中国古代著名科学典籍_第八章 工艺技术——《考工记》、《天工开物》

第八章 工艺技术——《考工记》、《天工开物》

中国古代，在工程技术和工艺技术方面的成就极为辉煌，对我国乃至世界文明的发展起着重要作用。早在原始社会阶段，我国的一些部落、氏族就以擅长某种技艺著称。如原居今河南濮阳一带的昆吾族就善于制陶和冶铸，原居于河南辉县的共工氏善于治水，等等。进入阶级社会后，一些部落和氏族被征服，处于臣服的地位，负有制作和进贡特定制品的义务；后来又演变为为王室服务的工奴和匠师，这即是官府手工业的开始。当时为王室服务的工匠很多，被统称为“百工”。

到了春秋战国时期，由于社会变革和生产发展的需要，促使工程技术和工艺技术有了突飞猛进的提高。当时私营手工业者也已在社会上出现，他们有着高度的生产和创造的热情。著名的墨子和巧匠鲁班(公输般)比斗攻城技术的故事就反映了当时技术发展的一个侧面。当时的技术已达到很高的水平，像著名的越王勾践剑，埋在地下2000多年，至今依然表面花纹清晰、光彩照人。随着手工业生产的发展，人们积累了丰富的经验，而为了生产更多更好的产品，手工业生产内部分工的细密化和技术的规范化与科学化，就成了这一时期手工业发展的突出特点。《考工记》一书的出现，就反映了这一趋势。《考工记》记载了近30个工种的产品形制和工艺规范，几乎包括了当时所有的手工业部门，堪称“百工技艺之书”。该书科学技术内涵十分丰富，在我国和世界上都占有重要地位。除了《考工记》外，这一时期的其他文献及诸子书中有不少技术内容，如《管子·度地》就是现存最早的水利工程技术理论著作，其中论述了土壤含水量的季节变化对施工质量的影响等有关的力学知识，提出了渠道坡降的计算方法，介绍了当时水利施工的组织方式等。又如《墨子》中的《备城门》等篇记载了攻、守城的器械和制作，以及使用技术，反映了当时军事工程技术的发展情况。

秦汉以后，我国的封建制度开始确立，中央集权得到加强，实行了重视农业、轻视甚至抑制工商业的政策；特别是汉武帝之后，儒家学说占据统治地位，更加强了这一政策的思想基础；以至于在整个封建社会，工程技术和工艺技巧被视为下等人所从事的微末之技，工匠、手艺人的社会地位卑微，其中许多人身在匠籍，处于半奴隶的地位。这种传统观念和社会关系，极大地损害了技术的流传和记录。也正因如此，和其他学科众多的专著相比，技术方面的专著就显得寥若晨星了。就目前所见，秦汉至唐之间还没有一部技术方面的专著。

唐代由于经济繁荣、文化发达，思想上也比较开放，再加上印刷术的发明，有利于书籍的刊行与传播，因此技术专著开始少量出现。从隋朝到唐朝，水利工程的修建日益普遍，工程规模大，水车、高转筒车等水力机械已广为使用。这时出现的《水部式》、《敦煌水渠》等著作是我国现存最早的水利专业法规。二书都是在敦煌残卷中发现的，其中详细记载了郑白渠和关中、沙州等渠的管理规则。唐代陈廷章的《水轮赋》是关于水轮筒车的形制、运转和功用的专著，反映了当时农业灌溉机械的发展。唐代的军事技术也有了长足的进步。《太白阴经》是一部兵书，其中大量内容和军事工程技术有关，包括平陆筑城的规范和攻守器械；水军战船的形制构造和性能，以及大量的济渡器材；士兵配备的兵器数量、形制和尺寸等。另外，唐代的《工艺六法》和五代的《漆经》也是技术方面的专著，但现在已失传了。

宋元两代是我国科学技术繁荣昌盛的时期，工程技术和工艺技术的专著相应也比较多。宋代李诫主编的《营造法式》是我国现存最早的官修建筑专书，也是我国建筑工程技术的划时代著作。该书分为释名、各作制度、功限、料例和图样五大部分，内容涉及各类官式建筑及其具体结构，而且图文并茂。这部著作说明我国古代木结构建筑的构架体系已经达到纯熟的程度，并向标准和定型方向发展，对元明清的建筑有重大影响。元初薛景石的《梓人遗制》是我国古代著名的木工技术专著，其中“车制”和“织具”有很高的历史价值和学术价值。如“华机子”(提花机)、“立机子”(竖式织机)、“罗机子”(织罗的专用织机)等，是我们现在研究古代纺织机械的重要史料。宋元时期在其他技术方面也有专著出现。如北宋朱肱〔gong公〕的《北山酒经》是我国现存第一部关于酿酒工艺的专著，南宋王灼的《糖霜谱》是古代关于制糖工艺的重要专著，元代陈椿的《熬波图》是记录宋元时代海盐生产技术的重要专著，南宋蒋祈的《陶记》，是古代记述景德镇陶瓷业情况的第一篇专文，也是世界上最早的瓷器专著。宋元水利发达，成书于北宋并经金、元两代陆续补充的《河防通议》是我国现存最早的一部河工技术规范书，其中对黄河的水文特征和治河工程的每一个环节的技术要求和计算方法都有详细记载。这时还出现了特定水利工程的专志，如《李渠志》记江西宜春李渠工程；南宋魏岘〔xian现〕的《四明它山水利备览》详记始建于唐代，位于浙江鄞县，具有多种功能的坝工枢纽它山堰，其中历代修建和岁修制度、水文测验、泥沙处理以及当时水土流失的加剧的分析等，都有重要的历史价值。

明清时期，我国经济发展稳定，特别是明中叶以后，资本主义萌芽、工商业发达，尤以纺织业、矿冶业最为明显。这一时期是我国工程技术和工艺技术典籍编著的鼎盛时期，在数量上要超过以前历代同类典籍的总和。在这些著作中，占有突出地位的是宋应星的《天工开物》。这是一部百科全书式的著作，其中对于工业技术的记载，表明当时的中国许多方面的技艺在世界是具有领先地位的。明初郑和下西洋的航海活动，促进了造船业的发展，《漕船志》、《龙江船厂志》和《南船记》，分别是记述明代船厂和造船技术规范的专著，是研究明代造船技术的重要资料。在明代，还出现了《多能鄙事》这样的日用百科大全式专著，署名是刘基。内容包括农牧技术和家庭手工业、日用生活知识及技能等，而以后几方面为主，反映了市民社会的技术发展。明初民间还流传着一部木工专书——《鲁班经》，内容是建筑、家具、日常生活用品和木制农具的制作。该书是一部“带有行会的规矩准绳性质的职业专书”，对研究我国民间工艺技术的发展有相当重要的参考价值。类似的著作还有《髹〔xiu休〕饰录》，是明代著名漆工黄成编写的我国现存的唯一一部漆工技术专著。明代后期由于军事需要，武器研制技术发展较为突出，《火龙经》、《神器谱》、《西法神机》、《火攻挈要》等火器专著问世，其中后两种为译作或编译之作。受西方影响并有所创造的著作还有明末王徵的《新制奇器图说》等。另外，明代计成的《园冶》是我国最古的造园学著作。到了清代，政府加强了对手工业行业的管理，制定了一系列技术规范，《清代匠作则例》就是关于清代各手工业行业技术规范的总称，范围包括产品名称、尺寸、做法、用料、工时，等等。据统计，这些则例有近百部，有官修的，有民修的，长的有几十万字，短的则只有几款。清代还有一部官式建筑规范的专书，叫《工程做法》，统一了清代官式建筑的标准，是古代建筑模式在封建社会末期的最后一次确立，也是当时建筑向程式化发展的集中体现。清代其他手工业和工业的著作也很多，如《苏州织造局志》是清初皇家企业苏州织造局的专志；《南窑笔记》、《陶说》、《景德镇陶录》、《陶冶图编次》等，都是陶瓷技术专著，其中唐英的《陶冶图编次》对陶瓷技术项目和技术细节的记录最为详尽，是我国最早的全面系统地介绍陶瓷工艺的专著，也是世界上最早的陶瓷工艺学专著；吴鼎立的《自流井风物名实说》和丁宝桢编的《四川盐法志》是关于四川盐业生产技术和经营管理的专著；吴其濬的《滇南矿厂图略》是一部详细介绍清代云南矿厂分布及其采矿冶炼技术的图文并茂的专著。明清两代水利工程更为发达，因而专著也更多。例如，论述太湖水利设施的就有明归有光的《三吴水利录》、张国维的《吴中水利全书》等；论述畿辅地区水利的有明徐贞明的《潞水客谈》、王履泰的《畿辅安澜志》等；记述特定水利工程的专书有明李熊的《木兰陂集》、清程鸣九的《三江闸务全书》、项棣孙的《通济堰志》、黄世杰的《云南省城六河图说》等。明清在黄河治理上也取得了重要成就，出现了许多专著，如万恭《治水筌蹄》首先提出“束水攻沙”治黄理论，《河防一览》、《河防述言》等发展了这一思想。此外，像《漕河图志》、《海塘录》之类的关于运河和海塘治理的专著还有数十种。

《考工记》

《考工记》是春秋战国时期有关手工业生产的科学技术著作，也是手工业制度和技术规范的汇集。它本来是一本单独的著作。但由于《周礼》“天”、“地”、“春”、“夏”、“秋”、“冬”六官中，“冬官”一篇缺失，后人把《考工记》补入，因此，它又成了《周礼》的一部分。在儒家学说盛行的年代，《考工记》身居儒家经典之中，无疑身价倍增，也使得它广为流传。

《考工记》大致可以分成两部分。第一部分为总叙，篇幅较短。它首先强调“百工”在国家“六职”(六种基本的社会分工，包括王公、士大夫、百工、商旅、农夫、妇功)中的职责和所占的重要地位，又论述了各地的工艺特产和获得优质产品必须遵循的四个基本原则——天时、地气、材美、工巧。在这一部分中，还罗列了后面要加以论述的六类30个工种。其中木工包括轮、舆、弓、庐、匠、车、梓七个工种；金工包括筑、冶、凫、栗、段、桃六个工种；皮工包括函、鲍、(韦军)〔yun运〕、韦、裘五个工种；色工包括画、缋〔hui惠〕、钟、筐、幌5个工种；刮摩工包括玉、榔、雕、失、磬五个工种；抟〔tuan团〕埴〔shi直〕工包括陶、瓬〔fang访〕两个工种。第二部分是全书的主体，分别记叙了各工种的职能和技术规范，但段、韦、裘、筐、榔、雕六个工种的文字已阙。《考工记》的技术内容包括了车辆制造、兵器、乐器、容器、玉器、皮革、练丝与染色、陶瓷、建筑和水利工程等等，几乎涉及了当时官府手工业的各个部门。该书记录了当时生产过程中详细的技术分工。如车辆制造，除“车人”外，还有专门制造轮子的“轮人”，专门制造车厢的“舆人”，专门制造车辕的“辀人”等。这样手工艺专门化与分工精细的倾向是当时手工业生产技术高度发达的标志。

《考工记》不仅在中国，而且在世界上也是一部最早、最详细的科学技术文献。书中除论述了各种手工业的设计要求和制作工艺外，还力图阐明其中的科学道理。我国先秦的许多科技成就，都是依靠它得以最早记载下来。

我国进入青铜时代虽比西亚要晚，但冶铸技术的发展速度很快，后来居上，在商代已达到了一个高峰，著名的司母戊大方鼎等出土文物就是这个历史时期的见证。在《考工记》中，青铜冶铸已发展成拥有六个工种的手工业部门，而且有着先进的技术经验。如“金有六齐”(青铜器的六种合金比例)的记载，是世界上最早对合金规律的认识，第一次向人们指出了合金性能和合金成分之间的关系。《考工记》中还说，在冶铸加热过程中，先是冒黑浊之气，然后是黄白之气、青白之气，等到炉火变成纯青之色时，火候正好，可以开始浇铸了。这是世界上依据烟气和火焰颜色来判断冶炼进程的最早记载。

纺织印染工艺在我国历史悠久，尤其是丝织品的印染加工更是领先世界。高贵的丝和丝织品在染色之前，还要经过“暴练”处理(相当于现在的精练工艺)。也就是利用富含碱性的植物灰汁或贝壳锻炼出的碱性更强的石灰对丝和丝织品进行处理，并在日光下曝晒，以达到除去纤维外面的丝胶，便于染色的目的。《考工记》记录了这种工艺的整个操作过程，是我国关于灰水脱胶、日光脱胶漂白的最早记载。《考工记》记叙染色工艺时说：“三入为纁〔xun勋，浅红色〕，五入为緅〔zou邹，深青透红的颜色〕，七入为缁〔zi资，黑色〕。”这是说用某种染料染色的时候，被染物每浸染一次，颜色便加深一些，反复浸染后，可以得到不同的颜色。这种工艺也是《考工记》中首次加以记录的。

《考工记》中记载了许多物理知识。如用水的浮力测量箭杆的质量分布；指出箭羽是箭飞行的稳定装置。又如在车辆制造中提到了滚动摩擦力和轮径大小的关系，等等。这些都是力学知识的较早记载。钟、磬、鼓是我国古代重要的乐器。《考工记》中对它们的大小、厚薄等因素对音质的影响都进行了较详细的论述，表现了丰富的声学知识，特别是“凫氏为钟”一节，简直是一篇层次分明、逻辑严谨的制钟论文，叙述制钟的规范、音响等情况简洁、周详，比欧洲同种内容的文献要早1500多年。

《考工记》保存了丰富的实用数学知识。在“车人之事”节中谈到的“矩”、“宣”、“(木属)〔zhu烛〕”、“柯”、“磬折”，是我国古代最早的一套角度概念，曾在春秋战国时期广泛使用。《考工记》中常用简单的分数来表示手工业产品各部分尺寸的比。如“十分寸之一谓之枚”，“枚”就是后来的“分”，“十分寸之一”的表示法被后世的算术用语所继承。该书中还有不少先秦度量衡方面的史料，值得我们深入研究。