《天工开物》的文本化过程与科学特征研究 天工开物
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【摘 要】 《天工开物》是我国明清时期科技史上一部集大成的著作，被欧洲学者称为“17世纪的工艺百科全书”。书中对中国古代农业、手工业的各项技术进行了系统地总结，构成了一个完整的科学技术体系。其中对造纸术总结概括，体现了中原特别是江南地区的先进生产力水平。
【关键词】 《天工开物》；造纸术；科学价值
中图分类号：I206文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)03-182-02
一 、《天工开物》成书过程简介
宋应星（1587--1661），出生于一个书香世家，曾祖父做过正二品的督察院左御使。童年时与其兄宋应升在家塾中读书，万历四十三年（1615年）两人一同参加江西省乡试，并中举，时人称为“奉新二宋”。但后来五次进京会试，均告失败。感于“士子埋首四书五经，饱食终日，却不知粮米如何而来；身着丝衣，却不解蚕丝如何饲育织造”，遂不再应试，游历大江南北。到江西、湖北、安徽、江苏、新疆等地考察，他把长期积累的生产技术知识加以总结整理，于崇祯七年（1634年）编著了《天工开物》，并于三年后刊行。清兵南下隐居不仕，由于他的反清思想，《四库全书》没有收入他的《天工开物》，造成该书在国内的长期失传。但却在日本、欧洲广泛传播，被译为日、法、英、德、意、俄文。其中关于制墨、制铜、养蚕、用竹造纸、冶锌、农艺加工等方法，都对西方产生了影响，代表了中国明代的技术水平，英国人李约瑟称他为“中国的狄德罗”。在1920年，得藏于日本的明朝原版重印刊行中国。
《天工开物》书名取自《易》中“天工人其代之”及“开物成卷”，是由“巧夺开工”和“开物成务”两成语合并而成。意为：只要提高自己的知识技能，遵循事物发展的规律，辛勤劳动，就能生产出生活所需的各种物品。全书按“贵五谷而贱金玉之义”�豎分为三篇共十八卷，附有123副插图，如提花机，磨床，钻井设备等，描绘了130多项生产技术和工具。该书内容几乎涵盖了我国当时所有的重要产业部门，它全面系统地总结了明朝以前的农业、手工业的先进技术和丰富经验。
二、《天工开物》科技价值
《天工开物》具有极高的科学和历史价值。
在化学发面，如在卷十四《五金》中，该书明确指出锌是一种新金属，并首次介绍了我国古代劳动人民独创的密封加热冶锌法。解决了冶炼过程中锌易氧化挥发的难题，是冶金史上的重要成就，也使我国成为当时世界上唯一能够进行大规模炼锌的国家。此外还介绍了用锌代替炉甘石炼制黄铜的方法，是人类历史上用铜和锌直接合成黄铜的最早记录。他看到各种金属的不同活动程度以及利用这一特点分离金属，对质量守恒定理作了初步的说明。如在《丹石》卷中，论“升炼水银”：每升水银一升，得朱十四两，次朱三两五钱，出数借硫质而生—即用一斤汞，得到好次朱砂共十七两五钱，多余的从硫质中产生。这比法国的拉瓦锡提出质量守恒定理要早30年。
在生物学方面，他在上卷中记载了农民培育水稻，大麦等新品种的事例，研究了土壤、气候、栽培方法对作物品种变化的影响；又注意到不同品种蚕蛾杂交引起变异的情况，说明通过人为的努力可以改变动植物的品种特性。这一观点，把我国古代关于生态变异的认识推进了一步，为人工培育新品种提供了理论依据，比欧洲早120多年。
在物理学上，他提出了许多独到的见解。在《舟车》卷中，他对漕船、海舟、杂舟等物理性能、结构作了详细的介绍；同时论述了船舵的作用，指出被船板激起的水流会使船体旋转，这体现了作用力与反作用力的原理。如在提水工具（筒车、水滩、风车）、船舵、灌钢、泥型铸釜、失蜡铸造、排除煤矿瓦斯方法、盐井中的吸卤器（唧筒）、熔融、提取法等中都有许多力学、热学等物理知识。此外，在《论气》中，宋应星深刻阐述了发声原因及波，他还指出太阳也在不断变化，正所谓“以今日之日为昨日之日，刻舟求剑之义”。
三、《天工开物》中造纸术与同时代西方的比较
《天工开物》中还有许多当时很先进的科学技术，就其中之一中国四大发明中的造纸术与西方当时的技术比较。宋应星在《杀青》一篇中，具体介绍了明代时各种纸的生产过程，并附有操作图。篇名取为“杀青”，意味去掉竹子的青皮，并制成纸浆。在中国古代，为了防止纸张被虫蛀，往往用火烤除去水分，这是“汗青”（文天祥有句诗就是“留取丹心照汗青”）。书中所含造纸术有五步：选料、蒸煮、捞纸、压榨、晒纸。关于选料，主要是指竹子的挑选。要在接近芒种的时节，进山砍竹子，向阳的竹子要早点砍，因为老的快，而背阴的可以晚点砍；蒸煮：先把嫩竹斩断, 放入池塘，裁泡一百日以上，利用天然微生物分解并洗去竹子之青皮。然后煮徨足火，将以上所得竹子，放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮八日八夜。最后是舂臼，取出上述处理过的竹子，放入石臼，以石碓叩打直至竹子被打烂，形同泥面。捞纸的关键是控制好水与纸浆的比例，纸浆太浓纸就会很厚，当纸浆放置到一定的时间，就需要师傅用竹帘捞上来，就是将被打烂之竹料倒入水槽内，并以竹帘在水中荡料，竹料成为薄层附于竹帘上面，其余之水则由竹帘之四边流下槽内。压榨：将帘反复过去，使湿纸落于板上，即成张纸，然后重复荡料与覆帘步骤，使一张张的湿纸叠积上千张，然后上头加木板重压挤去大部分的水；晒纸其实就是烘纸，将湿纸逐张扬起，借助从砖缝中透出的热气将纸焙干。干燥后，揭起即得成纸。书中还介绍了“还魂纸”，就是今天的可再生纸，可见当时我国造纸术的先进水平。
纵观同时期的西方，当时还处在黑暗的中世纪末期，科学，技术，文化等都笼罩在宗教神学的阴影下得不到发展，当时流行的用纸是羊皮纸和埃及纸莎草纸，已经使用中国的造纸术，但还停留在相当于我国宋代的水平。在巴尔扎克的《人间喜剧》中有一个叫大卫的法国科学实业家，他说当时用昂贵的苎麻布和亚麻布制作纸，而中国纸既不是由丝絮，也不是由楮所造，是用捣碎的竹纤维�豏。确实，当时西方造纸主要用楮皮、桑皮、麻等材料，还没有用竹子。人们先将这些材料用水湿润，使它膨胀，然后用斧头或其他工具切碎，并用水洗涤，再用弱碱性草木灰水浸透并蒸煮。通过这一步，可以除去原料中的木素﹑果胶﹑色素﹑油料等杂质。接着用清水漂洗并加以舂捣，捣碎后的纤维加水配成浆液，用纸模捞出，然后脱水，干燥，当时主要是日晒。晒干后，还需用淀粉或白色矿物涂抹其表面，最后用粗布或石块等揩磨砑光。
比较中国的造纸术，我们可以发现，中国的造纸术在当时既方便成本又低，而西方的比较繁琐且成本高。首先：在纸浆选材上，中国选的是在南方普遍存在竹子，而西方选用楮树桑树的表皮或是麻布丝絮，后者价值明显高于前者，且材料分布不广泛，不易收集；第二：从纸药的选用上（纸药既施胶剂，有使填料和纤维下沉槽底的作用，从而使纸浆均匀）中国用杨桃藤、黄蜀葵等浸出液（在《天工开物》中未涉及，书中采用上好石灰水），而西方采用中国宋代就淘汰了的淀粉糊剂；第三：从晾晒方法上看，中国古代劳动人民已经学会采用工具，不再受大自然的束缚。人们采用的焙纸设备是以土砖砌成的夹巷，在巷中生火，土砖温度上升之后，湿纸逐张贴上，借助砖的热度将纸烘干。而西方仍旧依靠太阳光，日晒夜收，如果遇上阴雨天，就无法晒纸，只能让纸发霉，生产效率在很大程度上受到影响。第四：中国的竹纸不需研磨剖光，而西方的纸因为选用了麻，树皮的粗糙材料，在制作完成后还需借助其他工具如石头进行揩磨砑光，使之光滑便于书写。
为了解决欧洲纸张质量低劣成本高的问题，法国财政大臣杜尔阁曾希望利用驻北京的耶稣会教士刺探中国的造纸技术。乾隆年间，传教士将中国的造纸技术画成图寄回了巴黎，中国先进的造纸技术才在欧洲广泛传播开来，但也要到十八世纪才有竹纸。后来法国人尼古拉斯·路易斯·罗伯特成功地发明了用机器造纸的方法，至此中国人领先近2000年的造纸术才被欧洲人超越。
《天工开物》是我国古代优秀的农业手工业著作，但它不仅仅是一本书，它代表的是一个时代，它反映了我国明清时期的经济、科技的发展，对今天人们研究中西文明发展差异有重要意义；同时它在世界科技史上也有举足轻重的地位，法国汉学家儒莲称它是一部工艺技术的知识大全，日本科技史专家数内清则称它为中国科学技术的百科全书。
参考文献：
[1]刘仁庆.造纸与纸张[M].科学出版社,1977.
[2]王渝生.巴尔扎克笔下的造纸术和宋应星〈天工开物〉[J].民主与科学.2000（4）.
[3]赵启明.天工开物的科技史价值[J].通化师范学院学报,2002（5）.
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