天工开物：科技的百科全书/中国历代经典宝库第六辑

作者简介

蔡仁坚：台北医学院药学系毕业，美国哈佛大学政府学院公共行政硕士。曾任新竹市市长、台北医学院讲师，现从事文史研究工作。著有《科学与古老的中国》《古代中国的科学家》，译有《科学与人文价值》，编有《中国科技文明论集》等。 蔡果荃：台湾阳明大学医学博士，美国约翰？霍普金斯大学医学院神经科学博士，曾任哈佛大学医学院副教授，现任加州大学洛杉矶分校医学院教授，发表约百篇精神病学和神经科学的文章，著有《当你所爱的人病了》。

内容简介

宋应星这个人 宋应星生于万历十五年（1587），死于顺治年间（17世纪中叶）。他生存的时代是个政局混乱的时代，复杂的国内外情势，正塑造着明帝国的命运，虽然内有伟大政治家张居正的锐意革新，稍稍扫除了积弊已久的吏治。但只是一段时间的振兴，从明神宗到熹宗、思宗，内忧外患交相侵逼，有东林党争，有李自成、张献忠的横行，有女真族在北边虎视眈眈，蚕食继而鲸吞。但从宋应星的著作里，看不到他对这些时局的任何反应。 在这样的世局下，《天工开物》的作者出身于江西省奉新县，一个官宦世家。他的曾祖父，官最高做到都察院左都御史（大约是现在的监察委员），子孙辈中了举人或进士的有好几位。宋应星在这样典型的环境中成长，“学而优则仕”自不例外。他于万历四十三年（1615），和哥哥宋应昇一起在乡试过关及第（因此在上述的县志里，大都两人并列一传），这一年江西弟子参加乡试者，多至一万余名，其中只有八十三人及第，奉新县上榜的就只宋家两兄弟。哥哥官做得比较大、比较有名，在广东做过知府。宋应星官做得小。在江西家乡附近分宜县做了三四年的“教谕”（督学），又在福建汀州做了二三年的“推官”（法官），最后在安徽亳州任知州（约为今之县长），总共从崇祯七年（1634）到十七年，前后过了十一年的宦海生涯。做了十一年的地方官，宋应星辞官返乡，或许是不惯于末世政治的混乱吧！ 《天工开物》刊行于崇祯十年（1637），距离他乡试中举有二十二年左右。这段时间应是他准备和撰写本书的最长年限。 在这二十多年内，他足迹所至相当广泛，《天工开物》的自序里，他说：“幸生盛明极盛之世，滇南车马，纵贯辽阳。岭徼宦商，衡游蓟北。为方万里中，何事何物不可见见闻闻？” 可以见得，他是在多方地收集各地方科学技术的各种流传。因此，《天工开物》里，不论农业技术、纺织技术或冶矿技术，内容涉及全国各地，但也无可避免地，作者以熟悉的故乡为主。 宋应星的家乡江西，是个物产富饶的地方，自古以来，各种产业包括农业、矿业、轻工业，都很发达。像萍乡的煤矿，除东三省外，无可匹敌；像景德镇的陶瓷工业，已数百年执全国之牛耳；像制纸业（在民国初步的统计，生产量占全国的五分之一）等，是其中较著名的。 大地是历史的舞台，江西的一般性产业是宋应星写《天工开物》的基础；江西的特殊性产业，则成为《天工开物》里较具地方特色者。例如以农业言，中国以农立国，农业发达普及中国各地，大体上，北方和南方有一些不一样，《天工开物》里有关农业的部分，也秉承了中国农书自古以来的传统，言之颇详，遍及南北。而江西有特殊经济作物如蓝靛、菜、栌油、桐油、苎麻等，使得宋应星对这些作物的描述更深入而具特色。 如前所述，我们对于宋应星所知不多，仅从三种地方志和《天工开物》的序文略知一二。他的家人，他的其他生平事迹，和历史上许多的科学家一样，一起淹没在历史的洪流里！ 初识《天工开物》 三百七十多年前，时当明朝末年崇祯时代，在江西地方一位做过官的学者宋应星，把编写了十数年的《天工开物》付梓刊行。 这本书在明末的中国，只刊印了二次，而且刊印的数量很少，并不普及，但反而流传到了日本，却流行起来。从明以后，有很长一段时间，甚至中国人都不知道有《天工开物》这本书，甚至明刊本的《天工开物》也在中国佚失了，反而要求之于日本。正如日本大学者、也是研究科技史的大师薮内清所说：“明末刊行的《天工开物》，在中国，自刊行后，除曾被二三书籍所引用外，完全逸失。而在日本，却反而有莫大的影响。” 为什么《天工开物》会流落异乡三百多年？《天工开物》到底是怎样的一本书，为什么在中国失传，却反而流行于日本呢？这本书虽书成于明末，但包罗万象的生产技术的记录里，有很多是已传承千百年的技术知识，在西学大量涌入明末的中国以前，这是一本综合当代以及近古、中古传统科技的科技百科全书。不但如此，在中国传统科技史上，记录生产技术的专书原来就不多见，《天工开物》不论就质或就量上，都是极为突出的代表性经典。 我们且就《天工开物》先作一番粗略的巡礼。全书分上、中、下三卷，共有十八篇，依次是： 1 乃粒（各种主粮的栽培、水利、灾害） 2 乃服（丝、棉、裘各种质料的培育、织造） 3 彰施（织物用的色料生产及染色技术） 4 粹精（各种主粮的加工技术） 5 作咸（海、池、井等盐类的制造生产） 6 甘嗜（从栽培到制糖的生产技术） 7 陶埏（砖瓦、陶瓷的生产技术） 8 冶铸（铜、铁金属的铸造技术） 9 舟车（各式车、船的制造技术） 10 锤锻（各种铁质生产工具的锻造技术） 11 燔石（各种矿石的采取、生产技术） 12 膏液（各种食用油、工业用油的制油技术） 13 杀青（造纸技术） 14 五金（金、银、铜、铁、锡、铅的制炼技术） 15 佳兵（兵器及火药的制造生产技术） 16 丹青（文书用的各种色料、墨的制造技术） 17 曲糵（酿酒技术及曲类生产） 18 珠玉（各种宝石类的采取、加工技术） 根据作者宋应星的原序，本来还有讲天文学的《观象》和讲乐器音乐的《乐律》二篇，但他谦虚地认为：“其道太精，自揣非吾事，故临梓删去。” 由这样的一份内容，我们可以知道，《天工开物》已搜罗了各种重要的、和民生关系密切的轻工业的技术知识。 再进一步地去审查量的配比，我们又可以发现，有关于食品的生产技术，包括第一、四、五、六、十二、十七六篇占了最大的分量，约占全书的三分之一。其次是织物（衣服），包括第二、三两篇，约占全书的七分之一，两者加起来，约占全书的一半。由此可见传统社会科技的需求，仍以直接关系民生者为重。另外，有关于金属工业的分量，也占了将近四分之一，仅次于食品，这表示当时社会因为货币通行、生产分工细化，生产工具殷需，而对金属制品需要日增。 极为实用的一本科技百科全书，书名《天工开物》却并不是很容易让人了解。作者宋应星并没有说明书名的意义，倒是民初著名的地质学家丁文江（丁文江和《天工开物》的渊源留待后文再叙）为之作解，说：“物生自天，工开于人，曰天工者，兼人与天言之耳。” 将天与工归为自然的，而物和开则属人工的。这可以这样比喻：纤维的存在是“天工”，而纺织此纤维成为布帛，便是“开物”。也就是说：天工是指相对于人工的自然力，而利用此自然力加以创造生产的人工，便是“开物”！这和中国传统科学思想是相一致的：天工是根本，顺应此而造出有利用价值的东西，才有人类技术的存在！当然，这和近代西方欲将自然从神（在中国是天）手中解放的机械论思想，是大异其趣的！ 像这样一本涵盖面广的“科技百科全书”，当然作者必须要有相当的技术涵养，而且不是一时一地所能成的。我们不知道宋应星花了多少年头作成了这本书（中国的科学家，常常以一生之努力，从事研究及著作，像比宋应星稍早的李时珍，以二十七年光阴写《本草纲目》一书）。但我们可以确定，宋应星并不是专业的技术者，从他在本书卷首的序文里所说： “……且夫王孙帝子，生长深宫，御厨玉粒正香，而欲观耒耜。尚宫锦，衣方剪，而想像机丝。当斯时也，披图一观，如获重宝矣。年来著书一种……随其孤陋见闻，藏诸方寸而写之。岂有当哉？” 可以看出，他这本书的读者对象，是上层社会的成员们。宋应星对于这些人似乎心怀愤慨，因为他们对于日常生活蒙受恩泽的生活必需品的生产技术，竟然无甚知道。这本书不是精深的技术指导书。但在一定程度上，它为普遍的中国传统生产技术，留下了颇为完整的面貌。 明代的饮食生活 明代有两本著名的小说，生动地描绘了当时人们日常生活的情态。一本是描写江南民间的《今古奇观》，抱瓮老人著（真实姓名已不可考）；另一本是写北方山东乡间的《金瓶梅词话》（确实作者亦已不可知）。 这两本脍炙人口的明代小说，表现了当时分工较细化、工商业较发达的社会背景下，人民日常生活的多样化。对于开门七件事“柴米油盐酱醋茶”的生活主题，也有所记述。 像《古今奇观》卷十四《宋小官团圆破毡笠》。宋金沦为乞食者，偶遇老父至友刘有才，便先叫女儿宜春，“把冷饭泡了热茶给他吃”。卷二十四《陈御史巧勘金钗钿》，贫困的鲁公子到姑姑家借米，给他饭吃，临走时送给他“一包白米，和些瓜菜之类”。卷十一《吴保安弃家赎友》里引当时人常言道：“巧媳妇煮不得没米粥”，也就是一般人说的“巧妇难为无米之炊”。这些故事说明以米为主食的普遍。 在北方，白米是珍贵的东西。据称，唐代的时候，衙门的官给伙食是白米饭。《金瓶梅》提到，官绅的好筵席常用白米饭类，如第十回有“软炊香稻”、第三十一回有“割肉水饭”、第五十二回有“绿豆白米水饭”。一般的庶民就吃面粉类及其他杂粮，《金瓶梅》内列了好几种，像：馒头、烧饼、炊饼、烙饼及各种汤面，都是至今随处可见的。 主食的情况如此，副食更加琳琅满目。 一般的农民，仍是自给自足为主的小农，副食大都是自己营种的蔬菜、菽类。另以腌酱来保存剩下的，如豆酱、腊肉、鱼鲊（鲊系以腌过的鱼片和米饭，一层鱼一层饭装入坛中，上以石头压之，置数十日后，米饭会发酵，由其乳酸作用会带有酸味，又称糟鱼）。 其他糖饴、酒类、水果、油品，名目很多，而且主要的，这些食品的加工技术，相当出色。很多技术传承了千百年，传到民国以后的手工作坊，仍然沿用。 《天工开物》里对食品化学、食品加工有很生动的记录，内容分布于第五篇《作咸》（制盐），第六篇《甘嗜》（制糖），第十二篇《膏》（制油），第十七篇《曲糵》（制曲造酒）。 《天工开物》所记载的桑蚕丝织 纺织的过程究竟如何？由养蚕吐丝到织成布帛需要有什么技术呢？我们可以在《天工开物》的第二篇《乃服》寻找到答案，宋应星说：“先列饲蚕之法，以知丝源之所自。” “蚕是昆虫的一种，它的生活史是由卵孵化为蚕（幼虫），蚕吃桑叶而生长，经过三眠或四眠变为蛹而结茧，最后蛾破茧而出。蚕依孵化的早晚分成两种，晚种从仲夏开始饲养过冬，所结的茧成亚腰葫芦形；依眠性分，则可分三眠蚕、四眠蚕；依体色则可分纯白、虎斑、纯黑、花纹数种。” “茧有黄、白二种，浙江湖州及嘉兴产白茧，其他地方产黄茧，黄白两种交配的后代会结褐色的茧，黄色的茧可以猪的胰脏漂洗为白色……” “桑树高七八尺，不必利用梯子来采集桑树叶，取叶是用铁剪，铁剪以嘉郡、桐乡所产最利最有名。” “桑树的繁殖用枝条垂压的方法，将母株往外生长较长的枝条，以竹钩拉近地面用土覆盖，等拉下的枝条生根以后，就可与母株分开，成为新生的桑树。” “桑树多不开花结果，营养集中在叶子部分，少数开花结果的桑树，叶较少而且薄，但我们可用接枝的方法，使叶片薄少的桑树长出厚多的桑叶来。” “四川中部地区因不长桑树，故以柘树的叶片取代，所生的茧仍一样可用，并且较为坚韧，称为‘棘茧’，特别用来做受力较大的弓弦和琴弦。” 浙江嘉州、湖兴地区所养的蚕是四眠生白茧的，丝的产量较三眠的蚕多，但缫丝的收成率较低。四眠蚕所产丝质量较好作为经线用，经济价值较高，这就是嘉州、湖兴地区蚕业兴盛的原因。至于山东地区的三眠蚕，虽然质好，但量少。北方所养的蚕为三眠蚕，与野生蚕相近，嘉州、湖兴地区的四眠蚕由北方三眠蚕演化过来，原因是饲养技术、桑树品种、地理环境等因素的改变。 结茧可用人工诱导的方法，方法如下：“将竹子剖细后编成‘箔’，以木材架起使高约六尺，下摆炭火，每盆炭火距四到五尺。开始时火要小，发育完全的蚕感觉到温度升高时就开始吐丝造茧、不再随处游走，此时将火势加旺，使蚕吐出的丝能即时干燥，可使织成丝绸耐久不坏，此谓‘出口干即结茧’。诱导蚕吐丝结茧的‘茧室’不可密不通风；下面升火、上面必须通风凉快。要留下育种的蚕，应取火势较小的地方，炭火正上方的蚕并不适宜。另外，竹箔上铺以稻秆，避免跌到地上或火里。”以人工诱导方法所产的蚕丝，适合于大规模生产的产量控制，并且能提高质量、经久耐用。 茧收成之后加以选择分类，分别缫丝。“首先煮一锅沸水将茧煮开，一次投入二十枚茧左右，用竹签不断拨动，慢慢地会分出丝来，待干将丝均匀绕在‘大关车’的木框上，此即‘出水干即治丝’，和前述的‘出口干即结茧’，对丝的品质一样重要。” 丝自大关车的木框取下后，为了使以后的工作易于进行，再“调丝”一次，卷在另一个木框上，此项器具称为“络笃”。 接着进行机织，在此之前的纺丝，是将蚕丝的纤维连成长线，机织即是进一步由线到面，以“综”引垂直的经线、“簆”引水平的纬线，使经纬互成直角纺成丝帛。这种由点而线、由线而面的过程，是纺织不易的通则；不管是以人工编织的原始时代，或是机械动力生产自动化的今天，这种原则性的步骤是一样的。 纬线是将丝线沃湿后，右手摇动轮子、左手拉动丝“铤”（经缠绕丝线的圆筒）纺在竹管上的（见图），此称为“纬络”。 经线的制作如图，以长直的竹竿穿三十几个洞，称为“溜眼竿”，丝经图右下的铤到右中的“竹扇”穿过洞，然后绕到左方的“经耙”上，接着以“交竹”（图左下两个织工间）一上一下分开，以便下一步进行。 纬线使用较多，与经线的比约为三比二。 机织的准备工作完成以后，即可继续进行织造。织机的型式可大分为“花机”与“腰机”两种，花机又称大机。宋应星说：“杼柚遍天下，而得见花机之巧者，能几人哉？”可见花机并不普遍。腰机又称小机，凡是织造杭西罗地等绢、轻素等绸、银条巾帽等纱，不必用花机，只用小机即可。织匠腰后垫座一皮幅以使用力（见图），因用力全在腰部，故称为腰机。腰机也可以用以织造麻布、棉布。 花机长一丈六尺（结构见图），“花楼”高起，中有“衢盘”，下有“衢脚”，提花小厮坐在花楼上，机末的“的杠”用以卷丝，“叠助”木长四尺、尖端和簆联系。不加花纹的素罗，一人织造即可，不用提花的小厮，同时也不必设衢盘与衢脚。 织绫绢使用的簆有一千二百齿，又由花机图有“老鸦翅”与“涩木”各四可知：绫绢的经线是以四条为组织单位，即有四千八百缕。 绫绸之经线数有五千缕或六千缕，五千缕是与绫绢的四千八百缕相近，六千缕是用一千二百齿的簆以五条经线为单位，质地较好。 罗纱使用的簆为八百齿，所以只有三千二百缕。另由花机的一千八百根衢脚，可推知有七千二百缕者。由三千二百缕到七千二百缕所代表的意义即是经线致密的程度。至于用腰机所织的“罗地”，是以簆一齿穿织一条经线织成的薄绢，其经线较绫绢粗三分之一，簆也是八百齿。 “花样的设计最须巧思，画图者先将图案花色画在纸上，接着计算使用丝线的型式，长短做成模型（此称‘结本’），安放在花楼上，织造工匠即可以依此模型穿综、带过经线，随着尺寸、型式提起衢脚，花样自然就显现了。” 织绫绢是以经线的变化来显现花纹；梭子一来一往皆要提动衢脚。织纱罗是以纬线的变化来显现花纹；仅在梭子拉近时提起衢脚，梭子拉开时不必。 “丝帛织好以后，仍是生丝，需要煮过才成为熟丝。煮的方法是用稻秆烧成灰加入水中、放入生丝煮练，煮好不立刻拿起，水中再放入猪的胰脏，经过一个晚上，隔天拿起时色彩即鲜艳灿丽。若改用乌梅取代猪胰脏，颜色亮丽的程度则稍减。” “在前述熟练的过程中，除了使丝帛的颜色灿烂夺目外，尚可使丝帛的质地更纯粹；一般说来，如果经线为早丝，纬线为晚丝，在熟练的过程中，每十两会减轻三两。若经线、纬线皆为早丝，只会减轻二两。” “熟练之后，丝帛会干，张力较大，有时会起皱纹，此时可以磨钝的大蚌壳刮平，显现出丝帛优美的颜色及纹路。” 1．总结中国近古时期生产技术的一部百科全书。 2．中国科技史上不可多得的巨著，照耀古老文明的科学之光。 3．台湾知名学者讲解，读懂科学名著的文化内涵。 4．中国传统文化精华，畅销台湾四十年，一家人共读的经典。