張柏春 中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員

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中國古代科學(xué)技術(shù)是中華文明的一個重要組成部分。其體系形成于秦漢時期，此后不斷充實(shí)和提高，在宋元時期達(dá)到高峰。在中國古代歷史中，有大量的珍貴典籍流傳于世。例如：關(guān)于數(shù)學(xué)，有《九章算術(shù)》和《四元玉鑒》；關(guān)于醫(yī)學(xué)，有《黃帝內(nèi)經(jīng)》和《本草綱目》；關(guān)于農(nóng)學(xué)，有《齊民要術(shù)》和《王禎農(nóng)書》；關(guān)于軍事技術(shù)，有《武經(jīng)總要》和《武備志》；關(guān)于建筑，有《營造法式》；關(guān)于天文儀器，有《新儀象法要》，等等。這些典籍向我們展示出中華民族的發(fā)明創(chuàng)造及其對世界文明的巨大貢獻(xiàn)。

一、《天工開物》的主要內(nèi)容及學(xué)術(shù)價值

從手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)來看，成書于戰(zhàn)國時期的《考工記》，是我國第一部手工藝百科全書。但這部典籍存在兩方面缺陷：一是，其所記載的技術(shù)門類是根據(jù)當(dāng)時手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)來劃分的，比如，單馬車的車輪制作就進(jìn)行了專門論述；二是，這部典籍只有文字，沒有附圖，為后世研究與傳承帶來很大難度。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)來看，中國自古以來出現(xiàn)了很多種類的農(nóng)書，其中元代的《王禎農(nóng)書》影響較大?！锻醯澽r(nóng)書》用大部分篇幅記載了“農(nóng)器圖譜”，幾乎囊括了所有傳統(tǒng)農(nóng)具和主要設(shè)施，堪稱中國最早的圖文并茂的農(nóng)具史料。而由明代宋應(yīng)星所著的《天工開物》，記載了大量中國古代生產(chǎn)技術(shù)方面的發(fā)明創(chuàng)造，首次把手工藝和農(nóng)藝整合成一部書，被譽(yù)為中國第一部關(guān)于農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的百科全書。

《天工開物》共三卷十八篇，準(zhǔn)確而精煉地記載了作物栽培、谷物加工、制糖、釀酒、制鹽、養(yǎng)蠶、紡織、染色、造紙、陶瓷、采礦、冶鑄、鍛造、舟車、石灰、火藥、兵器、顏料、珠玉等重要門類的生產(chǎn)技術(shù)及相關(guān)的工具和機(jī)械，圖文并茂地描繪出中國古代農(nóng)業(yè)社會的技術(shù)體系?！短旃ら_物》首次刻畫了中國古代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一些場景，如制糖、煉制熟鐵、煉銀、煉鋅、鑄錢、錘鐵錨、制針、鑿井取鹽、采煤等，擴(kuò)展了明以前的記載，填補(bǔ)了科技典籍的空白。

宋應(yīng)星把多年走訪大江南北了解到的生產(chǎn)方式和功能技術(shù)都記載下來，文字精練準(zhǔn)確，繪圖盡量寫實(shí)。但若是不熟悉的或沒見過這項(xiàng)技術(shù)和工具的人，即便照著圖文也不一定能做出來。也就是說，這部文獻(xiàn)在當(dāng)時未必能用于實(shí)踐。但對于歷史研究者來說，《天工開物》的作用非常重要。因?yàn)橥ㄟ^研究文獻(xiàn)中的記載，我們可以明確一些技術(shù)出現(xiàn)的時間下限。尤其是《天工開物》為煉鋅、白銅、頓鉆等一些重要技術(shù)貼上了“中國發(fā)明”的標(biāo)簽，明確了某些技術(shù)出現(xiàn)的時間下限，在傳承中華文脈方面發(fā)揮了獨(dú)特的作用。

那么，《天工開物》中到底有多少中國獨(dú)特的發(fā)明創(chuàng)造？2016年，中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所推選出“中國古代重要科技發(fā)明創(chuàng)造”共88項(xiàng)。也就是說，除了我們熟知的“四大發(fā)明”之外，還包括很多其他發(fā)明創(chuàng)造。要知道，“四大發(fā)明”是歐洲人給我們貼的標(biāo)簽。早在19世紀(jì)下半葉，英國來華傳教士艾約瑟就將造紙術(shù)、印刷術(shù)、指南針、火藥并稱為中國古代“四大發(fā)明”。此后，“四大發(fā)明”成為中華文明的重要標(biāo)志。但是，中國不止這“四大發(fā)明”，到底還包括多少？2016年推選出了88項(xiàng)。而這些在《天工開物》中大部分都有記載。

《天工開物》共三卷十八篇。今天，我們主要介紹其中的部分篇章。

第一，乃粒。這一篇主要記載了稻、菽的栽培及農(nóng)用設(shè)施。中國是栽培稻的起源地。我國先民早在一萬多年前就成功馴化水稻，發(fā)明水稻栽培技術(shù)?？脊艑W(xué)家在江西省萬年縣仙人洞遺址和吊桶環(huán)遺址發(fā)現(xiàn)了距今約12000年的稻作遺存。這是中國創(chuàng)造農(nóng)業(yè)文明的一個重要標(biāo)志。如今，水稻已經(jīng)是世界第一大糧食作物，世界上一半以上的人口以稻米為主食。由此可見水稻栽培技術(shù)對人類文明的重大貢獻(xiàn)。

許多人知道中國從美國進(jìn)口大豆，卻很少有人知道中國先民最早掌握大豆栽培技術(shù)，并以大豆為植物蛋白質(zhì)的重要來源。在距今大約四五千年的龍山時代，大豆已有較為明顯的馴化特征。春秋戰(zhàn)國時期，大豆成為重要的農(nóng)作物和主糧。西漢時期，人們開始用大豆制作豆醬，并逐漸發(fā)展為醬油，同時還發(fā)明了豆腐。

在作物栽培中，灌溉是必不可少的，因此水車就出現(xiàn)了。自春秋戰(zhàn)國以來，隨著農(nóng)田耕作規(guī)模的擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施由工具桔槔、轆轤發(fā)展到機(jī)械龍骨車（又名翻車、龍骨水車）。

龍骨車，出現(xiàn)于東漢時期，是利用鏈傳動來帶動水槽內(nèi)的刮板翻轉(zhuǎn)從而將低處的水引向高處的灌溉機(jī)械。它與同時期出現(xiàn)的阿基米德螺旋式水車功能相近，但工作原理不同，一個是利用阿基米德螺旋原理，另一個是利用鏈傳動原理。二者體現(xiàn)了東西方灌溉機(jī)械技術(shù)的平行發(fā)展。龍骨車是中國獨(dú)有的一項(xiàng)發(fā)明，后來傳到了朝鮮、日本、越南等國家，甚至有的地方至今還在使用。

這里有個問題，轆轤是利用輪軸原理來實(shí)現(xiàn)深井取水的，而龍骨車是利用鏈傳動把低處的水引向高處的?？梢?，二者的工作原理差距非常之大，那么龍骨車是怎么發(fā)明出來的，如何實(shí)現(xiàn)從轆轤到龍骨車這一步跨越的？這很難說清楚。要知道，一項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造，從無到有再到成熟，是非常難的。因?yàn)樵谶@一過程中，知識出現(xiàn)了一個躍升，而科學(xué)技術(shù)就是在知識的不斷躍升中發(fā)展的。