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山西大学学报上的一篇抄袭文章

 

  山西大学学报(哲学社会科学版)2005年第1期刊载了杨树栋的一篇文章《机械工程——中国古代技术进化的标志》。该文前三分之一直接抄自张柏春《认识中国的技术传统——关于中国传统机械的调查》,后三分之二抄自冯立升的《关于中国机械工程技术史研究的若干问题》。这两篇文章北大“科学史与科学哲学”网站上都有,并附后。请读者比较。


(一)

2005年1月第28卷 第1期
山西大学学报(哲学社会科学版)
Journal of Shanxi University (Philosophy & Social Science)
Jan,2005
Vol. 28 No. 1

哲学研究·机械工程
———中国古代技术进化的标志

杨树栋(山西大学科学技术哲学研究中心,山西太原030006)

摘 要:机械是人类生产和生活的基本要素之一,是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别其他动物的一项主要标志,机械技术在整个技术体系中占有基础和核心地位。机械技术与人类社会的历史一样源远流长,它对人类社会生产和经济的发展起着及其重要的作用,是推动人类社会进步的重要因素。中国的机械工程技术不但历史悠久,而且成就十分辉煌,不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。文章主要是对中国古代机械工程技术史的发展进行了梳理,并对其社会作用和现实意义进行了论述。

关键词: 机械工程技术; 进化; 
标志中图分类号: N02.   文献标识码: A   文章编号: 1000-5935(2005)01-0098-04

一 中国古代机械工程技术史的研究状况

关于中国机械传统的记述和传说长期流传于世,引起了历代擅长技术者和文人的注意和好奇。三国时期的马钧曾再度发明前人的指南车、翻车,明末的王徵试图复原指南车、木牛流马等。王祯撰《农书·农器图谱》,薛景石撰《梓人遗制》,宋应星著《天工开物》,记载了他们所了解的机械。艺术家的作品也使古代机械的技术信息留存下来。比如,五代《闸口盘车图》仔细绘制了水磨图,《清明上河图》描绘了宋代都城汴梁(今开封)的船舶、车辆、桥梁等技术。
中国古机械较早地引起了国外学者的注意。1909年起,格里(Giles)、摩尔(Moule)、朗基斯特(Lanchester)等人先推测过指南车的传动机构[1](P52)。20世纪20年代以后,中国的历史学家、机械工程学家和文博专家开始了中国古代机械的文献研究和专题研究。1925年,张荫麟翻译了英国人摩尔的论文《宋燕肃吴德仁指南车造法考》,且撰写了《宋卢道隆、吴德仁记里鼓车之造法》,刊载在《清华学报》上。1935年,刘仙洲在清华大学出版《中国机械工程史料》,初步整理了汉语古籍中关于机械的记述。王振铎则根据古文献的记载,试图复原古代的机械装置。1936年,他在《燕京学报》上发表《汉张衡候风地动仪制法的推测》,并在北平研究院复原指南车、记里鼓车[2](P63)。这些早期的工作开创了中国机械工程史的研究。
1949年以后,科学技术史在中国成为一项有组织的事业,实现了初步的建制化,研究工作有了较大的进展。其中,刘仙洲、王振铎的工作代表了机械工程史的学术水平[3](P36)。
1950-1960年,刘仙洲开展了机械原动力、计时器、齿轮、凸轮等方面的专题研究。基于这些研究,他撰写了通史性著作《中国机械工程发明史》[4](第一编)和《中国古代农业机械发展史》[5],初步勾画了中国机械技术发展的大致脉络。书中收入了关于耧、辘轳、独轮车等方面的调研成果。后来,刘先生曾组织学者从2万余种古书中查找古机械的线索和记述,留下了大量的卡片。近年来,清华大学图书馆学者对这些的资料进行了整理。
复原是古代机械史研究的一个重要方面。王振铎等长期从事古代机械史的专题研究和复原。在文献分析和考古发现的基础上,为中国历史博物馆复原了地震仪、指南车、记里鼓车、水运仪象、水排等机械装置,其主要成果收入他的文集《科技考古论丛》[6]。
英国李约瑟(Joseph 
Needham)注意从东西方文明的比较这一视角,审视中国古代的机械和技术传播,同时探讨机械技术与其他知识的关系。他参考了中国学者和西方学者的研究成果,在王铃的协助下撰写了《中国科学技术史》机械工程分册[7]。该书初版于1965年,后被翻译成日文和中文,是国外学者了解中国机械技术传统的一个重要窗口[8]。
在刘仙洲之后,机械工程史的专题研究和调查工作仍有进展。同济大学陆敬严在古代兵器和其他机械装置的复原研究以及立轴式风车等传统机械的调查方面均有新的进展。中国科学院和北京科技大学等单位对中国传统金属工艺的研究,西北农业大学等单位对秦陵铜车马的研究,都取得了重要的研究成果。上世纪90年代,当中国科学院自然科学史研究所组织全国的科技史家撰写《中国科学技术史》丛书,集中展示中国学者几十年的研究成果时,陆敬严、华觉明等学者,编著了该丛书的机械卷[9]。该书继承了刘仙洲、王振铎等中国学者的思路,适当参考了李约瑟和其他学者的著作,在技术内容和构造原理分析方面均有进展。
刘仙洲、王振铎、李约瑟、陆敬严和华觉明等所撰写的专著主要基于古籍的记载、考古资料和部分传统机械的调查资料。未来的中国古代机械工程史研究还可以在几个方面做出努力。第一,发掘、整理和解读明清时期汉文典籍和某些少数民族语言文献中的史料;第二,充分利用现有的和将来的考古发掘资料,开展科技考古研究;第三,广泛而深入地调查现存的传统机械,探讨它们与文化背景之间的关系;第四,开展技术的社会史、文化史和思想史等方面的研究。
中国有连续的文化传统,保留了繁浩的古籍。有关古代机械的记载,散见于多种体裁的典籍之中。然而,关于技术的文字记述或绘图大多过于简略,时常仅有只言片语,甚至找不到任何记载。考古发现能够提供某些可靠的第一手资料,但其内容显然是有限的。多数古代机械的制作材料是木、竹等不易长期保留的材料,只有少数零件是用石头和金属制作的。这使得我们在考古资料中很少有机会找到结构比较完整的机械。像古代车辆和铜车马这样的发现毕竟是少数。  

二 中国古代机械工程技术史的价值及作用

中国的机械工程技术在漫长的历史发展过程中形成了自己独特的风格。中国古代机械工程技术,是世界机械史的一个组成部分,在世界机械工程史上占有重要位置。
著名科学史家李约瑟在讨论中西科技交流与比较问题时曾指出:“有少数几种基本技术曾经从古代美索不达米亚朝四面八方传播,……可是,中国人的发明就多了。这些发明在公元一世纪到十八世纪期间先后传到了欧洲和其他地区。这里包括:(1)龙骨车;(2)石碾和水力在石碾上的应用;3水排;(4)风扇车和簸扬机;(5)活塞风箱;(6)平放织机(它可能也是印度的发明)和提花机;(7)缫丝、纺丝和调丝机;(8)独轮车;(9)加帆手推车;(10)磨车;(11)拖重牲口用的两种高效马具,即胸带和套包子;(12)弓弩(13)风筝;(14)竹编蜒和走马灯;(15)深钻技术;(16)铸铁的使用;(17)游动的常平悬吊器;(18)弧形拱桥;(19)铁索吊桥;(20)河渠闸门;(21)造船和航运方面的无数发明,包括防水隔舱、高效率空气动力帆和前后索具(22)船尾的方向舵;(23)火药以及和它有关的一些技术;(24)罗盘针,先用于看风水,后来又用于航海;(25)纸、印刷术和活字印刷术;(26)瓷器。所有这些例子有一种共同之点,这就是它们在中国应用的时期,确实早于它们在世界其他部分出现的时期。有时甚至要早得多。”[10](P545)李约瑟博士列举的这些实例绝大多数都是中国古代的机械发明或相关的技术成果,由此可见,中国古代的机械技术成果不仅在中国科技史上占有突出地位,而且在世界机械史乃至科技史上的地位也是不可低估的。
中国机械史的历史价值还表现在传统机械工程技术在中国古代社会经济和科技发展中占有十分重要的位置。中国自古以来以农业立国,农业生产在古代历史发展进程中始终占据核心地位,因而作为农业生产工具的农业机械在生产中的作用极为重要。农业机械技术方面的大量发明、革新及其推广应用对社会生产力的提高起了极大的作用。同样,机械在水利工程、建筑工程、交通运输、纺织等领域中也发挥着重要作用。机械技术在军事上具有举足轻重的作用,先进和精良武器与军事装备的制造都要依赖先进的机械技术。中国古代在天文观测方面能够取得许多重要成就,与先进天文仪器的作用密不可分,而众多先进天文仪器的出现则反映了中国古代精密机械制造技术的发达。明代宋应星编著的《天工开物》是一部关于中国古代工程技术的百科全书,其中讲述机械技术的内容占了全书一半以上的篇幅,也说明机械技术在古代工程技术中的重要地位。因此,传统机械技术根植于中国古代社会生活和生产的各个领域之中,机械技术的进步不仅促进了生产的发展,丰富了古代的社会生活,而且成为推动古代不同领域科技发展的有力工具。
1. 促进了农业的进步
中国自古以来以农业立国,农业生产在古代历史发展进程中始终占据核心地位,因而作为农业生产工具的农业机械在生产中的作用极为重要。农业机械方面的大量发明、革新及其推广应用对社会生产力的提高起了极大的作用。
春秋时期,铁器在农业、手工业生产上开始使用。到战国时期,铁农具已经很多,标志着社会生产力的显著提高。春秋末年已使用牛耕,战国时期得到推广,促进农业生产获得进一步的发展。战国时期,农民重视使用肥料,还注意选种、因地制宜和适时耕种。那时候,各国都兴修了水利工程。秦蜀郡太守李冰在岷江中游修筑的都江堰是闻名世界的防洪灌溉工程。都江堰消除了岷江水患,灌溉了大片农田,使成都平原成为沃野,两千多年来,一直造福于人民。北朝贾思勰著《齐民要术》一书,强调农业生产要遵循自然规律,农作物必须因地种植,不耽误农时,还要改革生产技术和工具。
2. 推动了手工业和商业的兴盛
早在春秋时代,我国已经发明生铁冶炼技术,比欧洲早1900年。春秋晚期晋国曾把成文的刑法铸在铁鼎上颁布。战国时期,铁矿山达到30多处。那时候,煮盐业、纺织业和漆器业都有显著进步。明末科学家宋应星编著的《天工开物》,总结了明代农业、手工业生产技术,反映了明朝时期我国手工场的生产面貌。介绍了北京王麻子、杭州张小泉的剪刀,使用“夹钢”、“贴钢”的技术;采煤时已经能排除瓦斯;纺织业的提花机等。这些在当时世界上都是第一流的。
3. 在水利工程、建筑工程、交通运输、纺织等领域发挥着重要作用
秦国都江堰是闻名世界的防洪灌溉工程,他把岷江分为内江和外江。内江供灌溉、外江供分洪,免除了水灾,灌溉了农田。隋朝杰出工匠李春设计和主持建造的赵州桥,是世界上现存最古老的一座石拱桥。桥的大拱两端上方各有两个小拱,可减轻桥身重量对桥基的压力、遇到洪水又可以减轻急流对桥身的冲击。隋朝著名的建筑师宇文恺设计了隋都大兴城和东京洛阳城,并指导了两座城市的营建。到了北宋,指南针应用于航海事业。宋朝的海船装有罗盘针,无论白天、黑夜、阴雨、大雾,都能辨识方向。南宋时,指南针传到欧洲,为欧洲的航海家进行环球航海和发现新大陆,提供了重要条件。
4. 在军事上具有举足轻重的作用
机械技术在军事上具有举足轻重的作用,先进和精良的武器与军事装备的制造都要依赖先进的机械技术。唐朝末年,火药开始用于军事。宋朝时期,火药在军事上广泛使用。那时的火药武器有火箭、突火枪和火炮等。13世纪、14世纪,火药和武器传人阿拉伯和欧洲。到了元朝,大型的金属管形火器“火铳”,在军事上很受重视。蒙古西征时,多次使用火药武器攻打中亚和波斯的城市。在战争中,阿拉伯人学会了制造火药和火药武器。  

三 中国古代科学技术史的现实意义

中国机械史的研究不仅具有重要的历史价值,而且具有较高的现实价值和意义。这主要表现在以下几个方面。
首先,中国古代机械工程技术是中国科学文化的重要组成部分,传统机械的技术成果是我国优秀的科学文化遗产,因此中国古代机械史的研究具有重要的文化价值。机械技术在人类物质文化史上一直占据核心地位,人类文明的发展阶段一般以机械技术的重要成果作为主要划分标志,便是最好的说明。而我们的祖先创造了许多杰出的机械科技成果,为后世留下了大量的物质文化财富,发掘、整理和研究这些机械成果对于丰富祖国科学文化宝库无疑极为有益。但过去这方面的工作开展得还远远不够,中国机械工程机械史仍是一个有待开发的领域,在目前情况下进一步开展中国机械史的研究也显得尤为重要。
第二,技术发展有很强的继承性和规律性,中国机械史的研究有助于揭示技术发展特质,可以起到温故知新、阐明方向和趋势的作用,因此具有重要的借鉴价值。中国历史上在机械科技方面的成功经验和失败教训,对于现今科技的发展很有借鉴价值。中国古代与机械有关的技术观和技术哲学思想,对于我们认识技术与人、技术与环境以及技术与社会的关系仍有参考价值。中国古代的一些技术思想和方法与举措正好与现代可持续发展的时代要求相切合,对于认识和解决技术给现代社会带来的环境污染、能源和资源的枯竭等一系列负面效应也有积极的参考意义。中国近现代机械史的研究则对于制定国家的技术规划、技术发展与引进的政策和战略更是有着直接的借鉴作用。
第三,研究和学习中国古代机械工程史,阐明中国传统机械技术的兴衰历程,了解科学家、发明家的生平、成就和思想,不仅可以学到科学和历史的知识,还可从中获得启示和汲取教益,因而中国机械史还有着比较重要的教育价值与作用。机械工程技术史知识的传播有助于人们了解机械工程技术的概念和原理的来龙去脉,加深对机械科技的认识和理解。培根说:学史可以使人明智。对于青年学生与专业科技人员来讲,机械史的知识则可起到开阔视野的作用。
第四,研究中国古代机械史,不难发现一些古老的机械技术、工艺和原理在现代仍然发挥着作用或具有实用价值。中国传统的农业机械与古农具至今在农业生产中广泛使用,具有极强的生命力。我国的许多传统金属工艺仍在实际应用中发挥着重要作用。在秦始皇陵墓中出土的青铜箭镞表面上有一层含铬的黑色致密层,埋在地下两千多年没有腐蚀。现代金相学研究证明这样处理有很强的抗腐蚀能力,此项表面处理技术显然具有古为今用的价值。类似的实例还有很多。古代机械史的研究有助于认识和发现传统机械的现代意义和实用价值。

参考文献:
[1]陆敬严.八十年来指南车的研究[J].自然辩证法通讯,1986.(1).
[2]李强,王振铎.与中国历史博物馆馆藏科技模型的复原工作[J].中国科技史料,1991(2).
[3]张柏春.对中国机械史研究的回顾与思考[J].科学技术与辩证法,1994(3).
[4]刘仙洲.中国机械工程发明史[M].第一编.北京:科学出版社,1962.
[5]刘仙洲.中国古代农业机械史[M].北京:科学出版社,1963.
[6]王振铎.科技考古论丛[M].北京:文物出版社,1989.
[7]JosephNeedham.ScienceandCivilizationinChina[M].v01.4,partⅡ,MechanicalEngineering,CambrdgeUniversityPress,1965.
[8]李约瑟著.王铃协助.中国科学技术史[M].第四卷第二分册,机械工程.北京:科学出版社,上海古籍出版社,1999.
[9]陆敬严,华觉明.中国科学技术史[M].机械卷.北京:科学出版社,2000.
[10]李约瑟.中国科学技术史·总论[M].中译本第一卷.北京:科学出版社.1975.

Mechanical Engineering———Key Indicator ofTechnological Development in Ancient 
China
YANGShu-dong
(Research Centerf or Philosophy ofScienceand Technology in Shanxi University, 
Taiyuan 030006, China)
Abstract:Asoneofthekeynecessitiesofhumanlifeandproduction,machineryhasalwaysbeenafundamentalaspectofthedevelopmentofhumancivilization.Theinventionofmachinerytoolshasbeenactuallyregardedasoneofthemostimportanteventswhichdistinguishhumanbeingfromtheotheranimals,andmechanicaltechnologyhasalwaysbeenoneofthekeycomponentsofthetechnologicalcivilization.Thedevelopmentofmechanicaltechnologycanbetracedbacktotheverybeginningofthesocialdevelopmentofhumanbeing,andhasalwaysbeenoneofthemajorforcesthathelpedtopromotethedevelopmentofhumansocietyasawhole.MechanicaltechnologyalsoboastsalongandsplendidhistoryinChina,whichnotonlygreatlyhelpedwiththesocialandeconomicaldevelopmentoftheChinesesociety,butalsocontributedsignificantlytothetechnologycivilizationofthehumankindasawhole.ThispaperintendstoofferaclearaccountofthehistoryofmechanicaltechnologydevelopmentinChina,andcommentupontheimportantimpactsofthemontheoverallsocialdevelopment.Keywords:mechanicalengineeringtechnology;evolvement;indicator
(责任编辑 魏晓虹)
收稿日期:2004-12-05作者简介:杨树栋(1974-),男,山西原平人,山西大学科学技术哲学研究中心在读硕士研究生,主要从事科技与社会研究。

 

(二)

认识中国的技术传统
—— 传统机械的调查
The Discovery of Chinese Technical Tradition-----The Investigation of 
Traditional Machinery in China

张 柏 春

关键词:认识、技术传统、传统机械
摘 要:研究中国古代技术史和现存的传统技术也就是认识或者说发现中国的技术传统。20世纪,刘仙洲、王振铎等专家开创了中国古代机械的文献考释、专题研究和复原工作。李约瑟、陆敬严和华觉明等学者的著作使这一领域的研究达到了新的水平。但是,古代典籍和考古资料的缺憾限制了人们对机械技术传统的认识。进一步发现技术传统的一个有效途径就是调查现存传统技术。国内外学者在这方面已经做过大量的工作。1991年以来,本文作者有选择地调查了若干种机械的机构设计、材料、制造工艺和使用方法等技术细节,将实物的调查与走访工匠相结合起来,在认识技术传统方面有所突破,抢救了一些技术资料,积累了调查研究的经验。作者认为,可以像国外同行那样,将文化人类学的方法引入到科学技术史研究中,开展“不同文化背景中的技术传统”的调查研究。

在古代,不同的文明区域有着不同的知识和技术传统。要认识中国的技术传统,首先要探讨中国的技术发展史。刘仙洲、梁思成等学者在20世纪前半叶开创了中国技术史研究。但是,技术史至今在中国仍是一个年轻的学科①。研究中国古代技术史和现存的传统技术也就是认识或者说发现中国的技术传统,我们至今对这一传统的认识还不充分。本文从回顾中国机械工程史研究入手,进而探讨技术传统的一个认识途径——调查现存的传统机械。

一、对中国古代机械工程史的研究
关于中国机械传统的的记述和传说长期流传于世,引起了历代擅长技术者和文人的注意和好奇。三国时期的马钧曾再度发明前人的指南车、翻车,明末的王徵试图复原指南车、木牛流马等。王祯撰《农书·农器图谱》,薛景石撰《梓人遗制》,宋应星著《天工开物》,记载了他们所了解的机械。艺术家的作品也使古代机械的技术信息留存下来。比如,五代《闸口盘车图》仔细绘制了水磨图,《清明上河图》描绘了宋代都城汴梁(今开封)的船舶、车辆、桥梁等技术。
中国古机械较早地引起了国外学者的注意。1909年起,格里(Giles)、摩尔(Moule)、朗基斯特(Lanchester)等人先推测过指南车的传动机构[1]。20世纪20年代以后,中国的历史学家、机械工程学家和文博专家开始了中国古代机械的文献研究和专题研究。1925年,张荫麟翻译了英国人摩尔的论文《宋燕肃吴德仁指南车造法考》,且撰写了《宋卢道隆、吴德仁记里鼓车之造法》,刊载在《清华学报》上。1935年,刘仙洲在清华大学出版《中国机械工程史料》,初步整理了汉语古籍中关于机械的记述。王振铎则根据古文献的记载,试图复原古代的机械装置。1936年,他在《燕京学报》上发表《汉张衡候风地动仪制法的推测》,并在北平研究院复原指南车、记里鼓车[2]。这些早期的工作开创了中国机械工程史的研究。
1949年以后,科学技术史在中国成为一项有组织的事业,实现了初步的建制化,研究工作有了较大的进展[3,4,5,6]。其中,刘仙洲、王振铎的工作代表了机械工程史的学术水平[7]。
1950-60年代,刘仙洲开展了机械原动力、计时器、齿轮、凸轮等方面的专题研究。基于这些研究,他撰写了通史性著作《中国机械工程发明史》(第一编)和《中国古代农业机械发展史》[8,9],初步勾画了中国机械技术发展的大致脉络。书中收入了关于耧、辘轳、独轮车等方面的调研成果。后来,刘先生曾组织学者从2万余种古书中查找古机械的线索和记述,留下了大量的卡片。近今来,清华大学图书馆学者对这些的资料进行了整理。
复原是古代机械史研究的一个重要方面。王振铎等长期从事古代机械史的专题研究和复原。在文献分析和考古发现的基础上,为中国历史博物馆复原了地震仪、指南车、记里鼓车、水运仪象、水排等机械装置,其主要成果收入他的文集《科技考古论丛》[10]。
英国李约瑟(Joseph 
Needham)注意从东西方文明的比较这一视角,审视中国古代的机械和技术传播,同时探讨机械技术与其它知识的关系。他参考了中国学者和西方学者的研究成果,在王铃的协助下撰写了《中国科学技术史》机械工程分册[11]。该书初版于1965年,后被翻译成日文和中文,是国外学者了解中国机械技术传统的一个重要窗口[12]。
在刘仙洲之后,机械工程史的专题研究和调查工作仍有进展。同济大学陆敬严在古代兵器和其它机械装置的复原研究以及立轴式风车等传统机械的调查方面均有新的进展。中国科学院和北京科技大学等单位对中国传统金属工艺的研究,西北农业大学等单位对秦陵铜车马的研究,都取得了重要的研究成果。1990年代,当中国科学院自然科学史研究所组织全国的科技史家撰写《中国科学技术史》丛书,集中展示中国学者几十年的研究成果时,陆敬严、华觉明等学者,编著了该丛书的机械卷[13]。该书继承了刘仙洲、王振铎等中国学者的思路,适当参考了李约瑟和其他学者的著作,在技术内容和构造原理分析方面均有进展。
刘仙洲、王振铎、李约瑟、陆敬严和华觉明等所撰写的专著主要基于古籍的记载、考古资料和部分传统机械的调查资料。未来的中国古代机械工程史研究还可以在几个方面做出努力。第一,发掘、整理和解读明清时期汉文典籍和某些少数民族语言文献中的史料;第二,充分利用现有的和将来的考古发掘资料,开展科技考古研究;第三,广泛而深入地调查现存的传统机械,探讨它们与文化背景之间的关系;第四,开展技术的社会史、文化史和思想史等方面的研究。
中国有连续的文化传统,保留了繁浩的古籍。有关古代机械的记载,散文见于多种体裁的典籍之中。然而,关于技术的文字记述或绘图大多过于简略,时常仅有只言片语,甚至找不到任何记载。考古发现能够提供某些可靠的第一手资料,但其内容显然是有限的。多数古代机械的制作材料是木、竹等不易长期保留的材料,只有少数零件是用石头和金属制作的。这使得我们在考古资料中很少有机会找到结构比较完整的机械。像古代车辆和铜车马这样的发现毕竟是少数。
古代典籍和考古资料的缺憾限制了人们对机械技术传统的认识。因此,单纯基于文献和考古发现的技术史研究是有一定局限性的。进一步发现技术传统的一个有效途径就是调查现存传统技术,且从科技史、文化史、人类学、民俗学等角度去展开讨论。

二、前人对传统机械的调查
中国有着连续的技术传统。近代以来,中国的经济技术发展不平衡,在东南沿海和一些内地城市有比较先进的技术和现代工业体系,而在广大乡村,尤其是边远地区还延续着传统的产业和技术。在西昌卫星发射中心,既有现代的运载火箭,又有传统的耕作机具。那些现存的传统技艺是古老技术的延续,至今还发挥着不可替代的作用。就机械而言,其原理、构造、制作工艺和用途基本上与古代一致,没有本质上的变化。为便于与现代机械区别,我们称那些遵循古代技术传统的机械为“传统机械”,它们及其相关的工匠和使用者是机械技术传统的主要载体。
只要稍加调查研究,我们就可以发现,传统机械和工匠的手艺中保留了完整的技术信息,其内容远比任何古籍的记载丰富得多。要想深入地认识技术传统,补充文献的不足,澄清古代机械的详细构造原理、制作工艺和使用方法,一个有效的途径就是调查研究现存的传统机械。
可以说,古人已经调查和记录了传统技术。很多技术被《考工记》、《营造法式》、《天工开物》等典籍记述下来,流传至今。同时,我们不难想到利用现代的条件,按照现代的学术标准和方法,调查记述传统技术,保留文化遗产。
西方和日本学者早就开始做传统技术的田野调查,并将调研成果整理出版。20世纪,西方学者对中国传统技术给予了关注。霍梅尔(Hommel)调查了中国的若干种传统技术,1937年出版了一部专著(China 
at 
Work),其中收录了不少机械装置的图片资料[14]。尽管记述仍不够详细,但毕竟为我们保留了当时的技术资料。类似的论著还有西方学者撰写的江苏传统犁、牛转龙骨水车等技术的调查报告[15]。伍斯特(Worcester)在1940年发表的论文里,描绘了在四川测绘的一种船磨[16]。这种船磨似乎已经失传了。李约瑟不仅参考了这些学者的调研成果,还亲自到乡村考察了筒车、水磨、车辆挽具等技术,为他的中国机械工程史准备了详实的资料。
日本学者对中国华北、东北和西南等地区的传统机械和相关技术做了分门别类的调查,将它们拍照、测绘和记录成册。日本侵华时期,日本人调查了华北和东北等地的农业机械,出版了调查报告,如中田圭治的《北支の農業と作業機具》(1940年)、二瓶貞一和松田良一的《北支の農具に関すゐ調查》(1942年),它们被当代日本学者渡部武整理为《華北在来の農具》一书[17]。这两部书内容丰富,收录了华北的各种农业机具,包括共用一根驱动轴的五个龙骨水车、驴转龙骨水车、铁匠制作的畜力水车铁齿轮,等等。书中记述的有些机具现在已经很难找到了。
渡部武还到西南等地做了新调查,完成了《西南中国传统生产工具图录》[18]。在日本任教的澳大利亚学者唐立(Christian 
Daniels)等调查了云南少数民族的制糖、造纸、榨油等技术,撰写了若干调查报告,对制糖技术的起源和明清的制糖技术均做了研究。他的调查研究汇集成《云南物质文化》生活技术卷[19]。日本学者调查和测绘的机械种类多,对一些构造比较简单的机械和工具的形制描绘尤其细致。他们的调查工作还在继续进行之中。
1958年,中国农村出现了工具改革的苗头。毛泽东称之为“技术革命的萌芽”,并主张推广到一切地方去[20]。在他鼓动下,农村掀起了工具改革的热潮。同年9月,农业部编辑了4卷本《农具图谱》,汇集了当时全国各地使用的和新改进的的各种农具,以交流改进、创造、推广和使用农具的经验,促进农具改革运动[21]。该书介绍了各种农业机械的构造特点、规格性能、使用方法、产地、造价等。在20世纪50年代还有其他关于传统技术的出版物和一些独立的调查报告,比如关于立轴式风车的调查报告[22]。刘仙洲这样的机械工程史家更是重视民间技术的史学价值,对河北、山西、河南某些地方的传统机械做了调查[23]。
文化大革命期间,大陆的学术研究陷于停滞。改革开放以来,各种学术活动和研究再度兴起。20世纪80年代,在农业部的支持下,中国农业博物馆在山东、云南等省调查了多种农业技术和机械,拍摄了录象。他们征集到的传统机械陈列或保存在北京的中国农业博物馆。中国丝绸博物馆(杭州)、苏州丝绸博物馆也调查和征集了不少传统纺织机械,使之成为重要展品或演示工具。同时,某些大学和研究机构的学者也对传统机械做了专题调研。
科学技术史、科学技术考古、民俗学等学科的发展推动了传统技术的调查研究,出现了不少调研文章。研究生学位论文使调查研究工作更系统、更深入[24,25]。尹绍亭、何学惠主编的《云南物质文化》丛书汇集了尹绍亭的农耕卷、唐立的生活技术卷、罗钰的采集渔猎卷等,其中描绘了很多工具和机械装置[26,27]。这套书的风格与日本学者的调查专著有相似之出,农耕卷描绘了许多耕作机械、筒车、龙骨水车、风扇车等,但很少涉及水碾、水磨、水碓等结构比较复杂的机械。
20世纪80年代,科研院所和文博部门的学者多次向有关部门呼吁调查、抢救和保护中国的传统工艺。1994年成立了中国传统工艺研究会。经过酝酿和准备,《中国传统工艺全集》在1996年被列入中国科学院的“九五”项目“中国传统技术综合研究”。《传统机械的调查研究》就是该丛书中的一卷。

三、调查传统机械的经验
1991年,笔者会同冯立升、钱小康、张治中等开始了传统机械的调查研究,并得到了国家自然科学基金的支持。这一工作结束后,我们在“中国传统技术综合研究”项目的支持下,继续有选择地调查传统机械。1998年以来,笔者开始与德国马普学会科学史研究所(Max-Planck-Institut 
für Wissenschaftsgeschichte)合作,调查中国的力学知识与机械技术传统。
现存传统机械种类繁多,同种机械还因地区不同而有差异,这方面的调查是一项长期的任务。以几个人的微薄之力和有限的经费,在课题规定的有限时间内,要调查各地的各式传统机械是绝对不可能的。于是,我们不得不确定一个目标适当的研究路线。
我们不是选定某一地区做多种机具的调查,而是选择若干种机械,了解它们的机构设计、材料、制造工艺和使用等技术细节,将实物的调查与走访工匠结合起来,以求在认识或发现机械技术传统方面真正有所突破。调查对象的选择取决于课题的目标。一般说来,我们倾向于选择那些比较典型的、技术上特点突出的、代表传统技术水平的机械,它们大多是结构相对复杂的机械。如果某种技术濒于绝迹,就优先安排调查。中国古代的纯金属机械装置不是很多。为了反映这方面的技术,我们选择了保存在南京紫金山天文台的明朝制造的浑仪和简仪。
传统机械大多属于农业和手工行业。因此,我们可以通过各级政府的农机、机械、纺织、文博等部门及研究机构,了解传统机械的分布、制作和使用等情况,得到调查线索,初步选择调查对象和要寻访的民间匠人。例如,1993年,通过原机械工业部和连云港连云区科委,我们得知传统风车在江苏赣榆的使用情况,到海边的盐场做了调查[28]。那里的工程管理人员又向我们提供了去浙江开化县考察的线索,促成了水碓、油榨等机械的调查[29,30]。同年,根据中国农业博物馆、中国农业机械化研究院提供的线索,在云南省农机管理局、大理农机局、丽江农机局的帮助下,我们调查了云南的若干种传统农业机械[31]。1998年,在中国科学院、中国计量研究院、北京通州计量局的支持下,我们帮助德国合作者调查了北京通州的传统杆秤制作技术[32]。2001年,在广西民族学院万辅彬副院长的帮助下,我们到广西融水县调查了苗寨的水碾。
调查者的机械工程专业背景对深入开展工作,辨识技术细节是很有帮助的。为了比较全面地实录技术细节,须拍摄机械的整体照片和各重要结构的局部照片,测绘出机械视图,记录工匠和使用者口述的设计与制作思路、方法、选材要求、技术窍门,用摄象机拍摄机械和采访工匠的过程。比较理想的是,拍摄、记录机械的制作过程。笔者曾与德国学者合作,拍摄、记录了北京和长沙工匠制作传统杆秤的全过程和使用情况。这种少而细的做法可以为将来复制这些机械提供完整的技术信息,是对传统技术的一种抢救。
采访工匠是一种很有价值的工作。我们在浙江、云南、山东、内蒙古、北京、广西都曾采访过制作和使用传统机械的手艺人和农民。在采访之前,我们阅读了有关的文献资料,参观或测绘了实物,从而拟订出要向工匠提出的问题。否则,所提问题可能落不到点子上,或者不够深入,采访的效果就会打折扣。有时,由于方言的限制,双方可能出现交流的困难。这时,就要找“翻译”来帮忙。
电影、电视等技术的传入,为我们带来了保存和表现传统技术的新手段。一些非科技史专家策划拍摄的电影、电视片或多或少地纪录了一些传统技术,或者为进一步调查提纲了线索,值得留意。例如,电影《柳堡的故事》以大量的画面表现了立轴式大风车带动龙骨水车提水的场景。立轴式风车已经绝迹,这部电影为后人留下了十分宝贵的资料。卧轴式风车的场景出现在电影《一江春水向东流》中,但镜头很少。近些年,反映中国传统文化和民俗的影视作品中偶尔也有筒车、水磨等机械的镜头一闪而过。科技史专家策划的专题片更有目的地记录了传统技术。比如,中央新闻电影制片厂在刘仙洲和故宫博物院的帮助下,于1960年代拍摄了一部关于清宫机械钟表的纪录片。近来,德国马普科学史研究所制作了一部包括中国杆秤制作在内的《力学考古》电视片。
实地调查所得到的丰富资料须经过系统的整理,进而与古文献和考古资料的研究结合起来,相互印证、补充,追本溯源,探讨技术的演进和传播,或进行其它视角的研究。需要查阅的资料包括地方志、正史、野史、笔记、考古报告等。我们在浙江开化县调查的两种水碓与元朝王祯《农书》所记述的“撩车碓”和“鼓碓”相符,油榨则与明朝宋应星《天工开物》中的记载一致。《开化县志》对水碓也明确记载。
当然,我们还可以运用现代的知识和方法,对传统技术做定性和定量的分析。比如,对一种机械做动力学、运动学分析,探讨其零件的受力状况和结构特性,推算机械的传动效率和整个装置的功效,等等。然而,需要注意的是,对于传统的技术,我们可以说它符合现代科学原理,但却不可轻易地断定它应用了什么科学原理。通常,工匠们知道怎么做,应该遵守什么样的技术规则,掌握什么样的窍门,却未掌握那些经过科学家描述的原理和定律。
在调查和分析过程中还须辨识那些参入传统技术中的现代技术成果。19世纪中期以来,中央和地方政府都曾鼓励改良传统技术,发展现代技术。1950年代,中央政府更是提倡改进各式传统机械,举行过改良成果展览。随着现代化的浪潮不断冲击社会的各个领域,现代技术向各地传播,甚至影响到很偏僻的地区。传统机械的整体设计基本上遵循古制,但有些机械或多或少地受到了现代技术的影响,有的零件改用现代的材料制作,有的零件属于现代技术产品。比如,江苏赣榆风车的木卧轴被钢管轴取代,龙骨水车的木质刮水板改为橡胶板。苏州丝绸博物馆收藏的一架纺机上的一对木齿轮换成了塑料齿轮。云南、广西水车上都用铁丝来加固水轮的叶片。广西融水县杆洞乡水碾的水轮立轴上安装着现代的滚珠轴承,碾轮与轴的连接采用了现代的螺栓。杆秤加工过程中,匠人有时要借用现代的手电钻、钢锯、砂纸。现代文明的影响力,由此可见一斑。因此,在研究传统机械时,一定要区分哪些是传统的,哪些是现代的;在总结传统技术的时候,注意把现代技术“剔除”出去。
在采访工匠时,须注意防止近代知识“窜入”口述的知识中。比如,一个受过中学教育的工匠在解释杆秤的时候,他可能要用现代力学概念和杠杆原理来解释秤的原理和刻度划分,而这些却不属于中国古代的知识传统。在采访那些未受过教育或受教育很少的工匠时,我们就比较容易避免后世知识的混入。

四、调查中的发现
在过去的10年里,我们仅就若干种传统机械做了实地调查,所得到的发现超出我们事先的期望。可以说,每次调查都有新的发现和惊喜,结束调查计划时往往又发现新的调查对象,深感意犹未尽。归纳起来,我们在江苏、浙江、云南、广西、陕西、北京、山东、内蒙古等地调查得到了如下发现:
1.机械的详细构造和不同地区机械的相似性和差别,比如石磨盘、水轮、齿轮的构造;
2.整个机械及其零件的准确尺寸参数,如水碓、水碾的尺寸;
3.零件制作的选材要求和注意事项,如用杉木制作龙骨车;
4.零部件的制作工艺和加工工具,主要是木作工艺和金属工艺;
5.零部件的各种连接方式,如榫、楔、铆、箍、销等;
6.轴承的构造以及冷却润滑方式,如浙江水碓、云南水磨中的轴承;
7.机械的控制方法,如水轮转速的控制、水磨粮斗与磨盘间隙的调节;
8.各种技术窍门,如长沙制作杆秤的秤星的方法、五味子用做涂料;
9.工匠解决技术问题的思路,如秤星刻度的划分与计算方法;
10.机械的其它用途,如水碓用于加工木粉、辣椒粉、纸浆等;
11.机械的操作要领与维护保养要求,机械的使用寿命;
12.匠人们的“讲究”,如杆秤刻度与福、禄、寿之间的关系的说辞;
这些内容绝大多数是古籍中没有或很少描述的。这类活的史料向我们展示了生动的技术画卷,提出了新的有待调查的问题、思考的线索和文献研究的方向,值得珍视。
中国已经为实现经济、科学技术和社会的“现代化”奋斗了一个多世纪。可以说,现代化就意味着掌握在发达国家发展起来的现代科学与技术。随着现代化步伐的加快,越来越多的传统技术被淘汰或濒于消失。社会上轻视“老古董”,有的传统技术已濒于消失。无详细记录的传统技术一旦失传,就难以挽回文化上的损失。立轴式风车的绝迹就是一个教训。调查和实录那些濒于失传的技术传统,是一项刻不容缓的任务!
科技史界、考古界、文博界和有关产业部门有责任开展传统技术的调查、研究、抢救、保护。国家应该建立有自己特点的科学技术博物馆,传统技术当是其中不可或缺的内容。机械工程史学者曾呼吁建立中国的机械博物馆。

五、基于调查资料的研究前景
基于田野调查和文献分析,我们可以开展多视角的研究,包括史学研究、文化人类学和民俗学的探讨、技术起源和传播的分析、技术社会学的讨论、传统与现代化关系的思考,等等。
中国地域广大,不同地区的技术有很多一致性和相似性,也有差异。这一现象与文化背景有直接的关系,而文化背景的差异往往与不同的民族相对应。很多少数民族没有自己的文字,与自己民族有关的文献资料不多甚至很少。在此情况下,纯粹的历史研究受到很大的限制,但技术及其与其他文化因素的互动关系的研究却是非常有潜力的。国外学者做过传统知识和技术的深入调查,较早将人类学的方法引入到科学技术史研究中,为我们提供了经验。国内也有的学者把文化人类学意义上的研究称作“科技人类学”,强调是“中国少数民族科技史”研究的出路之一[33]。近年来国内一些“少数民族科技史论文”多少都有田野调查和文化人类学的色彩,只是深入系统的工作还不是很多。我们主张开展“不同文化背景中的技术传统”的调查研究。
调查研究中国的传统机械,分析传统技术与其文化背景之间的互动,这是认识中国机械技术传统的一项长期的任务。本文作者只是做了若干初步的田野调查,视野更为开阔的技术与文化互动的研究还有待尝试。该文旨在就教于学界同仁。


参 考 文 献

1. 陆敬严,八十年来指南车的研究,自然辩证法通讯,第6卷(1986)第1期,第52-58页
2. 李 强,王振铎与中国历史博物馆馆藏科技模型的复原工作,中国科技史料,第12卷(1991年)第2期,第63-71页
3. 席泽宗,中国科技史研究的回顾与前瞻,见:席泽宗,科学史八讲,台北:联经出版事业公司,1994年,第19-43页
4. 刘钝,科学史的文化功能及其建制化,自然辩证法通讯,1999年第3期,第75-76页
5. 袁江洋、刘钝,科学史在中国的再建制化问题之探讨,自然辩证法研究,第16卷(2000年)第2期第58-62页、封四,第3期第51-55页
6. 张柏春,对中国学者研究科技史的初步思考,自然辩证法通讯,第23卷(2001年)第3期,第88-94页
7. 张柏春,对中国机械史研究的回顾与思考,科学技术与辩证法,第11卷(1994年)第3期,第36-38页
8. 刘仙洲,中国机械工程发明史(第一编),北京:科学出版社,1962年
9. 刘仙洲,中国古代农业机械史,北京:科学出版社,1963年
10. 王振铎,科技考古论丛,北京:文物出版社,1989年
11. Joseph Needham, Science and Civilisation in China, vol.4, part II, 
Mechanical Engineering, Cambridge University Press, 1965
12. 李约瑟著、王铃协助,中国科学技术史,第四卷,第二分册,机械工程,北京:科学出版社、上海古籍出版社,1999年
13. 陆敬严、华觉明,中国科学技术史,机械卷,北京:科学出版社,2000年
14. Hommel, P. R. China at Work; an illustrated Record of the Primitive 
Industries of China’s Masses, whose Life is Tail, and thus an Account of Chinese 
Civilisation. Bucks County Historical Society, Doylestown, Pa., 1937; John Day, 
New York, 1937
15. Rewi Alley and C. C. Bojesen, Agricultural Implements used in Southern 
Kiangsu, The China Journal, vol. XXVI, No.2 (1937), pp.87-96
16. Joseph Needham, Science and Civilisation in China, vol.4, part II, 
Mechanical Engineering, Cambridge University Press, 1965, p.412
17. 渡部 武 解説,(復刻)華北在来の農具,大日本農機具協会、華北産業科学研究所·華北農事試驗场,1995年
18. 渡部 武、渡部顺子,西南中国传统生产工具图录,东京外国语大学アジア·アフリヵ言语文化研究所,历史·民俗丛书IV,慶友社,2000年
19. 唐立(Christian Daniels),云南物质文化,生活技术卷,昆明:云南教育出版社,2000年
20. 薄一波,若干重大决策与事件的回顾,上卷,中共中央党校出版社,1991年,第684页
21. 中华人民共和国农业部,农具图谱,第一卷,前言,第1页,北京:通俗读物出版社,1958年
22. 陈立,为什么风力没有在华北普遍利用——渤海海滨风车调查报告,科学通报,第2卷(1951年)第3期
23. 刘仙洲,有关我国古代农业机械发明史的几项新资料,农业机械学报,第7卷(1964年)第3期,第194-203页
24. 易颖琦、陆敬严,中国古代立轴式大风车的考证与复原,农业考古,1992年第3期
25. 李克敏,张小泉、王麻子剪刀传统工艺的调查研究,中国科技史料,第13卷(1992年)第2期,第70-84页
26. 尹绍亭,云南物质文化,农耕卷(上、下),昆明:云南教育出版社,1996年
27. 罗钰,云南物质文化,采集渔猎卷,昆明:云南教育出版社,1996年
28. 张柏春,中国风力翻车构造原理新探,自然科学史研究,第14卷(1995年)第3期,第287-296页
29. 张柏春,中国传统水轮及其驱动机械,自然科学史研究,第13卷(1994年)第2期,第155-163页;第3期,第254-263页
30. 张柏春、冯立升,“南方油榨”的初步考察,古今农业,1994年第4期,第23-27页
31. 云南几种传统水力机械的调查研究,古今农业,1994年第1期,第41-49页
32. Jürgen Renn and Matthias Schemmel, Waagen und Wissen in China, 
Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte, Preprint 136, 2000
33. 
田松,从少数民族科技史到科学人类学,见:中国科学院博士学位论文《纳西族传统宇宙观、自然观、传统技术及生存方式之变迁》,中国科学院自然科学史研究所,2002年,第101-109页


本文发表在《自然辩证法通讯》,第24卷(2002年)第6期,第51-56,80页

  
① 
技术史一般被认为是关于技术不断被发明和改进并影响社会各个领域的历程的记述。我们也可以简单地将它理解为研究技术的发生和发展的一门交叉学科。技术史研究不该被简单地理解为给技术、技术专家和某一国家建立功德碑,它也不该是单纯的成就描述和经验教训的总结。现代技术史研究者重视技术发展的内在逻辑和背景研究,越来越多地运用经济学、社会学、文化人类学、工业考古学、语言学、哲学、心理学等学科的分析方法、理论和成果,开展技术的社会史、文化史、思想史等研究。这样的研究是认识文明史的途径之一。

 

(三)

北大科学史与科学哲学 - 科学史 - 中国科学史 : 关于中国机械工程技术史研究的若干问题
加入时间: 2003-08-24 
http://www.phil.pku.edu.cn/hps/viewarticle.php?sid=730 

关于中国机械工程技术史研究的若干问题

冯立升

  机械是人类生产和生活的基本要素之一,是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别其他动物的一项主要标志,机械技术在整个技术体系中占有基础和核心地位。机械技术与人类社会的历史一样是源远流长,它对人类社会生产和经济的发展起着及其重要的作用,是推动人类社会进步的重要因素。中国的机械工程技术不但历史悠久,而且成就十分辉煌,不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。但是由于种种原因,中国的机械工程技术史的研究还相对比较薄弱,发展也不平衡。微观研究方面的工作较多,而宏观研究方面的成果较少。一些最基本的概念和范畴的探讨没有受到应有的重视,这方面的工作也亟待加强。本文主要探讨古今的机械概念及其演变、中国机械工程机械史的范畴与方法、中国古代机械史的分期与研究现状等问题,提出一些初步的看法,以就正于专家学者。


一、 机械的概念规定与机械技术史的范畴

1、机械的现代定义
  研究机械工程技术史,首先需要明确机械的观念规定。在我国现代的机械学著作中,“机械”一词是机构(mechanism)和机器(machine)的总称。尽管各种机械的构造、性能和用途各异,但从它们的组成和运动形式来看,却有两个共同特征:
  1) 它们是一种人为的实物构件的组合。
  2) 它们各部分之间具有确定的相对运动。
  凡同时具备上述两个特征的构件组合体便称为机构或机械。机器除了具备上述两个特征外,还必须具备第三个特征:能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能。所以机器是能转换机械能或完成有用的机械功的机构。从结构和运动的观点来看,机构和机器并无区别,因此泛称它们为机械。
  机构和机器的定义来源于西方机械工程科学,它们都是现代机械原理中的最基本的概念,但在现代西方机械学著作中,并没有一个作为机构(mechanism)和机器(machine)的总称的专门名词或术语。在日本的机械工学中,机械概念是如下定义的:①
  凡符合下述三项条件的,则定义为机械。
  ①它是物体的组合,假定力加到其各个部分也难以变形。
  ②这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。
  ③把施加的能量转变为最有用的形式,或转变为有效的机械功。
这里,“机械” 一词定义的是machine概念,这一定义与我国机械原理著作对机器的定义相同。mechanism一词,在日本机械工学中译为“機構”,或音译为メカニズム。
  考虑到机构和机器均属现代机械学的基本范畴,我们采用能够同时涵盖机构和机器的机械概念,也是有其合理性的。
  设计机械的目的是完成预定的机械运动及完成特定的动作,一般来说,一种复杂机械都由三大部分组成。一是原动部分,它是机械动力的来源。二是工作部分,它处于传动路线的终点,完成机械的预定动作。三是传动部分,它是把原动机件的运动和功率传递给工作部分的中间环节。近代机械中又有第四个部分,即自动控制部分。

  2、机械的古代涵义及其演变
  (1)中国古代文献中“机械”一词的涵义
  “机械” 一词由“机”与“械”两个汉字组成,探讨该词的涵义,首先须了解这两个字在古汉语中的意思。
  “机” 在古汉语中原指某种或某一类特定的装置,后来又泛指一般的机械。
  古代常以“机”指弩上发箭的装置,即弩机。《尚书·太甲》有“若虞机张,往省括于度,则释”。但此篇可能作于西汉。《庄子·齐物论》:“其发若机括。”《释文》称:“机,弩牙;括,箭括。”按此言张弩发箭,以括入机,机动则发。东汉时成书的《说文解字》对“机”的解释是“机,主发者也”,说的也是弩机。由弩机延伸,触发式捕兽器也称为“机”。《庄子·山林》道:“丰狐,文豹……不免于网罗机辟之患。”即指夹子一类的装置。后来的“机防阱”和“机关”也是这个意思。
  古代又以“机抒”指织布机。《淮南子·氾论》载“伯余之初作衣也,……手经指挂,其成犹网罗。后世为之机抒胜复以便其用。”《史记·郦生传》有“农夫释耒,二女下机”。南北朝《木兰词》有“不闻机抒声,唯闻女叹息”。《说文解字》:“抒,机之持纬者也。”宋《集韵》也说:“机以转轴,抒以持纬。” 
  抒就是梭子,而机为转轴部件。“机抒”二字各表织机一个特征部件,因而后有只用一个“机”字代表织机的说法。①
  由以上所述可知,“机”之本义当指机械装置中构成转动副的转动构件。
 
  《尚书》:“在璇玑玉衡以齐七政。”伏胜《尚书大传》云:“旋机者,何也?传曰:旋者还也,机者几也,微也。其变几微,而所动者大,谓之旋机。”这里“机”为轴动之物。《管子·形势解》也载:“奚仲之为车器也,方圆曲直皆中规矩钩绳。故机旋机得,用之牢利,成器坚固。”这是讲车的部件生产的质量检验工序,“机旋机得”是指达到转动配合的精度标准要求。②
  “机”还引申为许多机械发明的泛称,《战国策·宋卫》说:“公输般为楚设机,将以攻宋。”注称:“机,械,云梯之属。”《荀子·议兵》有“固塞不树,机变不张。”注称“机变,谓器械变动攻敌也。”《后汉书·张衡列传》说;“衡善机巧。”《南齐书·祖冲之传》:“初,宋武平关中,得姚兴指南车,有外形而无机巧,每行,使人于内转之。”“机”字实际可以泛指各种灵巧和关键的机械装置。
  “机” 的涵义由此延伸,出现了更具抽象的词义。《韩非子·十过》:“此存亡之机也。”《逸周书·大武》:“此七者,伐之机也。” “机”在 这里指事物之枢要、关键。《庄子·至乐》载:“万物皆出于机,皆入于机。”疏曰:“机者,发动,所谓造化也。”这是指事物变化之所由。“机”还指事物变化之迹象、征兆等等。这样,衍生出大量相关词汇,如机巧、机先、机兆、机密、机会、机缘、机要、机谋、机关和机衡等。

  “械”在古代是指器械、器物等实物。《庄子·天地》载“有械于此,一日浸百畦,用力甚寡而见功多。”“械”在这里为一般器械或器具。《墨子·公输》:“公输般为楚造云梯之械。”这是指兵器。《汉书·司马迁传》载:“淮阴(韩信),王也,受械于陈。” “械”在此指刑具。
  与“机”原指局部的关键机件有所不同,“械” 在中国古代原本便指某一整体器械或器具,。这两字连在一起,组成“机械” 一词,便成为为一般性的机械概念了。
  在先秦时期的文献中,已经讨论了抽象的机械概念。《庄子·外篇·天地第十二》有一段关于机械技术思想意义的讨论:
  (子贡)见一丈人方将为圃畦,凿隧而入井,抱瓮而出灌,然用力甚多而见功寡。子贡曰:“有械于此,一日浸百畦,用力甚寡而见功多,夫子不欲乎?”为圃者仰而视之曰:“奈何?”曰:“凿木为机,后重前轻,挈水若抽,数如汤,其名曰槔。”为圃者忿然作色而笑曰:“吾闻之吾师,有机械者必有机事,有机事者必有机心。机心存于胸中,则纯白不备。纯白不备,则神生不定。神生不定者,道之所不载也。吾非不知,羞而不为也。”子贡瞒然,俯而不对。

这段文字是中国技术思想史的重要史料,后面将进行专题讨论。这里我们感兴趣的是,子贡与老人的对话给出了机械的概念界定:机械是能用力甚寡而见功多的器械。
  关于机械的概念,在《韩非子》卷十五《难》二中有类似的论述:“审于地形、舟车、机械之利,用力少,致功大,则入多。”这里还有了初步的经济观点。①
  由此可知,中国古代早在战国时期就已形成了与现代机械学中“机械”一词涵义比较相近的机械概念和术语了。

(2)西方古今的机械概念
  英文的“machine”一词,其涵义要比现代机械学界定的“机器”(machine)概念要广。在一般使用上,它与汉语的“机械” 一词类同。美国罗伯特·欧布林( Robert Obrien)所著《机器》一书中指出:英文的“machine”(机械)一词来源于希腊文mechine及拉丁文mecina,两者原意都指的是“巧妙的设计”。Machine作为一般性的机械概念的出现,主要是为了区别与手工工具。在西方,一般性的机械概念的提出,可追溯到古罗马时期。
  西方最先提出机械定义的是古罗马的建筑师维特鲁威(Vitruvii)。他在其著作《建筑十书》(约成书于公元前32-33年)给出了这样的定义:“机械是把木材结合起来的装置,主要对于搬运重物发挥效力。”他对机械和工具作了区别:“机械(machane)和工具(organon)之间似乎有着以下的区别。即机械是以多数人工和很大的力量而发生效果的,如重弩炮和葡萄压榨机。而工具则是一名操纵人员慎重地处理来达到目的的,如蝎形轻弩炮或不等圆的螺旋装置。因此工具和机械都是利用上不可缺少的东西。”② 
  亚历山大利亚城的希罗(Hero of Alexandria,公元1世纪)最早讨论了机械的基本要素,他认为机械的要素有五类:轮与轴,杠杆,滑车,尖劈,螺旋。希罗的论文只是关系到提升和推动重物,虽不够全面,但却反映了古典机械的特征。③
  1724年,德国莱比锡的机械士廖波尔特(Leopold)给出的定义是:“机械或工具是一种人造的设备,用它来产生有利的运动;同时在不能用其他方法节省时间和力量的地方,它能做到节省。”④ 
  马克思在《资本论》中对充分发展了的机械给出了界定:“一切已经发展的机器,都三个本质上不同的部分——发动机、传动机构和工具机械工作机——构成,发动机是整个机构的动力。”⑤马克思在《1861—1863年经济学手稿》讨论了机器与工具的区别,他指出:“以上所述已经对机器和工具有什么区别的问题作出了回答。工具本身一旦由机械来推动,一旦由工人的工具(它的生产率取决于工人的技巧并需要他付出作为劳动过程的媒介的劳动)变成机械的工具,——机器就代替了工具。在这种情况下,机械应该达到这样的发展程度:它既能从人或牲畜,简言之,从任意动作的那些原动力获得动力,也能从机械推动的原动机获得动力。”⑥
  马克思主要从经济学和生产工具发展的宽广视角考察机器和机械的深刻涵义,力图说明当时的社会生产从工厂手工业向大机器工业的转变。他认为机器是代替人手操纵工具的机械系统,它从一开始就应是“工作部分同传导运动的机械和推动机械的原动机的组合”。马克思还谈到了当时一些学者中关于机械和机器的概念:“就象在英国的在政治经济学家一样,在英国的力学家中,可以遇到这样一些人,他们认为,机器与工具没有本质的区别;工具是简单的机器,而机器是复杂的工具,或者说,两者只有简单机器与复杂机器之分。从这种意义上说,甚至最简单的机械,如杠杆、斜面、滑轮、螺旋、楔、轮子等,也被叫作机器”①
  19世纪中、后期,西方机械工程学家开始从机械的力学原理出发讨论机械或者说机器的概念,从而给出比较专业和科学的定义。下面给出的是早期机构学的两部奠基性著作中的定义。
  英国机械学家威利斯(R.Willis ,1800-1875)在其《机构学原理》(The Principle of Mechanism,1841年)所给的定义是:“任何机械(machine)都是由用各种不同方式连接起来的一组构件组成,使其一个构件运动,其余构件将发生一定的运动,这些构件与最初运动之构件的相对运动关系取决于它们之间连接的性质。”② 
  德国机械学家勒洛(F.Reuleaux ,1829-1905)在其《理论运动学》(Theoretische Kinematik ,Grundzüge einer Theorie des Maschienenwesens ,1875年)中的定义是:“机械(machine)是多个具有抵抗力之物体的组合体,其配置方式使得能够借助它们强迫自然界的机械力做功,同时伴随着一定的确定运动。”③
  威利斯给出的machine定义实际是现代机械原理中的机构。勒洛则最早给出了现代机械学中的机器(即machine)定义。从勒洛开始,机构概念与机器也被区分开来。20世纪的机械原理著作进一步明确了机构和机器的概念。
  勒洛的《理论运动学》建立了机械运动学的基础,书中的许多概念、观点和研究方法被沿用至今。20世纪初,出现了把机构学和机械动力学合在一起的机械原理著作。当时西方的机械原理教科书中有如下的定义:
  (1)“机械者,固定部分与运动部分之组合体,介乎能力与工作之间,所以使能力变为有用之工作者也。”(1912年,Keown)④
  (2)“机械者,两个以上物体之组合体,其相对运动皆继续受一定之限制,使一种能力由之变化或传达,以作一种特别之工作者也。”(1915年,Mcksy)⑤
  1930年,我国机械学家刘仙洲在编写中国最早的机械原理教科书时,参考西方这类教科书给出了一个定义:“机械者,两个以上之物体之组合体。动其一部则其余各部各发生一定之相对运动或限制运动,吾人得利用之使一种天然能力或机械能力发生一定之效果或工作者也。”⑥
  1955年,乌克兰奥德萨工业大学多布罗沃利斯基(В.А.Добрвольский)在一篇论文中给出了一个定义:“机械是为人所使用的劳动工具,在这个劳动工具中,形状和尺寸适合的部分是由能经受很高压力(阻力)的材料所制成;在引入能量不断作用下,能完成适合的实际上有利的运动和动作;这些运动和动作是人们为完成技术的工艺目的所必要的。”⑦
  这里定义的“机械”,更确切地说是机器,即现代机械原理中的machine概念。

  综上所述,西方有关机械的一般性概念随着机械的发展逐渐发生了变化,随着机械工程科学的建立和发展而深化。从区分机械与手工工具开始,到区别复杂机械与简单机械和工具,进而形成了机械工程学中最基本的机器和机构概念。

  3、机械工程技术史的范畴

  机械工程学是以机构和机器为基本对象的科学,各类和各种不同机械均属机械工程技术的范畴。机械的种类繁多,可根据部分机械在某些方面的类同特性或特征化分类别。如希罗将简单机械分为五类:轮与轴,杠杆,滑车,尖劈,螺旋。按马克思对机器系统的分类,机械可分为发动机、传动机构和工作机。刘仙洲在《中国机械工程发明史(第一编)》中将机械分为七类,即:简单机械、发动机或原动机、工作机、传动机、仪表、仅用发动机原理的机械、发电机与电动机。
  按机械的使用功能则可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等;接服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、运输机械和化工机械等;按工作原理又可分为热力机械、流体机械、往复机械和仿生机械等。
  从动态观点看,机械工程又是一个技术过程。它包含了人类的主要技术活动:(1)发明与革新;(2)设计与测试;(3)制造(加工与制作)(4)使用与维修。因此各种机械的发明、设计、加工与制造以及使用与维修均属机械工程技术的范畴。发明和设计包含了更多的智力因素和思想与知识内涵。制造和使用则包含了更多的体力因素和经验与实践的内容。机械加工与制作的对象以及加工制作过程无疑属于机械工程技术的基本内容,因此,某些通过机械加工获得的技术产品,尽管不能看作是机构和机器,也常常被认为属于机械工程的范畴。
  机械工程技术史是研究机械工程技术发生、发展过程及其规律的一门学科。机械工程技术史的对象和范畴与机械工程技术的对象与范畴既有在内在的联系,由有着一定的差别。从认识上看,机械工程技术是第一个层次,机械工程技术史是第二个层次,后者是以前者为基础的。机械工程技术史是研究过去的机械技术的学问,与前者不同的特点是研究者和研究对象在时间坐标上处于不同的位置,因此它重视从时间关系研究机械技术的特点和演变过程。可以说,机械工程技术史的对象是历史上的机械成果及其影响机械工程技术发展的各种主要因素。不仅历代的机械发明、机械制造技术以及机械成果的推广与应用属于机械工程技术史的范畴,而且影响机械工程发展的社会的经济、政治和文化等因素也属于它考察的对象和范畴。

二、 中国机械工程技术史的研究对象、任务和价值
  1、中国机械史的研究对象与任务
  中国机械工程技术史主要研究机械工程技术在中国的发展过程与模式,它的对象是中国历代的机械成果及其影响机械工程技术发展的各种因素。机械技术的发展在许多方面有其一般性的规律,适用于不同的文化和国家,当然也适用于中国。但是每个国家特别是不同文化传统的国家有着不同的特殊环境和背景,各国机械的发展是不平衡的。有的国家和地区在机械技术的某些方面发展水平较高,另一些国家和地区则在机械的另一些方面发展水平较高;有的机械成果在某些国家传播和发展较快,而在另一些国家推广应用十分缓慢。由于不同文化和社会因素的制约,各国机械工程技术的发展模式也并不是千篇一律的。因此不同国家机械工程技术的发展往往呈现出不同的特点。尤其是中国古代机械的发展,技术传统与西方有很大不同,有其独特的轨迹。既有许多优点也有不少缺点,既有很多成功的经验也有不少失败的教训,值得认真加以总结。中国机械史的主要任务就是要整理和发掘中国历代在机械工程方面的重要成果及其特点,揭示机械工程技术在中国发展的规律性和特殊性。
  研究中国机械史应从考察中国历代的机械成果入手,首先需要掌握大量的历史资料。中国历史上有哪些重要机械科技成果?它们的水平和价值如何?中国传统机械及其技术、工艺方法和西方有何不同?机械工程技术对中国社会生产有何作用和影响?这些都是需要机械史研究解决的基本性问题。只有对有关史料进行全面的清理和深入的分析,才能获得这些问题的答案。对于中国古代机械史来说,历代有关机械工程的成果主要反映在三类史料之中,即文字资料、图像与图形资料和实物资料。中国机械工程的文献史料,是有关古代机械的概念名称、形制、材料、动力、结构原理、工艺方法、应用与推广情况以及相关的社会历史文化背景等方面的文字记载和描述。它包括各类典籍中的有关史料和出土文物上相关的铭刻资料等。除了少数一些技术著作中有关机械的专论性记述外,有关机械工程的文献资料十分零散,大都分散在大量的各类古籍之中。图像与图形资料主要是古代美术作品和工程技术著作及其它典籍中的机械图像与图形,这些资料不仅存在于帛、纸为载体的古代绘画作品和各类写本和印刷本书籍中,而且大量存在于古代岩画、铜器刻画、砖石刻画、壁画等平面绘画和浮雕作品之中。实物资料是考古发掘中出土的和传世的与古代机械直接有关的各种实物,主要包括大量的古代各类机械成品、半成品、零部件、机械模型、明器机械和机械加工产品,目前在民间仍然尚存不少传统机械,从技术上看属于古机械的遗制,它们也是重要的实物资料。这些实物资料具有重大的价值,由此可以获得更为确切和可靠的关于过去机械技术的信息,它们与文献资料同样属于中国机械史的研究对象。搜集、整理和分析古代机械工程史资料,是中国机械工程史研究的一项基础性工作。但是,由于多数文献史料分散在数量极大的古籍和铭文中,各类与机械有关的古代绘画作品则更是分散收藏于各地不同的机构和个人手中,实物资料同样分布在十分广泛的地域范围内,此外还有大量资料流失国外,因此,对如此众多的史料进行充分的发掘、整理和研究,由少数人在短期内显然是难以完成的。中国机械工程技术史的任务因而也十分繁重,必须多人接力工作,逐步扩大调查和研究的范围,直到基本掌握整体面貌。
  中国机械工程史还要探讨影响中国机械工程技术发展的各种因素。除了研究诸如工匠和技术人员在机械工程发展中的作用、古代的技术观和设计与管理思想对工程技术实践的影响等内部因素外,还应分析文化与科学传统、社会经济与政治制度、战争与军事、思维方式、技术政策与组织管理制度以及对外交流关系对机械工程发展的影响等诸多外部的因素。这些因素对于古代机械工程的发展有时起促进作用,也有时起阻碍作用。有的因素只有短期影响,有些则长期发挥作用。这方面的研究,涉及领域很多,情况极为复杂,因而难度也更大,任务更为艰巨。如果要想在中国机械史的宏观研究方面取得突破性的进展,就必须在这方面有更多的投入和下更大的功夫。在搜集、整理和分析古代机械工程史资料的基础工作取得重要进展后,研究工作的重点应逐渐向这方面转移。

  2、中国机械史的价值
  中国的机械工程技术在漫长的历史发展过程中形成了自己独特的风格。中国古代机械工程技术,是世界机械史的一个组成部分,在世界机械工程史上占有重要位置。
  中国古代机械工程技术成果具有重要的历史价值,有许多机械发明和技术成果在世界机械史上处于遥遥领先的地位,其中不少成果还传播到了世界各地,对世界机械技术的进步起到了直接的促进作用。著名科学史家李约瑟在讨论中西科技交流与比较问题时曾指出:“有少数几种基本技术曾经从古代美索不达米亚朝四面八方传播,……可是,中国人的发明就多了。这些发明在公一元世纪到十八世纪期间先后传到了欧洲和其他地区。这里包括:(1)龙骨车;(2)石碾和水力在石碾上的应用;3 水排;(4)风扇车和簸扬机;(5)活塞风箱;6 平放织机(它可能也是印度的发明)和提花机;(7)缫丝、纺丝和调丝机;(8)独轮车;(9)加帆手推车;(10)磨车;(11)拖重牲口用的两种高效马具,即胸带和套包子;(12)弓弩(13)风筝;(14)竹编蜒和走马灯;(15)深钻技术;(16)铸铁的使用;(17)游动的常平悬吊器;(18)弧形拱桥;(19)铁索吊桥;(20)河渠闸门;(21)造船和航运方面的无数发明,包括防水隔舱、高效率空气动力帆和前后索具(22)船尾的方向舵;(23)火药以及和它有关的一些技术;(24)罗盘针,先用于看风水,后来又用于航海;(25)纸、印刷术和活字印刷术;(26)瓷器。我写到这里时了句点,因为二十六个字母都已经用完了, 可有许多例子、甚至还有重要的例子可以列举。我们决不能认为对以上任何一种发明已经没有话可讲了,也不能认为在所有例子中,都有足够的证据可以充分证明,后来欧洲应用的是从较早的中国人的实践中得来的。但是所有这些例子有一种共同之点,这就是它们在中国应用的时期,确实早于它们在世界其他部分出现的时期。有时甚至要早得多。”①李约瑟博士列举的这些实例绝大多数都是中国古代的机械发明或相关的技术成果,由此可见,中国古代的机械技术成果不仅在中国科技史上占有突出地位,而且在世界机械史乃至科技史上的地位也是不可低估的。 
  中国机械史的历史价值还表现在传统机械工程技术在中国古代社会经济和科技发展中占有十分重要的位置。中国自古以来以农业立国,农业生产在古代历史发展进程中始终占据核心地位,因而作为农业生产工具的农业机械在生产中的作用极为重要。农业机械技术方面的大量发明、革新及其推广应用对社会生产力的提高起了极大的作用。同样,机械在水利工程、建筑工程、交通运输、纺织等领域中也发挥着重要作用。机械技术在军事上具有举足轻重的作用,先进和精良武器与军事装备的制造都要依赖先进的机械技术。中国古代在天文观测方面能够取得许多重要成就,与先进天文仪器的作用密不可分,而众多先进天文仪器的出现则反映了中国古代精密机械制造技术的发达。明代宋应星编著的《天工开物》是一部关于中国古代工程技术的百科全书,其中讲述机械技术的内容占了全书一半以上的篇幅,也说明机械技术在古代工程技术中的重要地位。因此,传统机械技术根植于中国古代社会生活和生产的各个领域之中,机械技术的进步不仅促进了生产的发展,丰富了古代的社会生活,而且成为推动古代不同领域科技发展的有力工具。
  中国机械史的研究不仅具有重要的历史价值,而且具有较高的现实价值和意义。这主要表现在以下几个方面。
  首先,中国古代机械工程技术是中国科学文化的重要组成部分,传统机械的技术成果是我国优秀的科学文化遗产,因此中国古代机械史的研究具有重要的文化价值。机械技术在人类物质文化史上一直占据核心地位,人类文明的发展阶段一般以机械技术的重要成果作为主要划分标志,便是最好的说明。而我们的祖先创造了许多杰出的机械科技成果,为后世留下了大量的物质文化财富,发掘、整理和研究这些机械成果对于丰富祖国科学文化宝库无疑极为有益。但过去这方面的工作开展得还远远不够,中国机械工程机械史仍是一个有待开发的领域,在目前情况下进一步开展中国机械史的研究也显得尤为重要。
  第二,技术发展有很强的继承性和规律性,中国机械史的研究有助于揭示技术发展特质,可以起到温故知新、阐明方向和趋势的作用,因此具有重要的借鉴价值。中国历史上在机械科技方面的成功经验和失败教训,对于现今科技的发展很有借鉴价值。中国古代与机械有关的技术观和技术哲学思想,对于我们认识技术与人、技术与环境以及技术与社会的关系仍有参考价值。中国古代的一些技术思想和方法与举措正好与现代可持续发展的时代要求相切合,对于认识和解决技术给现代社会带来的环境污染,能源和资源的枯竭等一系列负面效应也有积极的参考意义。中国近现代机械史的研究则对于制定国家的技术规划、技术发展与引进的政策和战略更是有着直接的借鉴作用。
  第三,研究和学习中国机械工程史,阐明中国传统机械技术的兴衰历程,了解科学家、发明家的生平、成就和思想,不仅可以学到科学和历史的知识,还可从中获得启示和汲取教益,因而中国机械史还有着比较重要的教育价值与作用。机械工程技术史知识的传播有助于人们了解机械工程技术的概念和原理的来龙去脉,加深对机械科技的认识和理解。培根说;学史可以使人明智。对于青年学生与专业科技人员来讲,机械史的知识则可起到开拓视野的作用。
  第四,研究中国机械史,不难发现一些古老的机械技术、工艺和原理在现代仍然发挥着作用或具有实用价值。中国传统的农业机械与古农具至今在农业生产中广泛使用,具有极强的生命力。我国的许多传统金属工艺仍在实际应用中发挥着重要作用。在秦始皇陵墓中出土的青铜箭镞表面上有一层含铬的黑色致密层,埋在地下两千多年没有腐蚀。现代金相学研究证明这样处理有很强的抗腐蚀能力。此项表面处理技术显然具有古为今用的价值。类似的实例还有很多。机械史的研究有助于认识和发现传统机械的现代意义和实用价值。


三、 中国古代机械史的分期问题

  研究中国机械技术的总体发展进程,必须把中国机械技术的形成与发展过程划分为几个不同的历史阶段,因此,中国机械史的分期问题是进行中国机械工程史宏观研究的一个重要问题。合理的分期不但可以反映中国机械工程发展的阶段性,同时也应反映出中国机械科技发展的特点和主要线索。
  关于中国机械史的分期问题,已有一些学者有所涉及和讨论,但目前尚未进行充分的研究,也未得出一致的结论。1984年,郭可谦、陆敬严先生最早专门讨论了这一问题。他们提出了将中国机械史分为四个时期的方案:①
  (1) 简单工具时期,相当于原始社会时期,即石器时代。分为两个阶段:粗制工具阶段(旧石器时代),和精制工具阶段(新石器时代)。
  (2) 古代机械时期,大约从四千年到十九世纪四十年代。包括三个阶段:从古车出现到秦以前为迅速发展阶段;秦到宋元时期为成熟阶段;明代到十九世纪四十年代为缓慢前进阶段。
  (3) 近代机械时期,,从一八四○年至新中国成立前夕。
  (4) 现代机械时期,新中国成立后的发展时期。
  在1985年,笔者提出了关于中国机械史的另一种分期意见,将中国机械史分为六个时期:②
  (1) 形成与积累时期,从远古到西周时期。
  (2) 迅速发展和成熟时期,从春秋时期到到东汉末年。
  (3) 全面发展和鼎盛时期,从三国时期到元代中期。
  (4) 缓慢发展时期,从元代后期到清代中期。
  (5) 转变时期,清代后期到中国成立前夕。
  (6) 复兴时期,新中国成立后的发展时期。
  最新出版的《中国科学技术史》机械卷有“中国古代和近代机械工程发展概述” 一章,论述中基本上采用了第一种分期方案。
  1987年出版的《中国的百科全书》机械工程卷有词条“中国古代机械史”、“中国近代机械工业”和“中国现代机械工业”分别涉及了中国古代机械工程技术、近代机械工业和现代机械工业发展的分期问题。这里仅介绍周世德先生在“中国古代机械史”条目中采用的古代机械史分期方案:③
  (1) 春秋以前(公元前770年前)。
  (2) 春秋至汉魏时期(公元前770年前~公元265)。
  (3) 两晋宋元时期(公元265~1368)。
  (4) 明清时期(1368~1840)。
  上述分期方案都有各自的分期依据,并较好地反映了机械史与中国通史的关系。在反映中国机械工程发展的内部规律和特点方面,虽然也得到较好的处理,但细节方面似乎尚有进一步探讨的余地。笔者认为中国机械史的分期应以机械科技的重大转变和突破为主要依据,这就需要分析和研究各个历史时期各种机械在动力、材料、结构原理、工艺和功能等方面的发展水平和变化情况.此外,还应注意考察不同时期间机械工程知识的水平和先进机械的推广与应用情况以及机械的社会功能与作用。中国机械工程技术的发展是一个以波浪式曲线前进的过程。常常由于某一方面或几个方面(如材料、动力、工艺等方面)的重大转变或突变引起机械工程技术的主要内容发生了变化,使其达到新的水平,这样就形成了几个不同的自然发展时期。据此,我们在又在上述方案的基础上,提出了如下关于中国古代机械史分期的修订方案:
  (1) 古代机械技术的萌芽时期,从旧石器时代开始到新石器时代。
  (2) 传统机械技术的初步形成时期, 夏、商、西周时期。
  (3) 传统机械技术的进一步发展时期,春秋战国到三国时期。
  (4) 传统机械技术的成熟与鼎盛时期,魏晋南北朝到元代。
  (5) 传统机械的平缓发展与西方机械的传入时期,明初到十九世纪中叶。


四、 中国古代机械工程史研究的历史与现状

  在我国,中国机械工程技术史的现代研究发端于20世纪二三十年代。张荫麟、刘仙洲和王振铎等是早期中国机械史研究工作的主要开拓者。张荫麟于1925年翻译了英国学者穆尔(A.C. Moule)1924年发表在Toung Pao(通报)上的专题论文“The Chinese South-Pointing Carriage”,中译文题目改为“宋燕肃、吴德仁指南车造法考”,发表在《清华学报》第2卷第1期(1925)上。张荫麟又于1926年在《清华学报》第2卷第2期上发表了“宋卢道隆、吴德仁指南车之造法”一文。此后,他又在1928年发表了论文“中国历史上之‘奇器’及其作者”(《燕京学报》第1卷第3期)。30年代开始了较为全面的古代机械的文献资料发掘、整理和专题复原研究。1935年刘仙洲在清华大学出版了《中国机械工程史料》(约6万字)一书,首次依据现代机械工程分类方法整理了中国古代机械工程的史料,初步勾勒出了中国古代机械工程的基本轮廓。几乎与此同时王振铎也开始了复原地动仪、指南车与记里鼓车的工作,他于1936年发表了专题论文“汉张衡候风地动仪造法之推测”(《燕京学报》第20期,10周年纪念专号),1937年又发表了重要论文“指南车记里鼓车之考证及模型”(《史学集刊》第3期)。40年代,刘仙洲又发表了“王征与我国第一部机械工程学”(见《国立清华大学学报》1期,《真理杂志》1卷2期)和“中国在热机历史上的地位”(《东方杂志》39卷18期)两篇有影响的论文。
  西方学者早在19世纪后期就开始关注中国古文献中有关机械发明的记载,20世纪初在欧洲的技术史著作中已有关于中国古代机械发明的探讨。如奥地利著名技术史家霍维茨(H. T. Horwitz )在1913年出版的技术史著作中对中国的机械发明作了论述。此后直到30年代,在他的不少论著中都有关于中国古代机械的讨论①。葛雷斯(H. A .Giles)于1906年,劳佛尔(B.Laufer)于1912,分别对中国古代指南车进行了复原研究②。穆尔(A. C. Moule)于1924年发表了研究指南车的专题论文,并根据《宋史》的文献记载给出了具体的复原方案。穆尔的工作引起英国学者的关注,此后戴科斯(K. T. Dykes)提出了采用差动轮系复原指南车的设想(1942年), 兰彻斯特(G. Lanchster)于1947年利用差动轮系制作了复原模型。美国学者霍梅尔(R. P. Hommel)在1921年在至1928年、1928年至1930年前后用了8年时间在中国各地调查传统手工业技术,在进行了广泛的实地调查后,写成专著China at Work;an illustrated Record of the Primitive Industries of China’s Masses, whose Life is Toil, and thus an Account of Chinese Civilization,于1937年在纽约出版,其中包含了大量传统机械与工艺方面的内容,配有大量实物照片,是一部具有重要历史和文化价值的著作。恰特莱(H. Chatley )在1942年在Transactions of the Newcomen Society(22, 117)上发表了The Development of Mechanisms in Ancient China(古代中国机械学的发展)综论研究性论文,在西方首次较全面地论述了中国古代机械的发展。在国外,对中国机械史研究最有建树的学者还是李约瑟博士。他从50年代开始发表有关中国机械史方面的论文,1965年他的巨著《中国科学技术史》的机械工程卷(Science and Civilization in China, Volume 4, Physics and Physical Technology , Part 2, Mechanical Engineering)由剑桥大学出版社出版,它是第一部英文的中国机械史的学术专著,在国际上影响极大。李约瑟编撰此书时利用了大量的中国机械史的原始资料和研究成果,同时参考了许多世界与西方机械史的文献和研究成果,在比较科学史的视角对中国机械技术的发展及其重要成果进行了深入研究。日本和台湾学者较早分别将此书翻译成日文和中文出版,中国大陆的中文译本也在2000年有科学出版社和上海古籍出版社出版。
  20世纪50年代以来,中国机械史的研究工作在中国经历了十分曲折的过程。在50年代至60年代前期,刘仙洲做了一系列机械史专题研究工作,发表了多篇论文,并主持汇集中国工程史料。1962年他编著的《中国机械工程史(第一编)》一书由科学出版社,这是第一部中国古代机械史的著作,论述了中国古代的主要机械发明成就,从机械原理和原动力的角度出发整理了中国古代机械工程发展的脉络。1963刘仙洲年撰写的《中国古代农业机械发明史》问世,这是第一部全面历史中国古代农业机械成果及其发展的著作。王振铎则在发掘古代文献和文物资料的基础上,对许多机械成果做了深入的专题研究。他在中国历史博物馆主持复原了水运仪象台、候风地动仪、指南车、记里鼓车等一系列古代机械装置。他们的杰出工作,奠定了中国机械工程史这一学科的基础,在国内外学术界产生了重大影响。正当中国机械史的研究被引向深入之时,爆发了史无前例的“文化大革命”,导致了科学文化大灾难。“文革”期间,和其他学科一样,机械史的研究也完全处于停顿状态。“文革”以后,中国机械史的研究得以恢复和发展,老一辈学者也续有力作刊行,如清华大学出版了根据刘仙洲生前汇集的史料编纂而成的《中国科技史资料汇编一农业机械》(1985年),王振择先生出版他的论文集《科技考古论丛》(1989年)。同时,同济大学、中国科学院自然科学史研究所、北京航空航天大学等单位,都积极开展了中国机械史的研究工作和国内外学术交流,并通过招收机械史的研究生,努力培养新一代的专业研究人员。一些大专院校开设了机械史的选修课,取得了良好的效果。从20世纪80年代起,中国机械史的研究队伍开始形成,研究工作逐渐活跃,发表论文数百篇,涌现了不少具有较高质量和较大影响的专题研究成果。如陆敬严先生主持的古代机械模型复原等课题,华觉明先生参与主持的曾侯乙编钟的复原研究,杨青、钱小康等先生参与主持的秦陵铜车马技术研究等都取得了突出成果。综合性与系统性的整理与研究工作也有重要进展,如1986年机械工程师进修大学刊行了郭可谦、陆敬严合著的《中国机械史讲座》,1986年文物出版社出版了华觉明等撰写的《中国冶铸史论集》,和,1992年北京理工大学出版了张柏春撰写的《中国近代机械简史》,1995年山东科技出版社出版了苏荣誉等编撰的《中国上古金属技术》,1998年清华大学出版社出版了张春辉编著的《中国古代农业机械发明史》(补编),1999年大象出版社出版了华觉明撰著的《中国古代金属技术》。此外,台湾中央文物供应社也在1987年出版了万迪棣编撰的《中国机械科技之发展》一书,此书被收入中华文化丛书中。90年代初期,中国科学技术史丛书委托陆敬严、华觉明主编《中国科学技术史》的机械卷,钱小康、张柏春、何堂坤、杨青、赵丰、黄麟雏、刘克明和冯立升等多位学者参加编写,于1997年完成全书的编撰工作。此书于2000年由科学出版社出版,全书约69万字,与前面几部通史性中国机械史著作有所不同,它突破了简史的范畴,是一部较大型的中国机械工程学术著作。此书对中国机械工程的历史发展做了比较系统的论述和讨论,对已有的研究成果进行了一次较全面的总结。这表明,中国机械史的研究已走出初创阶段,进入了一个新的历史发展时期。

①真保吾一著,董万友译,机械工学概论,国际文化出版公司,1986,3。原作书名为“緿綐機械工学”,由日本理工学社1984年出版。
①②李志超,机发论—有为的科学观,自然科学史研究,1990,9(1):2。
①刘仙洲,中国机械工程发明史(第一编),科学出版社,1962,5。
②维特鲁威著,高履泰译,建筑十书,这个建筑工业出版社,1986,224-225。
③A. P. Usher: A History of Mechanical Inventions, Dover Publications, Inc.,1988, New York, 120.
④转引自①。
⑤马克思,资本论(第一卷),人民出版社,1963,396。
⑥马克思,机器。自然力和科学的应用,人民出版社,1978,91-92。
①马克思,机器。自然力和科学的应用,人民出版社,1978,52。
②③转引(译)自A. P. Usher: A History of Mechanical Inventions, Dover Publications, Inc., 1988, New York, 117
④⑤⑥⑦见刘仙洲:中国机械工程发明史(第一编),科学出版社,1962,5-6。
①李约瑟,中国科学技术史·总论(中译本第一卷),科学出版社,1975,545-547。
①郭可谦、陆敬严,关于中国机械史的分期意见,机械设计,1984,1(2)。
②冯立升,中国机械史的分期意见,科学、技术与辩证法,1986,(3)。
③周世德,“中国古代机械史”,见:中国大百科全书·机械工程Ⅱ,
① ② J. Needham, Science and Civilization in China, Volume 4, Physics and Physical Technology , Part 2, Mechanical Engineering , Cambridge University Press, 1965, 3, 291.

 

 

 

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