《天工开物》是中国科学史中有代表性的科技经典著作,也是一部世界科技名著。明宋应星著。此书在历史上对四千余年来中国传统农业和工业领域内取得的技术成就第一次作了全面而系统的总结,深受国内外推崇。书成于明末崇祯十年(1637),从那以后,至1989年为止,国内外共刊行16版,印刷38次,现有法文译本、英文及日文本,现代汉文语译本及校注本,更有前4章德文本,部分内容还转译成俄文、意大利文、德文。
宋应星(1587—1666?),明代科学家、思想家,字长庚,江西奉新人,少有大志,博极经史及百家书,万历四十三年(1615)中江西乡试第3名举人,奈此后6次进京会试未中进士第,乃与科举决裂而转向实学。历任江西分宜县学教谕、福建汀州府(今长汀地区)推官、南直隶凤阳府毫州(今安徽阜阳地区)知州。南明时授滁和分巡道及南瑞分巡道,未赴任,入清后一直过隐居生活。宋应星才大学博,著作等身,所著有 《天工开物》、《画音归正》、《观象》、《乐律》、《野议》、《思怜诗》、《杂色文》、《原耗》 、《卮言十种》、《春秋戎狄解》及 《美利笺》等书,说明他是驰骋于自然科学与人文科学两大知识领域的渊博学者。今保留下来的只有《天工开物》、《野议》、《思怜诗》、《论气》及《谈天》5种,后两者可能是《卮言十种》中残存的两种。这些书今都有注释本及语译本。
《天工开物》是宋应星主要科学作品,是在他任分宜教谕期间写的。全书6. 2万字,插图123幅,分上中下三卷,每卷一册,共18章,是作者几十万里旅行时于南北各地田间和作坊作大规模科学考察的基础上写的。计有《乃粒》、《乃服》、《彰施》、《粹精》、《作咸》、《甘嗜》、《陶埏》、《冶铸》、《舟车》、《锤锻》、《燔石》、《膏液》、《杀青》、《五金》、《佳兵》、《丹青》 、《曲蘖》及 《珠玉》等章。所述内容翔实,涉及30种不同生产部门的技术,几乎包括当时社会全部生产领域。各章先后顺序安排,是根据“贵五谷而贱金玉”的经学原则作出的。以与万众食衣有关的农副业各章置于全书之首,其次是手工业各章,而以不切国计民生的珠玉一章殿后,体现作者重农重工和轻视金玉的思想。此书还有个主导思想贯穿在书名之中。此思想在《膏液》章表述得特别明显: “草木之实,其中蕴藏膏液(油脂)而不能自流,假媒水火、凭借木石 (榨、磨),而后倾注而出焉”。《野议·民财议》亦云:“夫财者,天生地宜,而人工运旋而出者也”。这是说天产的自然资源不会自动为人所用,必待人工作用于自然界,而后才能变成物产。
“天工”及“开物”: 词出于《易系辞上》中“天工人其代之”及“开物成务”。经文本义分别指上天意志及圣人据《周易》道理开通万物。宋应星引此二典;反其义而用之,在他看来,“天工”是与人工对应的自然力,“开物”是根据人类生活需要从自然资源中开发出各种有用之物,从而是工农劳动者参加的生产活动。把“天工”与“开物”结合在一起,意味着将自然力与人力、自然界与人类协调起来,通过技术手段从自然资源中开发物质财富和物产。在这里技术成为沟通自然力与人力、自然界与人类的桥梁。换言之,“天工开物”思想的核心意义是以天工补人工开万物,或借助于自然力与人力的互补通过技术从自然界开发物产。这是宋应星发展的一种具有普遍意义的科学思想或技术哲学思想。日本学者三枝博音(1892—1963)认为“在欧洲人的技术书中,恐怕没有这类书名的著作。技术确实是自然界与人类协调的产物,……对技术的这种理解,是东洋人特有的世界观。只有很好地理解了技术,才能懂得利用天工的同时再用人工来开物”。这是宋应星对科学思想史作出的一大独特贡献。“天工开物”思想像红线坐标那样贯穿在全书各处,使人在自然界面前发挥充分的主观能动性,但又要随时掌握与自然界的协调关系。这种思想直到今天仍具有现实意义。
《天工开物》以每一具体产品的整个生产系统为基本结构单元,包括产品种类、用途、原材料及能量消耗、生产技术及工具设备、产品产地及质量指标等。再将各产品加以归类,置于各章之中,将有关章分为农业及工业两大部类,从而对门类众多的工农业生产技术知识开创了系统阐述的新体例,构筑了一个完整的知识体系。全书结构严密,层次清晰。同时各章又突出重点产品,以生产该产品技术最发达的地区为样板,予以着重介绍。因而全书各章节的内容主次分明,像机器零件那样,所有知识单元严密组合成有内在联系的整体。把这么多产品及其生产技术知识组合起来,只用六万余字便叙述得井井有条,既有广度,又有深度,在科技著作编纂史中可以说是一个奇迹。
上卷有6章,多与农业有关。《乃粒》主要论述稻、麦及黍、稷、粱、粟、麻、菽(豆类)等粮食作物种植、栽培技术及有关农机具,包括各种水利灌溉机械,对以江西为代表的南方水稻的栽培技术介绍得特别详细。《乃服》包括植桑、养蚕、缫丝、丝织、棉纺、麻纺及毛织等生产技术及工具设备、操作要点,特别着重叙述浙江嘉兴、湖州地区先进的养蚕技术及苏杭丝织、松江棉纺,绘出了大型提花机的结构图。《彰施》介绍各种植物染料及染色技术,详于靛蓝种植及蓝靛提取以及从红花提取染料的过程,还涉及诸色染料配色、调色及媒染方法。《粹精》叙述稻、麦等粮食作物收割、脱粒、磨面等谷物加工技术,偏重于稻谷加工,介绍所用风车、水碓、石碾、土砻、木砻及制面粉的磨、罗等。《作咸》论述东海海盐、山西池盐、四川井盐等盐产地、制盐技术及设备,尤其详于海盐及井盐,提出用密度控制卤液质量的方法及贮盐法。《甘嗜》主要叙述甘蔗种植、制糖技术及工具,同时论及蜂蜜及饴饧(麦芽糖)。以上各产品为人生所必需,故合订成一册,列于全书之首。
中卷有7章,多为工业技术。《陶埏》叙述房屋建筑用砖瓦及日常生活用陶器、瓷器(白瓷、青花瓷)的制造技术及工具。着重介绍江西景德镇生产民用白瓷的技术,从原料配制、制坯、过釉到入窑烧制都给以说明。皇家所用各种高级彩瓷,因不切民生,不屑介绍。《冶铸》是有关中国传统铸造技术的经典记录,着重叙述铜钟、铁锅及铜钱的铸造技术及设备,包括熔模铸造、泥型铸造等基本技法。《舟车》首先用数据标明南方船舶和北方车辆结构构件及用材,同时说明各种车船驾驭方法,尤其详于大运河上航行的运粮船“漕船”,是有关交通工具技术的专章。《锤锻》系统叙述铁器、铜器锻造工艺,从千斤铁锚到纤细绣花针都在讨论范围之内,包括各种生产工具和斧、凿、锉、锯、锄等的制造,还包括焊接、金属热处理及表面渗碳等加工工艺。《燔石》论述烧制石灰、采煤、烧制各色矾石、硫磺及砒霜的技术。《膏液》章介绍16种油料植物籽实的出油率、油的性状、用途以及用压榨法及水代法提制油脂的技术及工具,还谈及桕皮油制法及用柏油制蜡烛的技术。《杀青》专论纸的种类、用途、原料,尤其详述造竹纸、皮纸的工艺技术及生产工具,提供了中国最早的造纸工艺流程图,还论及以不同原料混合制浆造纸及废纸再生的技术。
下卷即最后 一册包括5章,也属工业技术。《五金》章论述金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属矿石开采、选洗、冶炼及分离技术,描述各种金属性状、产地及用途,还有各种铜合金及灌钢的冶炼,提供了先前不曾有的珍贵的生产设备图。这一章也属经典著作,记载了许多中国的创造发明,如以煤炼铁、用活塞风箱鼓风、将生铁直接炒成熟铁,以生铁与熟铁合炼成钢等等。《佳兵》涉及弓箭、弩等冷武器及火药、火器等制造技术,包括火炮、地雷、水雷、鸟铳及万人敌(旋转型火箭弹)等火器。《丹青》主要叙述以松烟及油烟制墨和供作颜料的银朱(硫化汞)的制造技术,产品与纸同属文房用具。《曲蘗》记述酒母、药用神曲及丹曲(红曲)所用原料、配比、发酵技术及产品用途。尤其着重于介绍宋以后才发展的具有特殊性能的丹曲。《珠玉》叙述南海采珠、新疆和田(和阗)采玉及井下采宝石的方法以及珠宝玉器的加工技术,还包括玛瑙、琥珀、水晶及琉璃 (玻璃) 等。
在123幅插图中绘出286人,在不同生产岗位上劳动,人物表情生动,设备用素描写实笔法勾成,展现了中国古代工农业生产技术实态的长卷画面。首载于此书中的大量插图,早已成为中外各国传之久远的佳作,是技术与美术融为一体的精心杰作。书中还将理论与实践结合在一起,对各技术过程给予理论解释。如《乃粒》指出: “土脉历时代而异,种性随水土而分”。“相去数百里,则色、味、形随方而变,大同小异,千百其名”。这就正确从理论上说明生物体与周围环境的相互关系,生活环境的变迁是引起作物物种变异的原因。《丹青》解释用水银一斤(16两)得银朱17. 5两的原因时指出: “出数借硫质而生”,因硫与汞参加反应,多出的重量来自硫,非无中生有。这就表明万物化生过程中 “未尝增”亦 “未尝减”的物质守恒思想。
《天工开物》用定量叙述法记述了许多先进技术成果,其中不少是发明创造。《乃服》介绍蚕种变异现象几乎与19世纪英国生物学家达尔文所述完全一致,还提出将一化性蚕与二化性蚕、黄茧蚕与白茧蚕人工杂交育出具有亲代双方优势的杂种蚕,通过蚕浴、排除病蚕实行人工淘汰,让健蚕发育成长等,都符合科学原理。《五金》所述将炼铁炉与炒铁炉串联使用,实现了从生铁直接炼成熟铁的连续生产,有学者认为,书中介绍的由生铁及熟铁合炼成钢的工艺,是近代马丁炉炼钢法的先声。该章对金属锌的冶炼工艺叙述,在世界上首开记录,而论铜、锌以不同配比炼出不同性能的合金黄铜,对中外生产都有指导意义。《燔石》论竖井采煤、井下安巨筒排除瓦斯和巷道支护措施,都值得称道。《乃粒》指出水稻育秧后30日即拔起分栽,一亩秧田可移栽25亩,即秧田与本田之比控制在1:25,又说早稻食水三斗、晚稻食水五斗。这些技术指标是育秧、插秧及灌溉理论基础,对农业生产有指导作用,不为前人所道及。该章还介绍用人工选择原理培育出抗旱性旱稻及以砒霜作农药拌种、以石灰中和酸性土壤,都是先进技术。《甘嗜》介绍将水稻育秧法移植于甘蔗种植,也是明代发展起来的新技术。《粹精》介绍江西广信府所用水碓,以水力为能源,可同时实行灌溉、脱粒及磨面,这种“一举而三用”的多功能机械,在当时世界上也是一流的。
总之,《天工开物》是中国古代科学技术宝库,除具有丰富科技内容外,还有很多可贵的科学思想、经济思想和政治思想,并对各种迷信及方术给予批判,提倡采用试验和穷究推理的研究方法。虽个别地方难免论述失误,但这并不能掩盖全书的精华。此书在历史上是承上启下的集大成作品,为明清学者所屡次引用,而且收入清代官修的《古今图书集成》、《授时通考》等大型著作中。在18世纪后半叶因其有反清思想而一度遭到厄运,但不久又成为许多学者的参考书。17世纪后流入日本,成为各界广为重视的优秀读物,刺激了“开物之学”的兴起。18—19世纪此书又成为朝鲜实学派学者参引的著作。19世纪 《天工开物》很多内容介绍到欧洲之后,又在西方产生广泛影响。法国学者儒莲(Stanislas Julien,1779—1873)将此书称为“技术百科全书”。达尔文也读过 《天工开物》中的养蚕部分,称之为“权威著作”。英国学者李约瑟(Joseph Needham,1900—)将《天工开物》作者宋应星称为“中国的阿格里柯拉”和 “中国的狄德罗”,认为 《天工开物》足可与西方文艺复兴时的技术经典 《矿冶全书》 (DereMetalica) 及18世纪法国的 《百科全书》相媲美。日本学者三枝博音也认为西方的技术代表作是阿格里柯拉的 《矿冶全书》,而东洋的技术代表作是宋应星的《天工开物》。美国学者富录特(L. C. Goodrich,1894—1968)将《天工开物》与 《武备志》、《三才图会》合称为明末出版的三部杰出的插图本百科全书。中国学者丁文江(1888—1936)认为“本书大体说来,要算国故中最值得赞许的一部科学典籍”。
从19世纪开始,中外学者用近代科学方法研究《天工开物》,到20世纪已经全面展开,除文字校勘、词句注释及翻译外,还偏重对此书所述内容的系统研究,用中外文发表了很多专题论文及专著。专家已把 “宋学”作为一门专门学问提到研究议程上来。所谓宋学就是系统研究宋应星及其作品。这种势头今后会向纵深方向发展,并有更多的中外学者参加到这一研究行列之中。
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