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天工开物(中国古代科学著作)

《天工开物》初刊于1637年(明崇祯十年),共三卷十八篇,全书收录了农业、手工业,诸如机械、砖瓦、陶瓷、硫磺、烛、纸、兵器、火药、纺织、染色、制盐、采煤、榨油等生产技术。

《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,是中国古代一部综合性的科学技术著作,有人也称它是一部百科全书式的著作,作者是明朝科学家宋应星。外国学者称它为“中国17世纪的工艺百科全书”。

作者在书中强调人类要和自然相协调、人力要与自然力相配合。是中国科技史料中保留最为丰富的一部,它更多地着眼于手工业,反映了中国明代末年出现资本主义萌芽时期的生产力状况。 [1]

《天工开物》记载了明朝中叶以前中国古代的各项技术。

全书分为上中下三卷18篇。并附有123幅插图,描绘了130多项生产技术和工具的名称、形状、工序。书名取自《尚书皋陶谟》“天工人其代之”及《易系辞》“开物成务”,作者说是“盖人巧造成异物也”(《五金》)。全书按“贵五谷而贱金玉之义”(《序》)分为《乃粒》(谷物)、《乃服》(纺织)、《彰施》(染色)、《粹精》(谷物加工)、《作咸》(制盐)、《甘嗜》(食糖)、《膏液》(食油)、《陶埏》(陶瓷)、《冶铸》、《舟车》、《锤煅》、《燔石》(煤石烧制)、《杀青》(造纸)、《五金》、《佳兵》(兵器)、《丹青》(矿物颜料)、《曲蘖》(酒曲)和《珠玉》。 [2]

《天工开物》全书详细叙述了各种农作物和手工业原料的种类、产地、生产技术和工艺装备,以及一些生产组织经验。上卷记载了谷物豆麻的栽培和加工方法,蚕丝棉苎的纺织和染色技术,以及制盐、制糖工艺。中卷内容包括砖瓦、陶瓷的制作,车船的建造,金属的铸锻,煤炭、石灰、硫黄、白矾的开采和烧制,以及榨油、造纸方法等。下卷记述金属矿物的开采和冶炼,兵器的制造,颜料、酒曲的生产,以及珠玉的采集加工等。

《天工开物》中分散体现了中国古代物理知识,如在提水工具(筒车、水滩、风车)、船舵、灌钢、泥型铸釜、失蜡铸造、排除煤矿瓦斯方法、盐井中的吸卤器(唧筒)、熔融、提取法等中都有许多力学、热学等物理知识。在《五金》篇中,明确指出,锌是一种新金属,并且首次记载了它的冶炼方法。 [2]

《天工开物》中记录了农民培育水稻、大麦新品种的事例,研究了土壤、气候、栽培方法对作物品种变化的影响,又注意到不同品种蚕蛾杂交引起变异的情况,说明通过人为的努力,可以改变动植物的品种特性,得出了“土脉历时代而异,种性随水土而分”的科学见解。 [1]

宋应星出生于士大夫家族,有较好的学习氛围。加上自身的勤奋好学,具有较高的文化素养。激烈的科场竞争,曾留给他屡次不中的阴影。往后的仕途生涯也未达到决策圈的显赫地位,但其对于学问的追求却从未松懈。

宋应星治学旨趣最大的特色在于“新”和“异”,其最主要的治学途径就是走出书斋,接触社会。其游历考察和底层官员的仕途经历,使之有更多的机会来了解基层群众生产领域的工艺流程。 [3]

八股取士的确定,理学逐渐变为僵化的科举教条,严重阻碍着科学技术的发展。明嘉靖以后,王阳明的心学风行大江南北,江西成为王学传播与发展的重要阵地。有别于以性理道学为上的主流思潮,远承阳明之学的泰州学派等有为于世、反虚务实的小众思想在这一时期也有所发展。泰州学派在长江中下游,尤其是长江三角洲和赣江流域等商品经济发达的地区影响较大,其创始于王艮,影响最大的是李贽,他们提出“百姓日用是道”的命题,体现了崇尚经世致用的进步思想,反映了平民、布衣等阶层的要求和愿望,具有反封建统治的进步意义,并逐渐成为一门显学。明末清初西学东渐之风的兴盛对中国传统文化也产生了巨大反响。 [3]

明代是中国古代农业、手工业、商业都比较发达的阶段,由于商品经济的发展,明代中期后,部分地区,不少行业中出现了资本主义萌芽。

在农业中,耕地面积扩大,作物品种得到改良和增加,粮食作物、经济作物的单位面积产量和总产量都有了明显提高。一些地区出现了专业化经营。

明代手工业种类较多,且已具备了一定规模,尤其是与国计民生关系较为密切的冶金、陶瓷、纺织等行业最为发达。棉纺织业成为主要的家庭副业,制瓷业驰名中外,冶矿业由官营向民营发展,造船业发达等。

明代商业和交通亦较发达,白银成为主要的流通货币;一些巨商往往致富于数千里之外,涌现了一些有名的商帮;沿海地区商贸中心和新兴市镇进一步发展。 [3]

《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,是中国历史上伟大的科技著作,其特点是图文并茂,注重实际,重视实践。它对中国古代的各项技术进行了系统地总结,构成了一个完整的科学技术体系。对农业方面的丰富经验进行了总结,全面反映了工艺技术的成就。 [4]

《天工开物》的可贵之处,在于记述了工农业生产中许多先进的科技成果。书中用技术数据给以定量的描述,显露出先进的科学思想和理论阐述,注重引入理论概念,而非单纯技术描述。在农业方面,《乃粒》指出水稻育秧后三十天即拔起分栽,一亩秧田可移栽二十五亩,即秧田与本田之比为1∶25。又说旱稻食水三斗,晚稻食水五斗,失水即枯。这些技术数据对农业生产有指导作用,是育秧、插秧和灌溉的理论基础,在以前的农书中未曾提到过。

《天工开物》也在一定程度上有所反映西学,如“凡焊铁之法,西洋诸国别有奇药。中华小焊用白铜末,大焊则竭力挥锤而强合之,历岁之久终不可坚。故大炮西番有锻成者,中国惟恃冶铸也。”

《天工开物》中的“物种发展变异理论”比德国卡弗沃尔弗的“种源说”早一百多年;“动物杂交培育良种”比法国比尔慈比斯雅的理论早两百多年;挖煤中的瓦斯排空、巷道支扶及化学变化等,也都比当时国外的科学先进许多。尤其“骨灰蘸秧根”、“种性随水土而分”等研究成果,更是农业史上的重大突破。

《天工开物》详细记述了家蚕新品种的培育:将黄茧蚕同白茧蚕杂交,培育出褐茧蚕,将“早雄”和“晚雌”杂交,培育出“嘉种”,比法国的同类记录早200多年。 [5]

在《五金》篇中,宋应星是世界上第一个科学地论述锌和铜锌合金(黄铜)的科学家。他明确指出,锌是一种新金属,并且首次记载了它的冶炼方法。这是中国古代金属冶炼史上的重要成就之一,使中国在很长一段时间里成为世界上唯一能大规模炼锌的国家。宋应星记载的用金属锌代替锌化合物(炉甘石)炼制黄铜的方法,是人类历史上用铜和锌两种金属直接熔融而得黄铜的最早记录。 [1] 总结提出的炼铁与炒铁炉的串连使用,直接把生铁炒成熟铁,具有现代冶金技术的重要特色。这种方式在17世纪的欧洲还没有。 [5]

《天工开物》中记录了农民培育水稻、大麦新品种的事例,研究了土壤、气候、栽培方法对作物品种变化的影响,又注意到不同品种蚕蛾杂交引起变异的情况,说明通过人为的努力,可以改变动植物的品种特性,得出了“土脉历时代而异,种性随水土而分”的科学见解,把中国古代科学家关于生态变异的认识推进了一步,为人工培育新品种提出了理论根据。 [1]

《天工开物》所述活塞式鼓风技术,较欧洲皮囊式鼓风设备更为先进。响铜合金、响器成型、铁锚锻造、钢针拉制以及“生铁淋口”等特殊化学热处理工艺和金属复合材料技术,亦为最早期的明确记载。在现代,其基本原理仍然适用。 [5]

在机械动力学方面,《天工开物》记载了中国在机械动力方面的许多发明创造,如纺织花布用的花机,是当时外国所没有的。“粹精”中介绍中国汉代发明的水碓装置,把动力机、传动机和工作机三部分连在一起,比英国试用一个水轮带动两盘磨要早1000多年。“作咸”中的顿钻打井技术,比俄罗斯钻井技术早300多年。

《天工开物》主要根植于中国的固有文化传统。天工开物取自“天工人其代之”及“开物成务”,体现了朴素唯物主义自然观,与当时占正统地位的理学相异。这种异端化的思想趋势,反映着一种新的社会现象和时代取向。但是,个人的思想可以有异于主流,却不能超脱于时代。古代素以农业作为重中之重,所以宋应星的文章中也处处体现出贵五谷轻金玉的思想。 [3]

中国科学技术史专家潘吉星在《宋应星评传》中提到《天工开物作咸》及《论气气声五》都说“天有五气,以有五行”,认为水火土金木五行由相应的气而生,不是万物的最原始本原,又对五行或五气逐个分析,认为水火二气是较基本的。宋应星在剖析水火土金木相互关系及过渡层次,即解决了“亦气亦形”这一物质过渡层次与形的物质过渡层次间相互关系及过渡之后,进一步阐述了万物生成之理。《天工开物陶埏》指出:“水火既济而土和。万室之国,日勤千人而不足,民用亦繁矣哉。”这是说靠水火对粘土的交互作用,烧结成陶瓷,供民日用。

潘吉星在《宋应星评传》中认为,宋应星论述生命自然界万物的生成机制,将生物分为植物与动物两大类,而在生物由低级到高级的发展序列中,植物即草木之属较为基本。他将动物按发展序列再分为虫鱼、飞禽、走鲁,最后是“万物之灵”的人。他认为动物是从植物演化并生成的,而植物又是从无机物演化与生成的,归根到底是通过水火与土木交互作用而产生。宋应星写道:“气从地下催腾一粒,种性小者为蓬,大者为蔽牛干霄之木,此一粒原本几何?其余皆气所化也。”草木借水、土及火质(可燃的有机肥料)而成长。宋应星在《天工开物》中所述各种植物如稻、麦、麻、豆、桑、棉、葛、草本染料、油料植物、甘蔗、竹、构树及各种树木的种植,都是根据这一道理而进行的。他更详细叙述了将这些植物借水火及金木石的交互作用而制成植物油、糖、衣料、染料、纸张、车船等产品以及木器、榨油器、糖车、纺织机、各种农具、蒸煮锅等工具及日常用品。虽然谷物种植主要靠水、土及金木,但没有火气配合也还不行,这里火气以日照的形式表现出来。没有阳光(阳气、火气)而阴雨(阴气、水气)绵绵,便会减产。至于谷物加工及食品制造,离开水火与金木也是不行的。由于五气的交互作用,产生出各种各样的植物及其加工制品,象无机界万物一样,供民日用,也归根到底由元气→亦形亦气→形这这物质层次而生成的。

潘吉星在《宋应星评传》中认为,宋应星在《天工开物》中详细叙述了从动物体制成各种产品的技术。根据他的哲学观点,动物界虽然比植物界属于更高级的发展阶段,但究其物质本原仍不外是从元气、亦形亦气、形及草木这些物质层次而逐步生成、演变的,虽然他没有告诉我们要花费多长时间才能完成这些过渡。他在论述动物、植物及矿物界在构成上的物质统一性时,还谈到物质世界多样性的原因。

潘吉星在《宋应星评传》中认为,由于水火、土、金木这些物质要素相互间作用是千变万化的,故而产生众多的物。正如宋应星在《天工开物》中所述,许多自然物通过人工作用后,又产生难以数计的、自然界本身没有的物。用他的话说便是“或假人力,或由天造”(《作咸盐产》)。

潘吉星在《宋应星评传》中提到,在谈到物质世界事物多样性时,宋应星在《天工开物序》中写道:“天覆地载,物数号万,而事亦因之,曲成而不遗。岂人力也哉”。大意是说,大地之间,事物以万计,通过各种变化而形成完美无缺的世界,这恐怕不全是人力所能办到的。他的“形万变而不穷”的哲学命题,现在可理解为有限元素原子以其万变无穷的结合方式构成物质世界的多样性。现代物质构造理论还证明一无论物质观是正确的,因为宇宙万物最终都由原子构成。

潘吉星在《宋应星评传》中认为,宋应星在发展万物生成及演变的自然哲学时,把他的哲理与科学技术紧密结合起来,用《天工开物》中所述30 种技术过程的实例来支持并解释他的哲学思想。这不但是中国历史中其他哲学家作不到的,而且象李时珍那样的大科学家也未能作到这一点。他在阐述从最根本的元气经过亦气亦形及形再逐步过渡到无机世界和生命自然界时,为我们提供了一幅万物生成与演变的图景,其基本过渡层次为:元气→水火→土→金木→无生物→草木(生物)→动物(高级生物)。其中最关键的一步,是从无生物到生物这一质的转化。 [6]

《天工开物》的出现是中国封建社会中最为灿烂的科学活跃期的代表作之一。它既是对古代科学传统的有效继承,也与当时兴起的各种具有启蒙意义的反权威意识,实学意识和民生意识息息相关。

宋明以来,资本主义生产关系以微弱的发展稀疏的存在着。社会存在对社会意识起决定作用,新的社会现实重新激发了人们对自然、社会以及人生“格物穷理”的兴趣。

由空谈走向实践,是当时有识之士的反思,这种思潮在思维方式上开始散发出近代的气息。 [3]

《天工开物》一书在崇祯十年初版发行后,很快就引起了学术界和刻书界的注意。 明末方以智《物理小识》较早地引用了《天工开物》的有关论述。

《天工开物》在《古今图书集成》略有摘取,在浙江宁波天一阁一直藏有其初刻本,但在清朝并未公开发行。 [7] 满清入关后,为巩固统治,对中国古籍进行了一次集中整理、检查、修改和销毁,即是通称的对《四库全书》的整理。《天工开物》因被认为存在“反满”思想而被销毁,埋没了300年 [8] 。后来《天工开物》由藏于日本的版本重印刊行中国。

《天工开物》中的内容首先在17世纪开始逐渐传入日本。公元1694年,日本本草学家见原益轩(1630—1714)在《花谱》和公元1704年成书的《菜谱》二书的参考书目中列举了《天工开物》,这是日本提到《天工开物》的最早文字记载。公元1771年,日本书商柏原屋佐兵卫(即菅王堂主人,发行了刻本《天工开物》,这是《天工开物》在日本的第一个翻刻本,也是第一个外国刻本。实学派学者佐藤信渊依据宋应星的天工开物思想提出富国济民的“开物之学”。 [4]

《天工开物》18世纪传到朝鲜国后,受到李朝后期知识界尤其实学派学者的重视,1783年,朝鲜李朝(1892—1910)作家和思想家朴趾源(1737—1805)完成的游记《热河日记》中向朝鲜读者推荐了《天工开物》。朝鲜进士出身的内阁重臣徐有榘,晚年执笔的113卷本巨著《林园经济十六志》和李圭景(号五洲)《五洲书种博物考辨》(1834)、《五洲衍文长笺散稿》(约1857)等重要科技作品中都多次引用《天工开物》。 [4]

18-20世纪《天工开物》在一些欧美国家传播,在法、英、德、意、俄等欧洲国家和美国大图书馆都藏有此书不同时期的中文本。其中巴黎皇家文库(今国家图书馆前身)在18世纪入藏明版《天工开物》。1830年法兰西学院汉学家儒莲将《丹青》章论银朱部分译成法文,是此书译成西文之始。1832年转译成英文,刊于印度《孟加拉亚洲学会学报》。1833年他将此书制墨及铜合金部分译文发表于法国权威刊物《化学年鉴》及《科学院院报》,后又译成英文和德文。 [4]

1837年儒莲受工部和农商部大臣之命,将《天工开物》养蚕部分及《授时通考蚕桑门》(1742)译成法文,由巴黎皇家印刷厂出版官刊本,法文译本取汉名为《桑蚕辑要》。当时欧洲蚕桑技术有了一定的发展,但因防治疾病的经验不足,导致生丝大量减产。《天工开物》提供了一整套关于养蚕、防治蚕病的完整经验,对欧洲蚕丝业产生了很大的影响。 [8]

十八世纪,在欧洲工业革命已经拉开序幕,但农业生产依然十分落后,播种还在使用人工播种。这种播种方式,在种子的密度和覆土深度上都十分随意,直接影响出苗率。而此时中国,已经在使用播种机。欧洲的犁设计也比较简单、原始,操作十分费力,而中国的犁则效率更高也更省力。当《天工开物》传入后,直接推动了欧洲农业革命。 [7]

欧洲从12世纪学会造纸,但一直以破布为原料单一生产麻纸,18世纪以后耗纸量激增,但破布供应却有限,于是造纸业出现原料危机。1840年儒莲将《天工开物》造纸章译成法文刊于《科学院院报》。其中提到以野生树皮纤维、竹类及草类纤维代替破布造纸,还可用各种原料混合制浆。这些信息很快得到反馈,法、英、德人以其他原料成功造纸,终使原料危机获得缓解。 [7]

英国生物学家达尔文(1809—1882)在读了儒莲翻译的《天工开物》中论桑蚕部分的译本后,把它称之为“权威著作”。达尔文在他的《动物和植物在家养下的变异》(1868)卷一谈到养蚕时写道:“关于中国古代养蚕的情况,见于儒莲的权威著作”。他把中国古代养蚕技术措施作为论证人工选择和人工变异的例证之一。

1869年,儒莲和法国化学家商毕昂把《天工开物》有关手工业各章的法文摘译,集中收入在《中华帝国工业之今昔》一书中,在巴黎出版。1964年,德国学者蒂路,把《天工开物》前4章《乃粒》、《乃服》、《彰施》及《粹精》译成德文并加了注释,题目是:《宋应星着前四章》。1966年,美国宾夕法尼亚大学的任以都博士将《天工开物》全文译成了英文,并加了译注,题为《宋应星著,17世纪中国的技术书》,在伦敦和宾夕法尼亚两地同时出版。这是《天工开物》的第一个欧洲文全译本。


  

被禁

18世纪后半叶,乾隆设四库馆修《四库全书》时,在江西进献书籍中,发现宋应星的哥哥宋应升的《方玉堂全集》、宋应星友人陈弘绪等人的一些著作具有反清思想,提倡“华夷之辨”,因此《四库全书》借收书之名尽可能地销毁《天工开物》。自此《天工开物》在清代的市面上基本绝版。 [4]

乃粒:关于粮食作物的栽培技术 [9]

乃服:衣服原料的来源和加工方法

彰施:植物染料的染色方法

粹精:谷物的加工过程

作咸:介绍盐的生产方法

甘嗜:种植甘蔗及制糖、养蜂的方法 [10]

陶埏:砖、瓦、陶瓷的制作

冶铸:金属物件的铸造

舟车:船舶、车辆的结构、制作和用途

锤锻:用锤锻方法制作铁器和铜器

燔石:石灰、煤炭等非金属矿的生产技术

膏液:植物油脂的提取方法

杀青:造纸的方法 [10]

五金:金属的开采和冶炼

佳兵:兵器的制造方法

丹青:墨和颜料的制作

蘖:做酒的方法

珠玉:珠宝玉石的来源 [10]


  涂本 [11] ,明刊初刻本

杨本,坊刻本(以涂本为底本而翻刻的第二版

菅本,最早在中国以外刊行的版本

陶本,20 世纪以来中国刊行的第一个《天工开物》新版本,整个版本史上属于第四版

……

日本科学史家三枝博音认为:《天工开物》不只是中国,而且是整个东亚的一部代表性技术书,其包罗技术门类之广是欧洲技术书无法比拟的,称此书是“中国有代表性的技术书”。 [4]

日译本称《天工开物》为“中国技术的百科全书”。日本学者评议道:“作为展望在悠久历史过程中发展起来的中国技术全貌的书籍,没有比它更合适的了。”

《天工开物》被欧洲学者称为“17世纪的工艺百科全书”。

法兰西学院汉学家儒莲将此书称为“技术百科全书”,将“天工开物”理解为“对自然界奇妙作用和人的技艺的阐明”。 [4]

英国科学史家李约瑟博士把《天工开物》称为“中国的阿格里科拉”和 “中国的狄德罗”,称《天工开物》是“十七世纪早期的重要工业技术著作”。 [5] 日本学者薮内清也认为宋应星的书足可与十八世纪法国启蒙学者狄德罗主编的《百科全书》匹敌。

宋应星(公元1587约1666年),中国明末科学家,字长庚,汉族江右民系,奉新(今属江西)人。 [10]

万历四十三年(1615)举于乡;崇祯七年(1634)任江西分宜教谕,十一年为福建汀州推官,十四年(1641)为安徽亳州知州;明亡后弃官归里,终老于乡。 [10]

在当时商品经济高度发展、生产技术达到新水平的条件下,他在江西分宜教谕任内著成《天工开物》一书。宋应星的著作还有《野议》、《论气》、《谈天》、《思怜诗》、《画音归正》、《卮言十种》等。 [10]


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