劉仙洲與中國古代機械工程史學

孫正坤

【摘 要】文章主要從五個方面對劉仙洲的機械史學治學思想進行了一系列的評價，同時對后世繼承劉仙洲思想的兩部專著進行了簡單的介紹，初步評述了機械學家和機械工程教育家劉仙洲對中國古代機械工程史學研究的貢獻。

【關鍵詞】劉仙洲 古代機械工程史學 治學思想

劉仙洲在1962年和1963年分別出版了兩部專著《中國機械工程發明史》和《中國古代農業機械發明史》，1970年在《我今后的工作計劃》中，草擬出《中國機械工程發明史（第二編）》的提綱，相關資料也有了一定的完善，但由于種種原因沒有將其完成[1]。其實劉仙洲從20世紀二三十年代就開始對科學技術史資料進行收集和研究，收集了大量的資料，并編寫了大量有關科技史的研究資料和圖書。筆者本文就主要以上述兩本專著為主，對劉仙洲的機械史學治學思想進行深入研究。

一、劉仙洲的治學思想

（一）應用圖片資料對古代機械進行解釋

使用圖片可以使得對古代機械的解釋更加清晰明確，但是使用圖片的方式和方法也是很重要的。劉仙洲在他的機械史研究中，巧妙地使用了自行繪圖方法，引用考古發現和歷史資料中的圖片、與古代機械相近的現代圖片以及其他書籍中的圖片等，更加清晰地展現了中國古代機械，使他的專著變得豐富多彩。

1. 自行繪圖方法。

為了便于理解中國古代機械，劉仙洲對很多的中國古代機械進行自行繪圖。其中主要的繪制方式有兩種：其一是運用機械制圖的方式對古代機械進行解析；其二就是畫出實體圖對古代機械進行解析。另外還有一種就是將實體圖和類似機械制圖相結合的方式。第一種方式最明顯的例子就是在《中國古代農業機械發明史》第二章第6節中的兩腳耬（如圖1所示）。劉仙洲運用現代機械制圖的方式將兩腳耬的各部分組成及其形狀表達得十分明確。

A.重塊； B.懸繩； C.閘板； D.楔子；

E.子粒；F.下漏子粒；G.漏孔；H.開口；

I.竹簽；J.耬斗

同時，劉仙洲也使用繪制實體圖的方法繪制了很多圖片用以解釋說明中國古代機械發明。例如，他在《中國古代農業機械發明史》第四章《灌溉機械》第5節中繪制了3個轆轤圖并將其各個部件標上字母，解釋其各部件的名稱及運行方式：“圖中A為轆轤把……用時，回轉A柄則柳罐上升。向反方向回轉則柳罐下降。”[2]

此外，劉仙洲在他的研究中還采用了實物圖與機械制圖思想相結合的方式來解釋中國古代機械。例如，在《中國機械工程發明史》第四章第3節《水利》中（《中國古代農業機械發明史》中也有這一介紹），劉仙洲對立式帆風輪的解釋就采用了這一方式（如圖2所示）。從圖中我們可以看出他將該機構的各個部位用字母標出，以搭配圖片并且用字母來表示各部件的方式來說明立式帆風輪的工作方式及原理，能更清晰說明這些機械發明。

用這三種方式對古代機械進行說明，比起直接用語言敘述顯得更加直觀，使得古代機械發明中的各部位的名稱、組成結構以及工作方式與原理一目了然。同時，用配有字母的圖片來表示機械的各部件，便于說明古代機械發明的方式，并更清晰地表達古代機械的工作原理和方式。

2. 對其他圖片的引用。

劉仙洲引用的其他圖片主要來自考古的發現和資料、與古代機械相近的現代圖片以及其他書籍中的圖片等。其中，運用考古資料的圖片證明劉仙洲不僅對古代以及近代文獻資料的重視，同時也證明了他將中國考古事業的發現也應用到中國機械史的研究當中。如在《中國機械工程發明史》一書中，劉仙洲引用的一副山西芮城縣匼河村發現的石器，是考古學家賈蘭坡在1960年發現的，刊登在《人民畫報》1961年第12期，而劉仙洲這部書在1962年5月出版。劉仙洲在那個信息并不發達的時代，對考古發現如此跟緊，可見在他的心中考古發現對機械史研究是多么的重要，他對考古的關注是多么的用心。

此外，劉仙洲的研究中還引用了與古代機械相關的近代圖片以及其他書目作品的圖片等對古代機械進行解釋，有些解釋還采用了多種圖片表示方法，如對于轆轤的介紹就采用了繪制實體圖加引用近現代圖片的方式。這些方式使得對古代機械的解釋更加清晰。

（二）注重考證古代機械發明起源

在作品中，劉仙洲對古代機械起源進行了很多考證。在1935年出版的名為《中國機械工程史料》的小冊子中就有很多關于機械起源時間的考證，例如犁的發明時間，約在公元前2150年左右；杵臼的發明時間，公元前3200年以前等[3]。劉仙洲的其他作品中也包含許多關于機械發明起源的探究。

劉仙洲在1964年發表過一篇關于機械發明起源的文章，叫《我國獨輪車的創始時期應上推到西漢晚年》。雖然筆者對于他對諸葛亮的“木牛流馬”的推斷持保留意見，盡管這篇文章中對中國古代獨輪車技術出現的時間判斷存在瑕疪，但是還是有可圈可點的地方。最開始，劉仙洲通過文物專家龔廷萬寄來的關于渠縣燕家村沈府君闕東闕背面的浮雕上及渠縣蒲家灣一個無銘闕背面的浮雕上各發現了一個獨輪車圖[4]。這兩幅圖據考古推斷是漢安帝時期的。漢學家許慎的《說文解字》中收錄有一個“”字，對其的解釋為：“車輮規也，一日一輪車。”于是劉仙洲將獨輪車的起源大致推斷到了東漢時代。這一推斷既有文獻考證的支持，還有實物圖片的佐證，其準確性還算是可以被普遍認可的。后來，經當代史學家史樹青的提示，劉仙洲以“鹿車”為線索，對“鹿車”是否為獨輪車，“鹿車”的發明時間等問題進行了考證。劉仙洲引用《后漢書》與《太平御覽》，證明獨輪車是由人力推動的，同時引用西漢哀帝時期與鮑宣相關的故事，將“鹿車”提前到了西漢晚期，但還是無法證實“鹿車”是一個輪子。

在證明是否為獨輪的問題上，我對劉仙洲是抱有一定懷疑態度的。他引用了干寶的《搜神記》以及古文獻學家王重民在《敦煌變文集》卷八中引用的《孝子傅》中關于董永的故事，結合容庚《漢武梁祠畫像錄》以及清朝篆刻家瞿中溶《漢武梁祠畫像考》[4]對于董永故事的畫像的描述以及畫像進行對比，于是他認為除了沒有虛構的織女以及小孩外，與圖片基本相符，得出“鹿車”就是獨輪車的結論，將獨輪車的發明時間推測到了西漢晚期。但是這一推測依然存在問題，因為與圖片描述不是十分相符，將畫像聯想成其他現象也是可以的。從分析來看，用這種圖片首先要找到“鹿車”這個切入點，找到古籍中最早期出現的年代以及其他可以證明的蛛絲馬跡，得出部分證據；再通過其他文獻找到其他證據證明這個切入點就是我們所想要的研究對象。用這種推斷方式還是要小心的，因為這個切入點容易影響人的思維，使人容易做出錯誤的推斷，得出可能經不起推敲的結論。

（三）用現代機械理論編史及解釋

在對古代機械進行解釋的時候，劉仙洲大多采用了現代機械理論的解釋方式，這與他接受的現代工程教育是有一些關系的。在劉仙洲的《中國機械工程發明史》中有很多地方都體現了這一點，例如他在第三章對風箱工作原理的解釋中就運用了這種方式。劉仙洲在文中運用了現代力學的手法對古代風箱的工作方式進行了介紹：“用時，推搧風板之柄向前，則搧風板后的空氣稀薄，壓力降低，外部空氣遂壓開E門向箱內流入。同時搧風板前的空氣濃厚，壓力升高F門被壓緊閉，搧風板前的空氣由箱流入空管，推活塞V使之向右，并經過出風口G而吹入冶煉爐中……”[2]（如圖3）

劉仙洲用現代大氣壓力的理論來解釋古代風箱的工作原理，用這種方法固然很好，可以讓古代機械更容易讓現代人所接受并了解它們的工作原理。但是用這種方式來解釋古代機械難免會讓現代人對古代機械產生一系列的誤解。例如：古代工匠制造機械工具自有古代工匠設計的體系以及方式，只不過這些理論體系和方式可能已經遺失或無法考證，運用現代科學技術理論對其考證很容易影響現代人對古代工藝的理解和認識，使得人們很容易認為中西方的機械工藝都是一體化的。因此，第三章最好還要用彈力、重力、摩擦力等西方力學概念來解釋中國古代機械運行原理。

（四）部分考證不夠精準

劉仙洲在解釋中國古代機械對慣力（即慣性）的應用時，運用了王振鐸對古代張衡的地動儀運轉原理的推斷。我認為推斷這個東西一定是不大可靠的。《后漢書》卷八十九《張衡傳》：“中有都柱，傍行八道，施關發機。”對于這幾句話的理解，眾說紛紜，雖然大都是與慣性相關的推測。而且劉仙洲只舉出了文物與博物館專家王振鐸的例子，也沒有指出哪部對張衡地動儀介紹的古籍中提出他的地動儀就是用到了慣性原理這樣相類似的解釋。而且用一個現代人推斷的例子作為論證的基礎，這種方式會使文章的可信度大打折扣。

（五）重視原始文獻的收集整理

從20世紀20年代開始，劉仙洲就開始著手從事對機械史方面資料的搜集整理工作；1933年，劉仙洲在《清華周刊》上發表了《中國舊工程書籍述略》[5]；1937年，劉仙洲在《清華大學土木工程會刊》上發表了《中國機械工程史料》的小冊子，分為十三章、十二類，一共整理了一百二十多則有關機械工程的史料[6]；1948年，劉仙洲又在《清華大學學報（自然科學版）》上發表了之后得到的新的機械工程史料。這體現了劉仙洲對資料收集鍥而不舍、努力堅持的精神。在此之后到出版兩部專著的時候，劉仙洲一直在利用業余時間進行機械史的史料收集和研究工作，直到去世前，他還一直堅持不懈地對中國古代機械進行研究。

在《中國舊工程書籍述略》中，劉仙洲將中國清代以前的工程書籍以清同治前后為分界線對中國古代機械進行分類整理。其中，清同治前的工程書籍共收集整理介紹了32冊。清同治以后到清末的書籍共分為四類整理，分別為土木工程類12部、機械工程類27部、采礦冶金類18部以及兵工與化學工程類11部。而且劉仙洲對其中的很多書籍進行了簡單介紹，為后人對古代以及近代工程書籍的研究提供了一定的便利條件。

在《中國機械工程史料》小冊子以及之后的《續得中國機械工程史料十二則》中，劉仙洲都把每種機械發明的資料按照類別更容易地進行分類整理，使得古代機械發明可以按機械類別進行文獻查找，而且把每種機械所對應的書籍內容都分類寫出，給后來對機械史的研究者提供了很大方便。例如：“犁，《山海經》：后稷之孫叔鈞所作。《耒耜經》：農之言耒耜也……木金凡十一事。《農書》：犁，墾田器……故曰犁。”[3]就是按照這種方式，劉仙洲將各種古代機械資料進行編輯整理，為之后的兩部專著等作品中羅列的清晰翔實的資料奠定了堅實的基礎。

二、對后世的影響及比較

劉仙洲是中國機械史的奠基人之一，他在機械史的資料整理、收集以及機械史編史方面都有著重大的貢獻。后來很多機械史的學者都受到了劉仙洲的影響走向了機械史的研究道路或是在研究上有所啟發。下面是受劉仙洲的兩部專著以及其他研究手稿啟發而編著的兩部機械史專著與其的比較研究。

（一）對補編的影響及比較

《中國古代農業機械發明史（補編）》這部書是張春輝組織編寫的，于1998年2月出版。這部書是在劉仙洲的《中國古代農業機械發明史》的基礎上，又搜集了大量的后30余年的新的考古資料進行重新編寫的。這部書雖然整體是按照歷史發展的順序進行編寫的，但是內部的分類還是按照劉仙洲對于農機用途的分類方式將其分為六類：整地機械、播種機械、中耕除草機械、灌溉機械、收獲及脫粒機械、谷物加工機械[7]。

（二）對第二編的影響及比較

《中國機械工程發明史第二編》這本書是清華大學以“中國古代機械發明史研究”的名義按照劉仙洲在1970年撰寫的《我今后的工作計劃》中的《中國機械工程發明史第二編》寫的十章提綱中提取的七章重新編寫而成的[8]。這本書以中國工程師編輯委員會收集的大量資料為基礎，同時加入了大量的考古資料，利用劉仙洲編寫的提綱加以改造，同時將機械技術放入社會、經濟以及歷史環境中，得出了一些新的結論[9]。

【參考文獻】

[1]《劉仙洲紀念文集》編輯小組.劉仙洲紀念文集[M].北京：清華大學出版社，1990.

[2]劉仙洲.中國機械工程發明史[M].北京：科學出版社，1962.

[3]劉仙洲.中國機械工程史料[M]北京：國立清華大學出版事務所，1935.

[4]劉仙洲.我國獨輪車的創始時期應上推到西漢晚年[J].文物，1964（06）：1-5.

[5]游戰洪.劉仙洲與中國機械發明史研究[A].第四屆中日機械技術史及機械設計國際學術會議論文集[C].2004.

[6]劉仙洲.續得中國機械工程史料十二則[J].清華大學學報（自然科學版），1948（S1）：141-144.

[7]張春輝.中國古代農業機械發明史（補編）[M].北京：清華大學出版社，1998.

[8]楊艦，戴吾三.清華大學與中國近代科技[M].北京：清華大學出版社，2006.

[9]張春輝.中國機械工程發明史第二編[M].北京：清華大學出版社，2004.