定一个古董家具和后来仿品的方法之一，就是看看使用的螺钉是手工挫出来的，还是机器轮出来的。

图 2.10.3 早期制作螺钉的器械

和螺杆原理有点联系的简单机械原理还包括齿轮原理。齿轮的具体发明人无史可考，虽然有人认为中国人是最早发明齿轮的人，但是从文献记载和实物来看，似乎古希腊人更早。亚里士多德（公元前4世纪）被认为是第一个系统论述齿轮原理的人，而阿基米德不仅对齿轮和蜗轮有详尽的论述，他阿基米德发明了用一个蜗轮和九个齿轮传动的机构，使少数几个奴隶就将大船推下海中。今天留下来最早使用齿轮的实物是古印度的棉核摘除机（现收藏于柏林博物馆），而中国最早使用齿轮的是三国时期（公元3世纪）著名的发明家马均。

早期齿轮并没有齿形和齿距的规格要求，因此往往不能连续转动。为了解决这一问题，齿形发展为今天的弧形，并通过减小齿距使被动轮获得连续转动，这使得钟表的发明成为了可能。

图 2.10.3 直齿轮

早期的齿轮都是今天所谓的直齿轮［如上图］，运动智能水平传递。直到1835，才由英国发明家Whitworth发明了斜齿轮，也就是说两个咬合的齿轮，呈一个角度［图2.10.4］，这样就可以将运动垂直传递，后来德国人改进了斜齿轮，使得运动可以按照任何角度传递，斜齿轮的发明使得机器和仪器的制造有了很大的发展。我们从不同年代的发明来自于哪个国家和地区，就可以看出在不同时期，文明中心的迁移。在讲述早期文明时，我们提到的最多的是美索不达米亚和古埃及，后来是地中海的古希腊、古罗马和中国，再后来就是西欧和美国。