人们在水上行船,常常要跟风打交道。风大浪急,可能会翻船,从船尾方向刮来的风,会使划行省力,并且加快航行的速度。可是顶风行船,不但费力,而且速度也慢。风对行船有弊也有利,能否利用风的有利方面,减少弊害,甚至变弊为利呢?
一、帆的起源从日常的生活经验和对自然界的观察中,人们发现,物体所接受到的风力大小是眼物体的受风面积成正比的。也就是说,物体受风面积越大,所接受到的风力也越大。因此,要有效地利用风力来推动船只前进,就必须想办法增加船只的受风面积,来加大风对船只的作用力。经过人们长时间的摸素索,终于发明了帆。正象李白在《行路难》诗中说的“直挂云帆济沧海”那样,帆成为人们在水上乘风破浪航行的得力工具。
帆又写作“颿”,有时“篷”字也用来表示船帆。我国发明帆的时间,现在已无法知道了,但是我国使用帆的历史至少已有三干多年了。在商代遗留下来的甲骨文中,就经常能够发现帆的文字,这些文字的形状,好像张开的帆。从甲骨文关于帆字的字样,我们可以推测早期的帆是属于固定装置的方形帆。固定装置的方形帆制作简单,但是它只能有效地利用从船尾方向吹来的风,就是顺风,对于来自两舷前方或两舷横向的风力,却无法利用,而且因为增大了侧向受力,航行困难,甚至会翻船,反而有弊;对于逆风更是有弊无利,只好收帆了事。这时,人们还只能利用顺风,也昐望着顺风,久而久之,“一路顺风”、“一帆风顺”就成了对出外旅行者的良好祝愿,人们至今仍在使用。
二、帆的演进早期的帆尽管还存在种种缺陷,但是它毕竟标志着人类对一种自然力—风力的成功利用。正如东汉刘熙在《释名》中所说: “随风张极曰帆,使舟疾泛泛然也”。帆的利用,大大地减轻了航行中繁重的体力劳动。因此,帆的出现在水上航行史上是一件意义重大的事。从此,人们在利用风力的道路上不断地前进,帆的结构和性能也逐步得到改进和完善。
上面提到,最早的帆可能是方形的,而且是正装式样,固定在船桅上,因此只能利用顺风,要求一帆风顺。但是自然现象是纷繁复杂的,风向也是飘忽不定的,一帆风顺的机遇比起侧风、斜风顶风等来要少得多,因此正装方形帆对风力的利用有很大的局限性。