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

 

关键词:认识、技术传统、传统机械

  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。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《北支の農業作業機具》(1940年)、二瓶一和松田良一的《北支の農具すゐ調查》(1942年),它们被当代日本学者渡部武整理为《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。该文旨在教于学界同仁。

 

 

 

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

2.         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

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

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

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

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

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8.       刘仙洲,中国机械工程发明史(第一编),北京:科学出版社,1962

9.       刘仙洲,中国古代农业机械史,北京:科学出版社,1963

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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

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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

 

 

本文发表在《自然辩证法通讯》,第24卷(2002年)第6期,第51-5680


 

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。