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传说中的明朝第一百科奇书,究竟“奇”在何处?

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今天咱们来聊一部古代著作:《天工开物》,作者叫宋应星。

这本书被称为“明朝第一工程百科全书”,更有“中华文明瑰宝”之美誉。

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诚然,如《营造法式》之类的工程学著作也收录了大量古代科技,但真正让后世能工巧匠不吝称赞的奇书,恐怕只有《天工开物》可拔头筹。

此书的厉害之处就在于,完全收录了明朝民间的科研技术,上到机械,下到纺耕,几乎每一样工程技术都有明确记载,而且还配有精细插画,是一本真正意义上通俗易懂的古代百科全书。

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以提水工具为例,《天工开物》详细记载了筒车、水滩、风车等原理虽简单,但结构却相当复杂的水利工具。

比如历史最为悠久的“筒车”,早在春秋战国便已有雏形,那时被称作“桔槔”(jié gāo)。

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桔槔

然而有碍于当时的社会整体科技水平与生产力有限,桔槔的效率只比单纯人力高出稍许,而并未达到全面替代人力的地步。

如上图所示,桔槔的结构十分简单,仅是一端悬挂重石,另一端悬挂水桶,属于“前重后轻”的工程结构。

取水时,利用中间的支点,施以人力向下拉拽空的水桶到水井内,待到水满,再缓缓松手,借助石头向下的重力,通过中间的树干支点,将灌满水的水桶从井中提上来,如此便达成了省力提水的目的,虽然在当时看来,这种提水办法行之有效,但有一点不容忽视:桔槔的搭建条件较为严苛。

一是田地旁须有水井,二是在水井边要有足够粗壮,足够高大的树干,如此一来,才能使人们能制作足够高的支点,从深井中成功取水。

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桔槔复原模型

反过来说,假如水井越深,那么对支点的要求就越高,不然把一棵矮矮的小树当成支点,很难让另一端的水桶成功触碰到井中的水位。

单从这两点上来说,桔槔虽在春秋时作为节省人力的工具出现,但提水效率却相当有限,而且提出来的水,还是需要人力肩扛到田地中进行灌溉。

其实古人对于桔槔,有着非常理性的认知,《庄子·外篇·天地》中便曾生动的描绘出桔槔的效用:

凿木为机,后重前轻,挈水若抽,数如沃汤,其名为槔。

一个“”字,很是生动再现了水桶坠入井内,通过人工拉拽,从而上下提水的场景,此后经过上千年的不断发展,不论是提水效率,还是工程结构,均发生了巨大变化,到了明朝,桔槔早已发展成为复杂的筒车,而提水效率自然也是递增翻倍。

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《天工开物·水利》所绘筒车

对于“筒车”的运行原理,《天工开物》中便有明确记载:

凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中。昼夜不息,百亩无忧。

这段话其实很好理解,大意是说:挖出一条斜坡水渠,将筒车架在水渠之上,使激轮通过水流的力量转动,并将水挽入木筒,而向后轮转的过程中,便能将木筒中的水全部倒入田地里,更因为水流不绝,而日夜不息。

相信通过这一段简短的描述,就能想象到这种凭借自然之力而获得的高效便利,一是依靠水流源源不绝的力量,能够解放人力挑水的负担。二是提高灌溉效率,如果水流充沛,每日可灌溉百亩田地而无忧。

这也是《天工开物》中重点表达的工程思想,即:

人力与大自然,应是互相协调配合的关系,单凭人力难以达成的目标,通过借助随处可见的自然规律,就能加快事物运转的速度,从而在获取高效的过程中,尽快达成目标,并节省人力。

换言之,这也正符合现代唯物主义的自然观,《天工开物》中用八个字阐述了这一理论:

天物巧生,以待人工。

作者宋应星认为,大自然中充满了美好而对人类有益的事物,但此类美好事物,并不能苦苦等着从天而降,或不必付出代价就可轻易获得,而是通过人与自然之力,比如水火等自然元素的结合,从而冶炼金属,制作工具,再通过这些来源于大自然的工具,开发大自然,实际上这种过程就形成了一种良性循环:

材料取之于大自然,辅之以人类技术,通过技术与材料结合而生的工具,再用来开发大自然,最终开发得到的农作物也好,金属矿物也好,就能作用于人类本身,或者让人类果腹,或者让人类能够通过金属机械,去追求更高层面的技术,并最终带来更高层面的生活。

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同时宋应星还强调,在此过程中,除了能完美展现出人类的智慧与技艺,人类也应重视与自然界的关系,不可过度损耗自然界中的美好之物,否则必会适得其反,如我们所熟知的过度开采矿产,最终酿成矿难等事例,便是这种过度损耗大自然的弊端体现。

可能有的朋友会觉得很难理解,我举个简单的例子就能明白了:

比如小明发现了可以用生火来取暖,这属于人的智慧借助自然之力,来作用于人类本身的事例,小明取暖成功,但他怕冷,因此觉得一堆柴火可能不够,于是他把附近能燃烧的物质全部拿来助燃,那么势必就会引发大火,而这种对自然之力没有节制的滥用,则会对小明本身造成伤害,他可能因此被烧伤。

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宋应星在《天工开物》中表达的观点,也是基于此,这也反应出了一个本质问题:

人的智慧和技术,应是作为一种媒介而存在,只是为了将自然之力与人相结合,能够使彼此更好地相处,而人力绝不可凌驾于大自然之上,对自然界的事物加以滥用。

我想,在数百年前的明朝,宋应星能够思考出如此深刻的观点,不失为一种前卫的智慧,甚至可以说,他对人与自然之间关系的阐述,有着划时代的意义,甚至可以说是超越时代。

毕竟那时的教育程度普遍较低,大多数百姓只了解如何利用工具提高效率,但不会去思考事物运行背后的本质问题。

而宋应星不仅教给人们如何制作高效的工具,还凭借《天工开物》阐述出工程背后的哲学思想,从这个层面来说,《天工开物》的意义可谓伟大。

另外,还有诸如船舵、灌钢、泥型铸釜、失蜡铸造等与冶炼相关的技术,其中涉及到很多力学、热学甚至是物理学方面的知识,堪称开人类科学应用之先河。

作者宋应星甚至通过比喻,形象阐述出了船舵的结构原理:

《天工开物·舟车》:桅为弩,弦篷为翼,橹为车马,纤为履鞋,绰索为鹰雕筋骨,招为先锋,舵为指挥主帅,锚为扎车营寨。粮船初制,底长五丈二尺,其板厚二寸,采巨木楠为上,栗次之。

这段话看似复杂,但理解起来并不难,主要是把船舵的各部分,比喻成了“行军打仗”,如:

把“舵”比喻为“主帅”,意思是,船上的舵就如同领兵的统帅,统帅下达命令往哪行进,作为“军队”的船体,就会往哪走。

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船舵

而在书中的《五金》篇,宋应星是世界上首位从科学的角度论述锌和铜锌合金(黄铜)的科学家,另外关于锌的冶炼方法,也是宋应星最早提出并撰写于《天工开物》内,是有史可考的首次记载,这就表明,当时明朝民间的锌冶炼技术,处于世界领先水平。

《天工开物·五金》:凡铜供世用,出山与出炉止有赤铜。以炉甘石或倭铅(锌)掺和,转色为黄铜,以砒霜等药制炼为白铜。矾、硝等药制炼为青铜。广锡掺和为响铜。倭铅和写为铸铜。初质则一味红铜而已。

(注:倭铅:锌的古称)

再说一个《天工开物·作咸》中的“顿钻打井”技术,这项技术据后世考证,比俄罗斯早300多年诞生,而全书所阐述的哲学思想,才是体现科学技术的核心所在,众所周知,能够推动科学发展实现质变的,除了不断的实验以及创新,最重要的就是思想的进步。

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而宋应星在《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,宋应星认为在大地之间,事物以千万计,通过各种复杂神奇的变化,从而形成完美无缺的世界,而这其中的过程,恐怕不全是人力所能办到。

这展现出宋应星对大自然心存敬畏的态度,也足以证明他已经洞悉了科学发展的基础理论,并将这种思想与科学技术相结合,编著成一部流传百年的《天工开物》,推广向世界,让更多的人从中受益,这才是《天工开物》一书,真正伟大与奇特之所在。

传说中的明朝第一百科奇书,究竟“奇”在何处?

毕竟技术有着各方各面的限制,但思想却是一切进步的源泉,能够激发人们为了创造出更高价值而努力,从而使一个民族从根本上发生巨大改变,创造出更加伟大的成就。

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参考文献:

《庄子·外篇·天地》:凿木为机,后重前轻,挈水若抽,数如沃汤,其名为槔。

《天工开物·水利》凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中。昼夜不息,百亩无忧。

《天工开物·序》:天物巧生,以待人工。

《天工开物·舟车》:桅为弩,弦篷为翼,橹为车马,纤为履鞋,绰索为鹰雕筋骨,招为先锋,舵为指挥主帅,锚为扎车营寨。粮船初制,底长五丈二尺,其板厚二寸,采巨木楠为上,栗次之。

《天工开物·五金》:凡铜供世用,出山与出炉止有赤铜。以炉甘石或倭铅(锌)掺和,转色为黄铜,以砒霜等药制炼为白铜。矾、硝等药制炼为青铜。广锡掺和为响铜。倭铅和写为铸铜。初质则一味红铜而已。

《天工开物·序》:天覆地载,物数号万,而事亦因之,曲成而不遗,岂人力也哉?

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