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钓车列传: 热度 7 Einstein 2018-3-1 09:15; 按：此文据笔者一篇论文改写而成（简略通俗版），发表于《百科知识》2018年2月（下）刊。原论文发表于2017年第4期《农业考古》，题为“钓车新考”。有人说，我国古代描写钓鱼最佳意境的诗篇当属唐代大诗人柳宗元的《江雪》“千山鸟飞绝，万径人踪灭。孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪。”寥寥 20 个字，勾勒出了一幅空旷寂寥的江乡雪景垂钓图，意象宏大、意境深远，难怪宋代大文豪苏东坡对此大加赞赏说“殆天所赋，不可及也”。此番佳话，颇有些像李太白登黄鹤楼，读到崔颢的《黄鹤楼》诗，不由感慨“眼前有景道不得，崔颢题诗在上头。”古诗词之妙，值得慢慢品读、揣摩。半坡遗址出土的骨鱼叉和骨鱼钩钓鱼固然是一种雅兴，但在古代对老百姓而言，多数情况是一种生计。陕西半坡遗址曾出土多个骨质鱼钩，说明先民在距今 6000 年前已经有了渔业活动。对钓鱼而言，有了钓钩，钓竿和钓线容易配备，这便是最初钓鱼活动的基本配置。但这种钓鱼方式有很大局限，因为不同水域需要放置不同深浅的钓饵，故钓线长短有变化。此外，收放钓线不便，而这直接关系到钓鱼的成败。还有，若想钓到大鱼，还需要抛竿钓，也即通常说的甩竿。所有这些都因“钓车”的发明而得以改观。可以说，钓车的发明是钓鱼史上的重大事件。所谓钓车，就是钓竿上附着的绕线轮，可以卷绕钓线。那么钓车发明于何时？英国科技史家李约瑟很早关注到这一问题，他考察了中西方早期关于钓鱼方面的资料，发现我国南宋马远的《寒江独钓图》绘有一轮钓车，并认为这是世界上最早的钓车图像（按：目前已发现宋代2-3幅图中绘有钓车，马远这幅还不是最早）。马远《寒江独钓图》（局部）这幅画很清晰地呈现了钓者的钓具，钓者手持钓竿不远处有一轮钓车，钓线穿过钓车前方和钓竿前端的两个穿线孔后伸到前方的江面上。证据确凿，这表明我国在 12 世纪末已经发明了钓车。其实李约瑟并不是最早提及这一资料的人，日本文学家幸田露伴早在 1909 年便提到了这一史料，只是没有引起注意。李约瑟应该是再发现（他似乎没看过幸田氏的文章），不过他把钓车的重大意义讲清楚了，而且在此基础上又向前跨了一大步——他发现我国成书于公元 3-4 世纪的《列仙传》中有一个故事提到了“钓车”。怎么回事呢？《列仙传》有一个“陵阳子明”的故事，说西汉时道教人物窦子明曾用他的钓竿钓得白龙，他很害怕，就释放了它。后来他跑到陵阳山去过着仙人的生活。过了若干年，一个道教的门徒来到山上，向乡民询问窦子明的“钓车”是否还在，他无疑希望也能试试自己的运气。《列仙传》原文用的是“子明钓车在否”。李约瑟认为这里的“钓车”，除了指钓竿的绕线轮外，简直不可能指别的东西。因此他推测中国至晚在东汉至魏晋时已经发明了钓车。这可是个重磅新闻！如果属实，可是大发现。前面说了之前世界最早的钓车形象出现在《寒江独钓图》中，那可是马远在 1195 年前后画的，如果在汉魏间已经有了钓车，一下子便将其发明史提前了近 1000 年！不过，李约瑟当时也不敢断言，因为古代某个沿用很久的词汇其“名”虽同，含义前后不一定相同。比如“辘轳”这个词，在汉代是指汲水或提升物体的定滑轮装置，但到了宋代及之后，一般是指运用轮轴原理的汲水辘轳。因此，汉魏时是否发明了钓车，学界一直未敢断言。山重水复疑无路，柳暗花明又一村。 2017 年 3 月，笔者到徐州汉画像石艺术馆参观，在三楼展厅一块表现胡汉交战的东汉画像石上赫然发现刻绘有“钓车”的图像！历史不欺余也，诚哉！该画像石为残石，画面共分三层，上层为胡汉交战，中层为车骑过桥，下层（桥下）为捕鱼图。捕鱼图又分为左、中、右三格。左格为徒手捕鱼，中格为罩鱼，右格为行船钓鱼。行船钓鱼图中间是渔船，船右侧放置一钓上的鱼，中间置一鱼篓，左边是钓者，手持钓竿正在拉一条已经上钩的鱼，钓竿中间用一圆圈表示钓车， X 形线表示钓车之辐。船正下方是一条向左游动的鱼，似乎已被右方的水鸟盯上了，正欲逃走。画像石上的垂钓图（整块画像石右下角部分）这块画像石真给力，结合前文窦子明的故事，可以明确说至晚于东汉我国已经出现了钓车。这不但在渔业史上具有重要意义，对机械史而言意义也非同小可，因为这是轮轴原理首次运用于渔具。其实之前在汉代画像石上发现过不少钓鱼图，但均未刻绘钓车形象。徐州汉画像石艺术馆这块汉画像石，算是“一石定乾坤”。不过钓车的历史并未结束，有两个问题还需要考证。第一，转动钓车的曲柄何时出现？第二，抛竿钓何时出现？有人说，既然东汉发明了钓车，自然就有了曲柄，同时也就有了抛竿钓。这种可能性有，因为曲柄在汉代应用已经普遍，比如在手摇磨、风扇车上；有了钓车，抛竿钓才有可能。这些看似有理，但在历史事实的判定上无效。钓车的发明只是使用曲柄和运用抛竿钓的必要条件，而不是充分条件，仍需要证据说话。傅斯年先生说：上穷碧落下黄泉，动手动脚找东西。历史学就是如此，关于钓车上使用曲柄及抛竿钓方式的运用，唐诗给我们打开了一扇大门。唐代诗人皮日休和陆龟蒙咏和了许多描写渔具的诗，其中皮日休有一句诗写道“角柄孤轮细腻轻，翠篷十载伴君行”，这里的“孤轮”自然指钓车，而“角柄”只能解释为钓车上的曲柄。这也是目前能明确证明钓车上使用曲柄的最早史料。皮日休的另一首《钓车》诗中写道：“得乐湖海志，不厌华辀小。月中抛一声，惊起滩上鸟。心将潭底测，手把波文袅。何处觅奔车，平波今渺渺。”这里的“抛”只能作抛竿钓解释。当然不止这一例，皮日休和陆龟蒙另有几处诗也描写了抛竿钓的“抛”。因此根据他们生活的年代，可以说至晚于 9 世纪我国已经有了抛竿钓这种钓法。综上，可以勾勒出钓车的演化史了：东汉时发明了钓车（钓轮），至晚于 9 世纪钓车上安装了曲柄并运用了抛竿钓。不禁想起范仲淹的《江上渔者》，改写如下：江上往来人，但爱鲈鱼美。不知竿上车，身世满风尘。; 个人分类: 图像证史|10776 次阅读|12 个评论

画说科技史——开篇语: 热度 9 Einstein 2018-2-20 11:14; 按：拙文发表《百科知识》2018年02A刊（发表时题为“为什么要画说科技史”），算是年度系列文章的第一篇或者开篇语。该系列文章准备用“画说”或“图说”的形式，基本按照年代顺序，介绍图画中（反映）的我国古代科技史（其实可能多的是技术史）。个别案例可能与笔者过去一些小文重复，敬请谅解。感谢张小萌编辑长久以来的支持。此文算是农历年后的第一篇博文，正好下文开头是一则有关狗的例子，祝读者朋友狗年旺不停！画说科技史——开篇语史晓雷/文在2018年，笔者会在《百科知识》写一系列“画说”中国古代科技史的文章。一提到“中国古代科技史”，有的读者朋友可能有些不耐烦，觉得这样的主题实在没什么好讲的，不但正式的教科书中讲授过不少，而且在各种通俗读物和电视节目中“耳濡目染”，即便我不说，也能说出个子丑寅卯来。所以一些读者不但对这样的主题生厌，甚至反问道：你这葫芦里究竟有没有新药，或者到底有什么新的讲法。这的确也是我自己掂量了好久的事情，不但现在的读者水平高、眼界宽，往高深里说是学术鉴别能力强，往通俗里说是不容易被忽悠，而且恰逢《百科知识》改为彩版，不能因为我每月一篇的下三烂文章而殃及这份刊物。故在系列文章呈现之前，需要给读者交代三点，首先介绍下我为什么选择这个“画说”系列，其次交代下“画说”的主要思路和内容，然后再谈一点方法的问题，以便读者朋友能“有所期待”。一、为什么要写“画说科技史” 这里我主要给读者释疑为什么是“画说”。“画说”这个词这些年已经时髦起来了，“画说”的载体或者手段，主要是各种图像，但“图像”这个词有点学究，我尽可能不使用它，而用更温情的“画”、“图”或“图画”代而言之。读者对“画”都有直观的感受和印象，故这个系列便起名为“画说科技史”。“画说”内容的读物风行起来的原因无非两个。首先它是现代生活节奏加快的产物，许多人已经没有精力和耐心沉下心来伏案去读砖头厚的纯文字读物了。如果有，那只能是出版社的编辑在校对学术读物。因此，“画说”类的读物便应运而生。这样的话，你心里可能又犯嘀咕了，这系列文章不会是很肤浅的文化快餐吧？我想不至于，这便是接下来要解释的第二点：“画说”有它自身的魅力和威力，这里不谈干巴巴的理论，举两个例子以正视听。图1 8000年前阿拉伯用狗狩猎场景第一个例子是有关人类最早利用狗狩猎的图（图1），这是科学家最新的研究成果，发表在了2017年11月的《人类考古学杂志》。（按：此文线索最初来自科学网一则报道，英文原文见： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278416517301174?via%3Dihub ，上图即取自该文）他们在阿拉伯沙漠一条河流故道边缘的砂岩崖壁上，发现雕刻有一名猎人拉弓捕猎的场景，猎人身边有13条狗，其中两条狗的脖子上系有绳子，绳子的另一头系在猎人腰间。研究表明，这些雕刻或许可被追溯到8000多年前，是有关狗的最早描绘；那些绳子或是皮带，表明人类比此前认为的早数千年就已掌握了训练和操纵狗的技术。论文作者之一、德国马普学会进化人类学研究所动物考古学家佩里（Angela Perri）说：“即使有100万块骨骼也不能告诉我这些图画所描绘的。”可见这些崖壁上的图画对科学家有多么重要。当然，如果这些考古学家足够幸运的话，也可能发现能反映当时狩猎活动的遗存，进而再推测当时的场景，但是这些图画直接反映了当时的场景，真是天赐良“图”。第二个例子是我亲历的。去年我在写一篇科普文章时，看到1868年《上海新报》的一则新闻，首次谈到了在国内出现的自行车：兹见上海地方有自行车几辆，乃一人坐于车上，一轮在前，一轮在后，人用两脚尖点地，引轮而走。又一种，人如踏动天平，亦系前后轮，转动如飞，人可省力走路。不独一人见之，相见者多矣。这里谈的两种自行车，后一种还可隐约想象，因为总之是在“踏动”，至少人是骑行于车上的，至于前后车轮是否大小一致，并不清楚（早期有一种前轮小、后轮大的自行车）；只是这里谈的第一种自行车，我怎么也想象不出来。不知道读者朋友能否想象出？之后很长一段时间，这种自行车一直萦绕在我的脑海。直到去年的一天，我在翻看国外《世界史中的能源》（ Energy in World History ）时，看到一幅早年自行车的图（图2），才恍然大悟，这不就是当年上海的那种自行车嘛。这种自行车既没有踏板，也没有链条，骑行者半坐似地跨在车梁上，然后左右脚依次蹬地而行。图2 1816年出现在欧洲的自行车幸亏这张图，否则真难以想象当年上海滩上出现的这种自行车。从这两个例子，大致可以理解“图画”在科技史方面的独特作用，我接下来准备写的系列文章，大致按照这样的目的，也即找一些尽可能少见、但极具说服力的图画，印证或阐释了某条科学原理，呈现了某些生产劳作或技术场景，等等。那么问题又来了，这一系列文章会涉及到哪些图画呢？二、图画的范畴有哪些？如果要论我国最早的“图画”，那得追溯到早期的岩画和彩陶纹饰。内蒙古阴山岩画最早可追溯到距今1万年前，甘肃秦安县大地湾遗址出土的彩陶已有近8000年的历史。但早期这些岩画和彩陶纹饰与科学技术的关系并不大，或者说直接反映科学技术的内容还很少，很难系统展开，因此系列文章便不会涉及它们。首次大规模用“图画”形式呈现、反映社会生活的是汉代，其载体便是通常说的汉画，即汉画像石、画像砖和汉代壁画。大量汉画得以保存下来，主要得益于汉代统治者对孝道观念的倡导，厚葬风气盛行。汉画的题材广泛，涵盖了社会生活的方方面面，有历史故事、神话传说、车骑出行、农事劳作、庖厨酿造、百戏舞乐等。尽管有关科学技术题材的汉画所占比例并不高，但由于考古发掘汉代墓葬之多、汉画文化之丰富，整体看科技类题材的汉画也蔚为壮观，完整、生动、细腻地反映了汉代科学技术的方方面面。曹魏时期上层提倡薄葬，一方面是深察东汉厚葬之弊，一方面是当时经济凋敝之故，因此中原地区的厚葬之风有所收敛。魏晋时，甘肃一带地山高皇帝远，一些地方官员、豪绅在墓葬中安放了一些独具特色的彩绘砖。这些彩绘砖的一大特点是反映世俗生活，汉画上常见的忠孝节烈、神仙祥瑞图等一扫而空，取而代之的是大量生产生活场景，采桑、耕耙（图3）、播种、杀猪、椎牛、汲饮、烧烤等等，这正是我们需要关注的。图3 甘肃嘉峪关魏晋五号墓彩绘砖（耙田图）我们的“画说”系列，如果忽视或者略去了敦煌壁画，那将是多大的罪过和遗憾。余秋雨的散文《莫高窟》写道，“莫高窟确实有着层次丰富的景深，让不同的游客摄取。听故事，学艺术，探历史，寻文化，都未尝不可。它们为观看者存在，它们期待着仰望的人群。一堵壁画，加上壁画前的唏嘘和叹息，才是这堵壁画的立体生命。”我没有去过敦煌，但在敦煌研究院王进玉研究员的《敦煌学与科技史》中“抚摸”过它的厚重与沧桑。由于莫高窟全盛时期是在隋唐，因此可以说它前承魏晋南北朝，后接宋元，加上现存隋唐绘画极少，故莫高窟壁画尤显珍贵。更不容易的是，敦煌壁画的主要内容是佛菩萨像、佛传故事、本生故事以及其他各种经变，多谢当年的画匠手下留情，为我们还留了一些有关科技的内容，善哉，幸哉！宋代真是大发宏愿，绘画写实技巧登峰造极，无论花鸟还是山水，与自然物象不爽毫厘。恰恰宋代又是我国古代科技发展的高峰，双峰并峙，正是“图像证史”一展身手的大舞台，夫复何求！读者朋友们应该对宋代部分抱有十万分的期待。明代也可以当仁不让，不过不是绘画，因为明代写意画渐兴，写意画对谁伤害最大，对我们研究科技史的，因为写意画讲究神似或者神韵，“神韵”究竟是什么东东，谁能说清楚。通俗地说，写意画主观性比较强，“图像证史”的手法对它们一筹莫展，所以干脆放弃。不过，失之东隅，收之桑榆，明代馈赠了我们另一种无价之宝：版画。明代的版画是随着版刻的兴盛而起，特别是明代后期达到鼎盛，郑振铎先生在《中国版画史》盛赞万历、崇祯时的版画创作光芒万丈。明代后期城市手工业和商品经济有了长足发展，版画便是历史的见证者。清代图画方面的素材比较多，众彩纷呈、眼花缭乱。我们会涉及外销画、石印版画和老照片。外销画是一种贸易画，兴盛于18和19世纪南方沿海地区，特别是珠三角一带，中国画师采用西洋手法绘画中国风物，大部分销往欧洲。外销画中的风俗画与科技史关系最密切，尤为珍贵。石印版画随着晚清石印技术的传入而勃兴，至于什么是石印技术，暂且不表。《点石斋画报》是晚清石印版画的典型，其中出现了许多西洋高科技，中西文化碰撞、激荡，妙趣横生。西方的照相技术传入，从某种程度上说结束了“图像”在考证科技史上的话语权，同时作为图像新锐记载并建构了尘封未久的历史。上面大概是系列文章主要涉及到的图画素材，不过仅仅依赖它们是不够的，因为随着近些年考古不断挖掘，一些墓葬里的实物（有时可能是明器模型）更具说服力，还有考古学界、科技史界不断推进的研究成果，也在刷新着我们对古代科技文明的认知，这些均会在接下来的系列文章中涉及到。总之，我们是以图画为主，但素材上兼容并包。葫芦里这么多灵丹妙药，你是不是已经被打了一针强心剂，兴奋不已了。莫急，莫急，每月连载，敬请期待。三、如何看透“图画” 我不希望读者朋友从前面的文字中得出如下的认识：图画证史就是所见即所得。也就是说读者不要认为有了图画这件法宝，便可畅通无阻了。非也！我们不讲空洞的理论，直接来例子。图4是明代仇英本《清明上河图》上一处场景，河岸旁、田埂边，一座圆形草棚，草棚下画一木轮，不远处有一妇人似到田间地头送饭。请问：圆形草棚处仇英究竟想表达什么？我想大部分读者无从知道，一些读者根据画面的场景，可能会想到是不是有关灌溉的什么东西，极少有读者能知道这里描绘的是一种灌溉机械——牛转翻车。你可能不服气，说凭什么说它是牛转翻车，为什么不是简易的凉亭。首先，它的确不可能是凉亭，你要仔细看，棚子下的木轮是带齿的，也可以说它是一个大木齿轮。然后它在河流和田地之间，再加上不远处还有一具双人脚踏翻车（龙骨车）的场景，综上可以断定它是牛转翻车无疑。你又问了，牛哪里去了？从画面上没看到向田间的流水，因此应该是一具闲置的牛转翻车。从这个例子，就是告诉大家，我们用图画来印证历史，有时即便有了画，由于读者的背景不同，会造成理解上的偏差；再加上年代久远，一些古老的技术早已消失或者极少见到，更造成了认识上的隔膜。还有一种情况，比如一幅画，由于画家本人对描述的事物不熟悉，可能会描绘一种完全不合科技常理的事物，也会造成“所见非所得”的结果。这时便要十二分的小心，不能乖乖栽倒画家“挖”的坑里去。开篇的话就到这里吧，我们共同期待这一趟神奇而美妙的“画说科技史”旅程！图4 仇英本《清明上河图》（部分）; 个人分类: 图像证史|8746 次阅读|49 个评论

中国的船磨与船碓: 热度 6 Einstein 2016-7-20 11:15; 按：拙文发表于2016年《古今农业》第2期，下文尾注2及文末致谢刊载时被编辑删去。特说明。中国的船磨与船碓史晓雷（哈尔滨师范大学科技与社会发展研究所，黑龙江哈尔滨 150025 ）【摘要】船磨和船碓是利用水力，在船上进行加工作业的农具。在考察古代和近代船磨、船碓文献的基础上，结合新发现的三张船磨老照片及他人的回忆文章，认为：“一船傍两轮”是我国船磨、船碓的主流形式，其效率低于欧洲中古以来常见的“两船夹一轮”形式；船磨的制动方式依靠系于横轴上立齿轮齿牙的绳索实现；在传统磨加工方式中，船磨的效率最高。【关键词】船磨；船碓；农具船磨是水磨的一种，它利用水流冲击安装在船侧的立式水轮，通过齿轮机构驱动船上磨盘作业。船碓是水碓的一种，利用水流冲击安装在船侧的立式水轮，通过水轮横轴上的拨板拨动碓杆进行舂碓。船磨和船碓在我国古代、近代多有文献记载，但对其机械机构仍有不详之处，笔者根据最近发现的我国境内的几张船磨老照片，结合几篇对船磨的回忆文章，考察船磨、船碓的技术细节及生产效率。民国时黄河上的船磨，“撒民（撒拉族）用木船泊黄河中，水流冲动，轮轴旋转不息。日夜能磨食粮数担。”此图论文中无，现补充，从图上也可看出，该船磨类型为：一船傍两轮型。一、船磨和船碓的记载与结构（一）船磨据李约瑟考证，船磨最早出现于 536 年的东罗马帝国，当时哥特人围攻罗马城，拜占庭的将军贝利萨留（ Belisarius ，约 505-565 ）想出了解决城内缺粮的办法，他在台伯河的船上建立了船磨。当时的历史学家普罗科匹乌斯（ Procopius ，约 500- 约 560 ）描述了架设船磨的办法。他在（台伯河）桥下把绳索横过河上紧系在两岸。在绳上系两只同样大小的船，相距 2 英尺，把它们停泊在拱下水流速度最大的地点；再安放两个磨石在两只船上，而将通常用来驱动磨石旋转的机器（即水轮）悬挂在两船之间。他还设法在下游每隔一定距离安排同样的一些机器，它们被水力冲动，带动必需数量的磨，为这个城市磨粮食。［ 1 ］从上文的描述可知，这是一种两船并联，中间安置立轮，同时驱动两侧船上磨盘的船磨。到了后来，这种船磨在形式上发生了“微调”，就是只保留了一侧磨盘，其余结构不变。在中世纪的欧洲，出现了另一种船磨，在一条船的两侧利用一根横轴左右设置两个水轮，利用齿轮机构驱动船上的磨盘。我国最早的水磨记载是唐开元二十五年（ 737 年）《水部式（残卷）》提到的“浮硙”：从中桥以下洛水内及城外，在侧不得造浮硙及捺堰。［ 2 ］ “硙”指石磨，“浮硙”自然指船磨，只有它具备随水而浮的特征。英文中的“船磨”，除了 ship mill 、 boat mill 外，也有 floating mill 的叫法，这与“浮硙”的称谓是一致的。唐代船磨的史料仅此一条，无从得知当时船磨的结构、形态信息。南宋时，陆游《栈路书事》写道，“危阁闻铃驮，湍流见硙船”。［ 3 ］这是宋代关于船磨的唯一记载，但仍无助于理解其结构。到了元代王祯《农书》，首次较详细地描述了“船磨”：（复有）两船相傍，上立四楹，以茅竹为屋，各置一磨，用索缆于急水中流。船头仍斜插板木凑水，抛以铁爪，使不横斜。水激立轮，其轮轴通长，旁拨二磨，或遇泛涨，则迁之近岸。可许移借，施之他所，又为活法磨也。庶兴利者度而用之。［ 4 ］王祯描述的船磨与东罗马帝国时期的船磨在结构上完全一样，但这种船磨在 14 世纪的欧洲已经不再流行，代之的是上述已经“微调”的那种。奇怪的是，自元代之后我国史料记载到的船磨，只要能识别结构者，全不是王祯描述的这种，而是“一船傍两轮”的形态，比如明代肃昭王朱缙炯（？— 1557 ）写的《观船磨》“一板隔深渊，双轮夹小船。势长冲急硙，水正系孤弦。波浪随消长，机关自转旋。” ［ 5 ］清代黄钺（ 1750-1841 ）《船磨》诗“小引”，“歙东南濒溪居人，载磨于船，碇急流中，夹两轮以运之，日得面可数斛，较架屋遏防法更简易。” ［ 6 ］民国时四川涪州（今重庆涪陵）还出现了“一船傍四轮”的船磨，李约瑟引用了夏士德（ Worcester ， 1890-1969 ） 1940 年的一篇论文，夏氏测绘完成了该船磨的机械图，在一条船上有两根横轴，每根横轴各带两水轮，每轴通过齿轮系统驱动一部磨，同时船上还装有两部脚踏罗（筛）。［ 7 ］建国后，不少地方还使用船磨。在 1970 年代之前，在我国甘肃、浙江等地还能见到不少船磨，后来随着电力的普及，电动机磨很快取代了石磨，当然也包括船磨。（二）船碓迄今未发现国外船碓的文献。我国最早船碓的记载始于明代，嘉靖《延平府志》记载将乐 12 处水碓中有船碓 7 处、地碓 5 处；明代万历年间诗人吴兆《偶书闽中风土十韵寄金陵知己》有句“舟中喧水碓，城上出人家。” ［ 8 ］但这些记载并未说明船碓的结构、形态，明代王世懋在《闽部疏》中写道顺昌的造纸业，“顺昌人作纸，家有水碓，至造舟急滩中，夹以双轮如飞，舂声在舟。” ［ 9 ］从“夹以双轮如飞”可知这种船碓与船磨结构类似，均是“一船傍两轮”的形式。明末《天工开物》也提到了船碓的造法：“江南信郡，水碓之法巧绝。盖水碓所愁者，埋臼之地卑则洪潦为患，高则承流不及。信郡造法，即以一舟为地，橛桩维之。筑土舟中，陷臼于其上。中流微堰石梁，而碓已造成，不烦椓木壅坡之力也。” ［ 10 ］尽管这里没有提到船碓的水轮情况，但说明了船碓的优点，免于低处的水患及高处的水流不及。清乾隆四十六年（ 1781 年），福建沙县还出现了《禁船碓碑》：邑十里平流，水声沉寂，自古并无船碓拦河。迩来船碓一十八座，斩断平流，大伤县脉，石庄（桩）石柜，暗埋河内，致往来官民粮货等船，多受惨害。又自船碓一设，勾通奸贩，囤积高抬，无所不至。业以万命陈情事，佥叩给封条，饬差协保，将所有船碓悉行押拆，仍还邑志原无船碓拦河之旧。［ 11 ］李约瑟注意到 1848 年来华的英国植物学家罗伯特·福琼（ Robert Forture ， 1812-1880 ）在浙江严州（今建德县）附近看到的船碓。一只大驳船在船头和船尾都牢固地系在流势最急的岸边。和汽船的桨轮相似的两个轮子安装在船的两旁，用轴穿过船身把它们联接起来。在轴上安装一些短齿轮，每一个轮齿当转动时压起一个重木槌到一定高度，然后让它落到盛在下面盆内的谷子上。当水流冲转了水轮，水轮带动了轮轴快速转动时，这些木槌就连续地提高和跌落。［ 12 ］上述译文略有瑕疵，原文“ On thisaxle were fixed a number of short cogs ”应译作“在横轴上安装有一些短拨板”，而不是短齿轮；“重木槌”显然是指碓杆，而“盆内”自然是指碓臼内。福琼还写道，这种船碓在严州附近很普遍。二、三张船磨老照片和回忆文章的补充笔者新近发现了三张有关船磨的老照片，它们形象、直观地展示了过去文字及机械图不能反映的细节。尽管迄今还未发现船碓的图像资料，但我国船磨与船碓的机械原理只是在船舱内部才有差异，因此这些老照片对考察船碓也具有参考价值。第 1 张照片（图 1 ）现藏美国南加州大学（ USC ），拍摄时间是 1900-1920 年，地点在四川资州（今资中县）。［ 13 ］从形态、结构看与夏士德在涪陵看到的船磨类似，只是照片中仅能看到一对水轮，不知该船后方是否另有。从水轮看，也是对称的三对叶片，均为无辋结构。船舱前方可看到一立齿轮，但齿轮与磨盘的传动关系看不清楚。画面是在岸边，而且叶轮离开水面的位置较高，因此该船磨可能还未投入使用，或者正准备设置。第 2 张是上海摄影师庄学本 1935-1937 年在甘肃东乡县唐汪川拍摄到的船磨。庄记载道，“大夏河上回民造木船泊河中，船之两舷置木轮两个，顺水流动旋转推石磨，每日夜磨面约一千斤。” ［ 14 ］从画面看，船磨离岸较远，纵立河中，为防止船横斜，前方有铁链拴系，船尾与木桥间搭有斜木，构成三角支撑。叶轮有方框状支撑板，共六对叶片。该船磨的轮轴位置较低，故船内轴上立齿轮可能横拨或上拨磨盘上木齿。第 3 张照片拍摄时间不详，地点在安徽徽水河上。［ 15 ］从画面看，在船磨两侧筑有拦水堰，船头及船尾均有绳牵系，巨大的圆辋水轮立在船两侧，从轮轴较高的特点判断，船舱内部齿轮应该是从下方拨动磨石外周齿轮。图 1 四川资州的船磨图 2 甘肃东乡的船磨图 3 安徽徽水河上的船磨张柏春曾就夏士德测绘的船磨照片推测，“受船高的限制，船磨不宜装直径过大的水轮，但可以增加水轮的数量和宽度，甚至可能采用斗式叶片”；他还认为“一船傍两轮”要优于“两船夹一轮”的架构方式。［ 16 ］图 1 和图 3 船磨的水轮，从比例上看直径应该大于 2 米，它们和夏士德见到的一样，轮径大了，横轴位置自然高，水流冲击产生的力矩大，立齿轮会在下方或侧方拨动磨石上的卧齿轮。但我国流行的这种“一船傍两轮”是否优于欧洲更盛行的“两船夹一轮”则有待商榷。美国技术史学者特里·雷诺兹（ Terry S. Reynolds ）认为，“两船夹一轮”要优于“一船傍两轮”的形式，无论在效率还是动力上，因为前者可以使用非常宽的水轮，通常会达到 8 米宽；而且后者无法使水轮处在一个明显的“渠道”中，水流会被船首影响，结果水流冲击叶轮时的角度会倾斜。［ 17 ］当然，像图 3 那种利用了两侧拦水堰的“一船傍两轮”船磨在某种程度上可以客服船首的影响。由于这几张照片呈现的只是船磨的外部结构、形态，对内部结构的认识还需要他人的回忆作补充。对一般的石磨而言，总是下磨扇固定，上磨扇转动，但在我国西北地区，一些水磨是把上磨扇悬吊在屋梁上，下磨盘由卧轮轴驱动旋转。邓明提到兰州过去的船磨，“（船）舱内正中置一具石磨，固定上扇石磨，下扇石磨之下置一水平齿轮。磨左右两舷各开一孔，孔中插一横木，横木正中置一垂直齿轮，使之于石磨齿轮横直咬合。……板轮半沉入河中，河流冲击板轮，横木随之旋转，引得齿轮旋转，带动下扇石磨旋转，即可将小麦等粮食磨碎。” ［ 18 ］船碓的制动机制，应该和一般水碓一样，只需要把碓头用吊钩悬挂起来即可，这样横轴的拨板就不会击到碓杆上，水轮只是空转。但船磨如果停止作业，该如何控制呢？刘鹏回忆过去西北黄河上船磨的控制方法和加工效率，尤为珍贵。船磨的制动，是用绳套制动：在安装木板叶轮通心轴“拨牙”（即横轴立齿轮的木齿——引者注）中，特安装一个最牢靠、坚固的“牙”（此牙有标记），在需停磨（麻车）的情况下，用特制的牢靠绳索套住此“牙”，而绳的另一端固定在船的坚固地方。一“牙”被套，则叶轮即停，石磨随之停转。如需重新启动，只需从“牙”上取下绳套即可。当然，无论制动、启动均需操作得当，手脚利索，否则会损坏船磨，影响正常运行。船磨的磨盘一般是比较大的，直径可达 4.8 尺，比一般水磨或旱磨盘都大，特别是比旱磨盘（一般直径在 3 尺以内）大许多，再加之转速快因而工作效率高。正常情况下，一昼夜可磨粮 2.5 石，最多可达 3 石（约合 4500 斤），为畜力石磨的 20 倍。比照而言，普通水磨一昼夜三四百斤，仅是畜力石磨的二至三倍。［ 19 ］还有比这效率更高的，据朱进成回忆，他记忆中的黄河船磨磨扇直径有 1.8 米，效率最高时一昼夜可以磨 4000 公斤粮食。［ 20 ］三、结论船磨和船碓是我国古代利用水力进行粮食加工（船碓也用于造纸等）的机械，前者始见于唐代文献，后者明代始有记载，它们一直沿用到 20 世纪。我国传统船磨与船碓大多采用“一船傍两轮”的结构，与欧洲中世纪以来常见的“两船夹一轮”不同。船磨的水轮可以采用开放式叶轮或带辋叶轮，横轴位置多较高——以保证力矩足够大，其制动依靠系在横轴上立齿轮轮牙（齿）的绳索控制，在传统磨加工方式中，船磨的效率是最高的。致谢：感谢编辑就文中船碓部分提出的修正意见。【基金项目： 2014 年国家社科基金青年项目“宋金元时期农具的考证研究”，编号： 14CZS016 】参考文献［ 1 ］［ 7 ］［ 12 ］（英）李约瑟．中国科学技术史第四卷物理学及相关技术第二分册机械工程［ M ］．鲍国宝，等译．北京：科学出版社， 1999 ： 461 ， 464 — 465 ， 464 ．［ 2 ］霍存福．唐式辑佚［ M ］．北京：社会科学文献出版社， 2009 ： 511 ．［ 3 ］（宋）陆游．陆游集（第一册）［ M ］．北京：中华书局， 1976 ： 83 ．［ 4 ］（元）王祯．东鲁王氏农书译注［ M ］．缪启愉，译注．上海：上海古籍出版社， 1994 ： 704 ．［ 5 ］卢金洲．兰州古今诗词选［ M ］．兰州：兰州大学出版社， 1991 ： 22 ．［ 6 ］清华大学图书馆科技史研究组．中国科技史资料选编——农业机械［ M ］．北京：清华大学出版社， 1982 ： 330 ．［ 8 ］朱维幹．福建史稿（下册）［ M ］．福州：福建教育出版社， 2008 ： 19 ．［ 9 ］林忠干．闽北五千年［ M ］．福州：海峡文艺出版社， 2009 ： 249 ．［ 10 ］（明）宋应星．天工开物［ M ］．钟广言，注释．广州：广东人民出版社， 1976 ： 131 ．［ 11 ］傅衣凌．明清社会经济史论文集［ C ］．北京：中华书局， 2008 ： 89 ．［ 13 ］ River boat with paddle wheel ［ EB/OL ］．［ 2016-01-04 ］． http://digitallibrary.usc.edu/cdm/ref/collection/p15799coll123/id/83126 ．［ 14 ］庄学本．庄学本全集（上册）［ M ］．北京：中华书局， 2009 ： 205 ．［ 15 ］ A Floating Grain Mill on the Hwei River in China ［ EB/OL ］．［ 2016-01-04 ］． http://www.notechmagazine.com/category/water-powered-machines ．［ 16 ］张柏春．中国传统水轮及其驱动机械［ J ］．自然科学史研究， 1994 （ 3 ）： 256 ．［ 17 ］ Terry S. Reynolds ． Stronger Than a Hundred Men: A History of the VerticalWater Wheel ［ M ］． Baltimore ： the John Hopkins University Press ， 1983 ： 57 — 58 ．［ 18 ］王家珞．张西原．兰州文史资料选辑［ M ］．兰州：兰州大学出版社， 2004 ： 146 — 147 ．［ 19 ］政协兰州市西固区．西固文史资料（第四辑）［ M ］．甘肃地质印刷厂， 2006 ： 173 — 174 ．（内部资料）［ 20 ］朱进成．故乡的船磨［ J ］．中国土族， 2011 （ 4 ）： 37 ．英文摘要，略。国内多处文献称该残卷为唐咸通八年（ 867 年）本，如陆敬严、华觉明《中国科学技术史·机械卷》（科学出版社， 2000 年）第 89 页，何堂坤《中国古代手工业工程技术史（下）》（山西教育出版社， 2012 年）第 533 页。但据霍存福《唐式辑佚》（社会科学文献出版社， 2009 年）第 499-500 页考证，该残卷应为唐开元二十五年（ 737 年）式。李约瑟在其《中国科学技术史机械工程分册》（科学出版社， 1999 年）第 464 页引用时即称后者。李根蟠《水车起源和发展丛谈（中辑）》（《中国农史》 2011 年第 4 期）据宋代两句诗认为宋代的渡船或渔船上出现了船碓。应注意的是，船碓与船磨一样，有便于移动的优点，但在作业过程中并不移动。此外，李据南宋陈藻《观渔船水碓有感》“水淋槽满舂应响，人降槎登网自沉”，称宋代也出现了装置勺碓或槽碓的船碓。但该诗后两句是“万事低昂惟两势，乾坤阖辟个中寻。”可见，陈是从自然事物中悟出的哲学道理，并非指渔船上的水碓，何况往来的渔船与固定的船碓不符，而且船碓的舂碓声与捕鱼需要的安静环境有矛盾。因此，宋代出现船碓说并无信据。李约瑟《中国科学技术史机械工程分册》中译本把罗伯特·福琼译作了“福钧”，现据通常的译法作“福琼” 。; 个人分类: 图像证史|9025 次阅读|17 个评论

画说技术史: 热度 11 Einstein 2016-7-2 09:30; 笔者博士论文研究元代王祯《农书》，重点关注的是其中最有价值的一部分“农器图谱”。这部分其实是我国古代农具图谱的汇编，王祯爬梳其源流、考辨古今，还配有插图，咏以诗歌，使得研究起来别有趣味。近些年来，笔者在研究我国古代技术史的过程中，对图像中的技术关注颇多，略有收获，简述如下。 1 、《我国单曲柄辘轳普遍应用的年代考》，《农业考古》 2010 年第 4 期这篇论文是和张柏春老师合作完成的。主要利用了一些考古及图像证据，考证了我国单曲柄辘轳普遍使用（至晚年代）的年代——大致在北宋中晚期。其中用到的一则图像资料便是张择端的《清明上河图》，该画一口井上的一具辘轳为单曲柄辘轳（即常见的手摇辘轳）。这具辘轳并非我们发现的，过去研究《清明上河图》的学者也关注到了，只是它作为我国较早出现的单曲柄辘轳的形象，和考古证据（主要是墓葬壁画、砖雕图像）一道，判明这种辘轳出现的年代，是我们提到的。张择端本《清明上河图》中的手摇辘轳 2 、《繁峙岩山寺壁画〈水碓磨坊图〉机械原理再探》，《科学技术哲学研究》 2010 年第 6 期该论文针对 2007 年该刊山西大学两位老师发表的论文提出了商榷意见，因为他们把岩山寺金代壁画描绘水力碓、磨系统的部分机械结构搞错了。主要是壁画中的石磨是上磨盘固定，下磨盘转动的形式，而不是相反。《水碓磨坊图》（局部） 3 、《从古代绘画看我国的水磨技术》，《中国国家博物馆馆刊》 2011 年第 6 期这篇论文是受张之杰先生在台湾《科学月刊》发表的一篇论文《为李约瑟补充一点点——古画中的水磨》一文启发而完成的。当时我继张先生之后，在我国古代绘画中又发现了十几幅（包括疑似的几幅，目前本人发现的已经超过 20 幅）绘有水磨的绘画。这些绘画对了解我国机械技术史、农具史提供了宝贵资料。 4 、《我国至晚在金代初年已经出现砘车》，《中国科技史杂志》 2011 年第 3 期这篇小文主要利用山西屯留宋村一金代墓葬（ 1135 年）出土的壁画中一件农具，考古工作者提到是“石滚”，其实它就是元代王祯《农书》提到的砘车。过去认为砘车出现于元代，但具此壁画，可知（至晚）金代已经发明了此农具。 5 、《新绛县稷益庙壁画 “ 耕获图 ” 反映的农耕文化再探》，《文物世界》 2012 年第 3 期这篇小论文是和当时的硕士生任春光合写的。之前山西大学几位老师分析过此画，但有些舛误，我们对此进行了纠正。 6 、《图像证史 : 运河上已消失的“翻坝”技术》，《长沙理工大学学报（社科版）》 2012 年第 4 期所谓翻坝，即过去运河上船只越过横向堰埭的技术。这篇论文基于清代乾隆年间马戛尔尼访华期间几位画师的绘画，以及清末民初居住在杭州的外国人拍摄的照片，从细节上更清晰地分析了此项已消失的技术。一幅清末反映“翻坝”的照片 7 、《再探中国古代手摇纺车的历史变迁》，《丝绸》 2012 年第 8 期该论文主要针对该刊 2011 年武汉纺织大学几位老师发表的一篇论文提出了商榷意见，他们对我国古代曲柄机构及手摇纺车的技术演变判断有误。拙作对其提出了修正意见。 8 、《述论〈吴友如画宝〉描绘的农事器具》，《农业考古》 2012 年第 6 期该论文以《吴友如画宝》中的纺织器具与翻车为例，分析了晚清长三角地区的物质生活及此类传统农事器具的传承、演变。《吴友如画宝-西妇殉节》中“赶车”（脱棉籽器具） 9 、《乾隆〈益象征农图〉研究》，《自然科学史研究》 2013 年第 1 期《益象征农图》是我 2010 年毕业临走时在自然科学史研究所的一本书中发现的，别人还未做过研究。它是我国古代唯一描绘皇帝亲耕（耤田）的图册。拙文主要依据图册的图文，结合古代农业典籍，进行了校释。 10 、《杨家埠年画《农家乐》农事活动艺术构思分析》，《山东工艺美术学院学报》 2014 年第 2 期杨家埠年画《农家乐》是我在翻看年画中发现的，其画面布局、设计有许多场景来自王祯《农书》——当然，绘画者依据的版本并不清楚，也许是民国或现代某个本子。其中经过改绘和重新设计，是古代技术与现代艺术结合的典范。《农家乐》中的“抢麦收、斗旱魔”场景 11 、《中国古代活塞式风箱出现的年代新考》，《中国科技史杂志》 2015 年第 1 期该论文主要质疑了李约瑟认为我国宋代已经出现活塞式风箱的观点。李氏的主要依据是《演禽斗数三世相书》的一本书，这本书据日本学者长泽规矩也判断为宋本。但经笔者审察，应该是明本，李氏的判定并不可靠。此外，我在仇英 1543 年创作的《清明上河图》中一铁匠铺内发现了一具风箱，是当时学界发现的最早的活塞式风箱图。（后来笔者又发现了更早的风箱图像，待发表）。仇英本《清明上河图》的风箱 12 、《山西太原居贤观明代壁画中的风扇车》，《文物世界》 2015 年第 3 期山西大学两位教师曾分析过该壁画，但对这具风扇车形象在我国农具史上的地位并未指明。它是我国最早的虎头风扇车形象。另，笔者在《王祯〈农书〉中的飏扇新解》（《中国农史》 2011 年第 3 期）中也是利用明代的图像资料，发现 15 世纪晚期我国出现了圆筒状鼓风结构的风扇车。此外，今年笔者与所带的两位研究生合作发表了《清末〈图画日报〉中的科学技术：写实与想象》（胡博涵），《维多利亚阿伯特博物馆藏清代外销画〈制丝图〉研究》（邴娇娇）。这大致就是近几年来笔者利用图像资料在技术史研究领域发现的一点收获。; 个人分类: 图像证史|8741 次阅读|36 个评论

从杨振宁先生的话谈眼镜传入我国的历史: 热度 1 Einstein 2016-1-19 15:22; 1月17日，杨振宁先生出席“未来论坛年会”，对未来科学大奖的设立谈了一段话，其中最后说道：总而言之，我认为，未来科学大奖确实是一个非常及时，而且将来可能会有很重要发展的（奖项）。所以，我想借这个机会来祝福未来科学大奖将来取得极大成功。讲一个我个人特别希望科技发展能够解决的问题。大家已经看出来了，我的耳朵不好，右耳朵根本听不见，左耳朵如果不戴助听器也不行，戴了助听器，我想也许可以听懂三分之二。要改进这个问题，就需要更大的科技发展跟更多的企业投资。我由此想到，大家知不知道中国是什么时候才知道眼镜的存在的？是在乾隆时期。那个时候，中国才从欧洲引进了眼镜，引进以后（眼镜店）简直是人山人海，为什么？你想想，有了眼镜对于50岁以上的人会产生多么大的影响就知道了。那么，为什么西方能够发明出眼镜，中国发明不出来呢？这是因为中国的玻璃工业没有得到发展。大家知道，中国陶瓷工业是世界领先的，可是不知道什么缘故——这个我想值得研究科学史的人去研究——为什么中国没有发展出来玻璃工业。没有玻璃工业，所以中国就得从西方引进眼镜，所以中国就没有伽利略的望远镜。这对整个后来的现代科学的发展都有巨大的影响。我想这个故事给了我们一个启发：中国这么大一个国家，有这么多聪明的人，如果大家一并努力，共同思考的话，我想一定会给中国人、给全世界的人类发明出更多重要的、能造福的东西。（见：http://china.caixin.com/2016-01-18/100900669.html）其中，提到眼镜传入我国的历史是在清代乾隆时期。这一说法有误。现在有证据表明，我国明代已经出现眼镜。笔者找到的： 1、张之杰：谈谈眼镜的历史，收入《科学史话》长春出版社，2013年版；最早刊载于台湾《科学月刊》2005年第1期； 2、赵孟江：《中国眼镜历史与收藏》，四川美术出版社，2004年版； 3、赵孟江：《我国眼镜历史再探讨：南宋是否有老人戴眼镜看书》，《中国眼镜科技杂志》2015年第19、21期；注：该文有进一步了解我国眼镜史的文献。 4、丁燮山：《眼镜之传入中国和普及》，《寻根》2015年第3期。四则史料中，第2则笔者未读过，也找不到其电子版。第4篇文章史料选取有误，比如（1）关于我国南宋已经出现了眼镜一说，第3篇文献已经把此说否定了；（2）丁提到的《南都繁会图》学界已经不再认为其是明代仇英的作品了，但可以认定是明代绘画。下面，笔者依据的主要是第1则史料——台湾学者张之杰的观点，他在明人绘画《南都繁会图》中发现了有戴有眼镜的人物。当时他仅发现坐在“兑换金珠”店门口一人，其实就在不远处踩高跷一人也戴有眼镜，下图为证（书中图片较差，本人另扫描截图，箭头所指）。当时的眼镜还没有镜腿，是夹在鼻梁上使用的，这至少说明了我国明代江南地区已经使用眼镜。当然，杨振宁先生提出的玻璃（制造业）对东西方科技的影响，此问题极富讨论价值、很有意义。记得在中科院自然科学史所读博士期间，同学胡孝忠还与笔者讨论过类似问题，他那时还写了一篇论文《中国古代玻璃的从属地位及其影响——从生态位理论看中国古代陶瓷、玻璃化学》发表在了《广西民族大学学报》（2009年第4期）。; 个人分类: 图像证史|6148 次阅读|3 个评论

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