史曉雷

中國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)在宋代達(dá)到了頂峰。北宋學(xué)者沈括的《夢(mèng)溪筆談》被著名的英國(guó)科技史學(xué)家李約瑟稱為“中國(guó)科學(xué)史的坐標(biāo)”，沈括也被李約瑟譽(yù)為“中國(guó)整部科學(xué)史中最卓越的人物”。四大發(fā)明中，火藥與指南針誕生于宋代；《武經(jīng)總要》《營(yíng)造法式》等科技著作以及蘇頌、韓公廉設(shè)計(jì)建造的大型天文儀器—水運(yùn)儀象臺(tái)也出現(xiàn)于宋代……另外，宋代文人的地位顯著提高，促使了文化和藝術(shù)的繁榮，甚至有人將這一時(shí)期稱為“中國(guó)的文藝復(fù)興”，宋代的繪畫作品（簡(jiǎn)稱宋畫）便是這場(chǎng)文藝復(fù)興的集中體現(xiàn)者。

宋畫有兩大特征：首先，宋畫擺脫了宗教與貴族題材的羈絆，涌現(xiàn)了大量的世俗畫，比如張擇端的《清明上河圖》、李嵩的《貨郎圖》、李唐的《艾灸圖》、馬遠(yuǎn)的《踏歌圖》等；其次，宋畫以高超的寫實(shí)技巧摹繪自然，比如林椿的《葡萄草蟲圖》、馬遠(yuǎn)的《白薔薇圖》、趙佶的《柳鴉蘆雁圖》等。美國(guó)著名的中國(guó)美術(shù)史專家高居翰如此評(píng)價(jià)宋畫：“在他們的作品中，自然與藝術(shù)取得了完美的平衡。他們使用奇異的技巧，以達(dá)到恰當(dāng)?shù)睦L畫效果，但是他們從不純以奇技感人。一種古典的自制力掌握了整個(gè)表現(xiàn)，不流于濫情。藝術(shù)家好像生平第一次接觸到了自然，以驚嘆而敬畏的心情來(lái)回應(yīng)自然。他們視界之清新，了解之深厚，是后世無(wú)法比擬的。”正是從這個(gè)意義上，本系列的宋代部分我們以“朝宗兩宋”命名，一方面表達(dá)對(duì)宋畫的仰慕之情；另一方面借用了李約瑟的科學(xué)史觀，他認(rèn)為近代科學(xué)的汪洋大海是不同古老文明科學(xué)細(xì)流“朝宗于?！钡慕Y(jié)果。宋畫對(duì)前代繪畫優(yōu)秀傳統(tǒng)的繼承與弘揚(yáng)，道理亦然。

《清明上河圖》中的鋸與舵

談漢代畫像石，若不談山東的畫像石就說(shuō)不過(guò)去，因?yàn)樯綎|畫像石出土數(shù)量多，分量重。談宋代的寫實(shí)畫，《清明上河圖》總繞不過(guò)去，亦是此理。《清明上河圖》是一幅畫，卻被后世學(xué)者當(dāng)作一門學(xué)問(wèn)進(jìn)行長(zhǎng)期深入的研究，這在藝術(shù)界并不多見，恐怕只有清代的《紅樓夢(mèng)》可以類比。筆者不禁想到王小波的一篇文章《我看國(guó)學(xué)》，批評(píng)某些紅學(xué)研究者，本來(lái)就是一本書，卻硬要把整個(gè)大千世界都塞在其中，結(jié)果只能走上歧途。國(guó)內(nèi)《清明上河圖》的研究，也有類似的問(wèn)題。

有人統(tǒng)計(jì)，目前世界各地博物館收藏的《清明上河圖》有30多個(gè)版本，但多是明清的仿本。仿本中當(dāng)然也有價(jià)值很高的，比如遼寧博物館藏的明代仇英本《清明上河圖》，若從寫實(shí)角度考察明代蘇州世俗生活，就很有價(jià)值（目前正在遼寧博物館的“古代繪畫展”中展覽，有意者可前去一睹真跡）。但本文所談的《清明上河圖》，專指故宮博物院收藏的張擇端所繪的那幅名作。

關(guān)于張擇端，現(xiàn)存史料甚少，目前我們只知道他是山東諸城人，早年游學(xué)汴京，后在宋徽宗時(shí)期供職翰林圖畫院，尤擅作舟車、市肆、橋梁、街衢、城郭，存世作品除《清明上河圖》外，另有藏于天津博物館的《金明池爭(zhēng)標(biāo)圖》。

《清明上河圖》呈現(xiàn)的北宋科技，學(xué)界論述不少，擇二例簡(jiǎn)述如下。

第一例是框架鋸或框鋸的出現(xiàn)。所謂框鋸，就是現(xiàn)在仍常見的工字形鋸，在工字形木框的一側(cè)安裝鋸條，另一側(cè)捆縛繩帶，在繩帶上一般縛有絞桿—用于調(diào)節(jié)鋸條的張力。國(guó)家博物館的孫機(jī)和同濟(jì)大學(xué)李湞對(duì)框鋸的起源和發(fā)展做過(guò)專門論述，特別提到《清明上河圖》中一個(gè)制車作坊地面上擺放了一支框鋸（圖1），這是我國(guó)最早的框鋸形象。李湞認(rèn)為，框鋸的發(fā)明在我國(guó)古代木工技術(shù)史上具有劃時(shí)代的意義。因?yàn)樗某霈F(xiàn)，使解木變得較為簡(jiǎn)單易行，制材效率顯著提高。原來(lái)可能要許多人共同進(jìn)行的操作，現(xiàn)在只要兩個(gè)人即可。那么在框鋸出現(xiàn)之前，解木是如何進(jìn)行的呢？大型板材靠木楔劈裂，小型的靠斧劈開，然后再用錛（單面刃，使用時(shí)手柄與刃口垂直）斫平，最后才是刮削。如果要精加工的話，還要進(jìn)行研磨（平木用的刨，明代才出現(xiàn)）?？蜾徲诮饽局匚唬纱丝梢?。

第二例是汴河上船只使用的平衡舵。舵是控制船只運(yùn)動(dòng)方向的操縱裝置，故我們常常稱某一群體的領(lǐng)導(dǎo)為“掌舵人”。早在東漢時(shí)，我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了船尾舵。1954年，在廣州市出土了一件東漢陶船明器模型，陶船尾部就有一舵，這是船尾舵的雛形。舵桿的頂端有一孔，應(yīng)是安裝舵柄用；舵面后部上方也有一孔，用于靠岸時(shí)懸吊船舵。武漢理工大學(xué)造船史專家席龍飛認(rèn)為，東漢陶船上這種舵為“拖舵”，因?yàn)檫@種舵還不能沿著垂直的舵桿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，保留著以槳代舵的痕跡。據(jù)其考證，轉(zhuǎn)軸舵出現(xiàn)在唐代。到了宋代，《清明上河圖》所繪汴河上的商船和客船，全部采用了船尾舵（圖2）。更重要的是，這些船尾舵均是升降式平衡舵，所謂升降式，即舵葉可以隨水的深淺調(diào)整高低位置；所謂平衡舵，即舵桿的兩側(cè)均有舵葉，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)比較省力。當(dāng)然除了升降式平衡舵技術(shù)，在《清明上河圖》中還反映了不少宋代造船技術(shù)，學(xué)界亦有專著論述。

筆者在研究這幅畫時(shí)，也有一點(diǎn)心得，分享如下?！巴愇铩钡默F(xiàn)象在歷史學(xué)中很常見，一方面可能是語(yǔ)言傳播的問(wèn)題，一方面可能是事物本身的發(fā)展演變所導(dǎo)致。比如“轆轤”這個(gè)詞，在歷史上多指一種汲水機(jī)械。但我們現(xiàn)在理解的那種手搖（曲柄）轆轤究竟是什么時(shí)候出現(xiàn)的呢？《清明上河圖》可以幫助我們解開這個(gè)謎。

漢代汲水的轆轤，就是指井上的定滑輪裝置。這不僅可以通過(guò)數(shù)以千計(jì)的漢代文物印證，也有陶井明器模型和畫像石等作為佐證。到了北宋，手搖式轆轤的形象開始出現(xiàn)。《清明上河圖》中繪有兩口井，一口在鬧市區(qū)趙太丞醫(yī)鋪旁，是個(gè)井口呈田字形的飲水井；另一口在郊外的菜園中，井口呈圓形，上設(shè)一轆轤（圖3）。繪畫中對(duì)轆轤著墨不多，但可以辨認(rèn)出它是手搖轆轤。過(guò)去研究《清明上河圖》的學(xué)者提到過(guò)該轆轤，但并未留意其技術(shù)史價(jià)值。筆者又根據(jù)出土的一些文物資料—如北宋的磚雕作品，考證結(jié)果是：至晚在北宋中晚期，手搖轆轤已經(jīng)比較普遍了（詳見《百科知識(shí)》2012年3月B刊《〈清明上河圖〉中的“寶藏”》一文）。

《耕織圖》中看農(nóng)學(xué)

既然《清明上河圖》可以產(chǎn)生出“清明上河學(xué)”，那么南宋的《耕織圖》完全有資格衍生一門“耕織圖學(xué)”，因?yàn)樽运我越?，《耕織圖》的摹本、改繪本層出不窮；又因?yàn)闅v代統(tǒng)治者將其視為教化讀物，大力推廣弘揚(yáng)，故在民間流傳廣泛、影響很大，許多瓷器圖案、木雕作品都以《耕織圖》為素材來(lái)源，甚至在民國(guó)時(shí)期發(fā)行的紙幣上都能發(fā)現(xiàn)《耕織圖》的身影。

現(xiàn)存《耕織圖》的祖本來(lái)源于南宋于潛縣令樓璹。據(jù)其侄樓鑰記載：“伯父時(shí)為于潛令，篤意民事，慨念農(nóng)夫蠶婦之作苦，究訪始末，為耕織二圖，耕自浸種以至入倉(cāng)，凡二十一事；織自浴蠶以至剪帛，凡二十四事，事之為圖，系以五言詩(shī)一章，章八句，農(nóng)桑之務(wù)，曲盡情狀，雖四方習(xí)俗間有不同，其大略不外于此?！睒黔q相當(dāng)于繪制了一套45幅的農(nóng)桑連環(huán)畫，附有詩(shī)文解說(shuō)，大致相當(dāng)于現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指導(dǎo)手冊(cè)。他把《耕織圖》進(jìn)獻(xiàn)給高宗皇帝后，受到褒獎(jiǎng)，由此衍生了各種摹本。

遺憾的是，樓璹《耕織圖》原本現(xiàn)今不存，公認(rèn)最接近原貌的是附有吳皇后題注的宮廷臨摹本，而且僅存其中的《蠶織圖》（現(xiàn)藏黑龍江省博物館）。2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，筆者在中國(guó)科技館舉辦的“奇跡天工—中國(guó)古代發(fā)明創(chuàng)造文物展”曾一睹真容。那么《耕織圖》中的“耕圖”部分是不是永遠(yuǎn)消匿于歷史了？并沒有。我們還算幸運(yùn)，因?yàn)樵诤笫赖哪”局羞€能看到“耕圖”部分。如果將較早的版本，比如元代程棨摹本（圖4），與吳皇后本對(duì)比，便可知程棨本的“耕圖”部分與樓璹本相差不大。

《耕織圖》對(duì)科技史的價(jià)值在于，它提供了一套真切、生動(dòng)的江南農(nóng)事勞作畫面（農(nóng)耕、蠶桑），描繪了一些較復(fù)雜的紡織機(jī)械，比如繅絲車、提花機(jī)等，為研究宋代的物質(zhì)文化、社會(huì)生活提供了極大便利。

這里以繅絲車為例，談?wù)勊伪尽陡棃D》的重要價(jià)值。大家知道，北宋詞人秦觀是婉約派代表人物之一，著名的“金風(fēng)玉露一相逢，便勝卻人間無(wú)數(shù)”“兩情若是久長(zhǎng)時(shí)，又豈在朝朝暮暮”均出自他的《鵲橋仙·纖云弄巧》。但很少有人知道，秦觀還寫有世界上最早的養(yǎng)蠶繅絲的專著《蠶書》?！缎Q書》體量不大，不到1000字，但系統(tǒng)總結(jié)了秦觀家鄉(xiāng)—江蘇高郵一帶養(yǎng)蠶繅絲的經(jīng)驗(yàn)，特別提到一種新型的腳踏繅絲車。但遺憾的是，該書并無(wú)插圖，即使對(duì)專業(yè)學(xué)者而言也艱澀難懂。這其實(shí)是我國(guó)古代文人創(chuàng)作的一個(gè)通病，比如唐代陳廷章的《水輪賦》、劉禹錫的《機(jī)汲記》等莫不如此，過(guò)于追求辭藻華美、宏大敘事，結(jié)果就是讀起來(lái)云山霧罩，再加上鄉(xiāng)俗俚語(yǔ)、專業(yè)詞匯等因素，往往使讀者不知所云?！缎Q書》記載的繅絲車，費(fèi)了學(xué)界很大的氣力，結(jié)合宋本《耕織圖》、元代王禎《農(nóng)書》和明末《天工開物》才弄明白。這里宋本《耕織圖》是指吳皇后本《蠶織圖》以及現(xiàn)藏美國(guó)克利夫蘭藝術(shù)博物館的南宋梁楷所繪的《耕織圖》（存部分“蠶織”場(chǎng)景）。需要注意的是，前者所繪的繅絲車還無(wú)法認(rèn)定與秦觀《蠶書》記載的相符，可以肯定的是梁楷《耕織圖》所繪的繅絲車（圖5）與《蠶書》記載一致。

因此可以說(shuō)，宋本《耕織圖》描繪了我國(guó)（其實(shí)也是世界上）最早的腳踏繅絲車，尤其是梁楷《耕織圖》所繪圖，上承《蠶書》所載，下啟后世繅絲車主流形制，具有重要的技術(shù)史價(jià)值。李約瑟對(duì)這種繅絲車給予高度評(píng)價(jià)，因?yàn)檫@是世界上最早的由一種原動(dòng)力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生兩種獨(dú)立但運(yùn)動(dòng)相關(guān)的機(jī)械。具體而言，當(dāng)繅絲工腳踏踏桿時(shí)，利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)使絲軖旋轉(zhuǎn)完成卷繞，同時(shí)利用繩帶傳動(dòng)，再輔助一偏心輪機(jī)構(gòu)，驅(qū)使送絲桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而把絲線交叉分層繞在絲軖上。

源自中國(guó)的龍骨水車

在“畫說(shuō)科技史”系列文章的開篇語(yǔ)中，我們提到過(guò)仇英本《清明上河圖》的牛轉(zhuǎn)翻車，現(xiàn)在集中談一談宋畫中的翻車，也即龍骨水車。

翻車是一種獨(dú)具中國(guó)特色的傳統(tǒng)機(jī)械。為什么這么說(shuō)呢？首先，它出現(xiàn)的年代早，沒跡象表明是文化交流的產(chǎn)物。東漢宦官畢嵐、三國(guó)時(shí)巧匠馬鈞與翻車的創(chuàng)制有密切關(guān)系，但那時(shí)候的翻車究竟是后世的哪一種（腳踏還是手搖），尚存爭(zhēng)議。其次，翻車種類繁多，應(yīng)用廣泛。翻車可以根據(jù)原動(dòng)力的不同分為腳踏、手搖、牛轉(zhuǎn)、風(fēng)轉(zhuǎn)、水轉(zhuǎn)5種。正因?yàn)槿绱?，在明末清初西方一些汲水器具傳入中?guó)后，比如阿基米德螺旋（龍尾車）等，均未能取代龍骨水車。

據(jù)一則日本829年的史料記載，在唐文宗時(shí)期，我國(guó)已經(jīng)有了手轉(zhuǎn)、腳踏、牛轉(zhuǎn)三種翻車。到了南宋，文人劉一止在一首《水車》詩(shī)中寫道：“老龍下飲骨節(jié)瘦，引水上訴聲呷呀。初疑蹙踏動(dòng)地軸，風(fēng)輪共轉(zhuǎn)相鉤加?！边@里描寫的是風(fēng)轉(zhuǎn)翻車，其中“老龍下飲骨節(jié)瘦”基本解釋了為何翻車也叫龍骨水車，這與明代文學(xué)家田藝蘅所言的“蓋龍能行水，亦取其形之似脊骨也”是一致的?？梢姡搅四纤螘r(shí)期，除了水轉(zhuǎn)翻車未有記載外，其余4種均已出現(xiàn)。宋畫中呈現(xiàn)的是腳踏翻車與牛轉(zhuǎn)翻車。

故宮博物院藏有一幅宋代團(tuán)扇畫《耕獲圖》，其中繪有我國(guó)最早的腳踏翻車（圖6）?！陡@圖》曾被認(rèn)為是北宋晚期的民間畫師楊威所繪，近年學(xué)界基本否定了這個(gè)說(shuō)法，一般以佚名提及?！陡@圖》在長(zhǎng)寬各25厘米的畫面上描繪了幾十個(gè)忙碌勞作的農(nóng)夫，有耕田、耙田、插秧、耘田、收割……眾多勞作場(chǎng)景，是非常典型的宋代風(fēng)俗畫。如果對(duì)比《耕獲圖》與后世《耕織圖》的“耕圖”部分，就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者非常相似，它們有密切的沿承關(guān)系。

當(dāng)我們把目光聚焦到《耕獲圖》中的腳踏翻車，可以看到箱式車體斜置于溪流和田埂之間，四人雙手倚靠在車架橫木上用腳踩踏?？梢韵胂螽?dāng)他們飛快踩踏時(shí)葉片快速翻飛的情景，正如蘇軾在《無(wú)錫道中賦水車》所寫：“翻翻聯(lián)聯(lián)銜尾鴉，犖犖確確蛻骨蛇骨。”車架上的車棚，雖非必需，但很重要，因?yàn)椴忍に嚪浅Ｐ量?，農(nóng)夫往往赤背勞作，車棚可以遮擋炙熱的陽(yáng)光。

牛轉(zhuǎn)翻車的形象最早出現(xiàn)在宋畫《柳陰云碓圖》（圖7），現(xiàn)藏故宮博物院。該畫過(guò)去被認(rèn)為是南宋馬逵的作品，但也有專家認(rèn)為此畫并非馬逵的畫法，故亦以佚名題注。畫面上有三棵大柳樹，柳蔭下有一草棚，棚下一碩大帶齒木輪，木輪左側(cè)有一牛，牛后一男子在揮鞭驅(qū)牛。木輪右側(cè)下方有一與之嚙合的小木齒輪，小木齒輪右側(cè)便是龍骨車。在大木輪上方放置一籮狀物，似是為牛添加飼料的盛具。

細(xì)心的讀者可能覺得這幅畫有點(diǎn)奇怪，它命名叫《柳陰云碓圖》，畫的卻是牛轉(zhuǎn)翻車，這不是張冠李戴嗎？至于這個(gè)名字怎么來(lái)的，頗難考證，但乾隆皇帝肯定是誤解了，他御筆一揮題詩(shī)道：“柳陰結(jié)茅棚，運(yùn)水更驅(qū)牛。云碓舂艱食，農(nóng)民樂登秋。斯樂豈易得，祈年幾許憂?！辈恢浪趺窗选霸祈浴背读诉M(jìn)來(lái)，云碓是云母碓的簡(jiǎn)稱，云母本是一種礦物，但可以入（中）藥，故在古代往往用水碓將之搗碎，這種碓便稱為云母碓或云碓。李白《送內(nèi)尋廬山女道士李騰空》有句是“水舂云母碓，風(fēng)掃石楠花”，寫的便是它。再回頭讀乾隆的詩(shī)，可知他大概以為牛轉(zhuǎn)翻車汲水后，然后用這些水再去舂云母碓，實(shí)在大謬！四體不勤的乾隆爺“腦洞”真是太大了。（未完待續(xù)）