再論西夏鼓風機

郭愷

摘 要：中國古代的鼓風設備大致經歷了皮橐、木扇、風箱三個階段，甘肅省酒泉市瓜州縣榆林窟第3窟內室東壁南端西夏壁畫《鍛鐵圖》中所繪西夏鼓風設備被認為是木扇的典型代表，其歷史地位得到了較高的關注。在以往研究中，關于該西夏鼓風設備的定名還未形成統一，關于其是否應該被認定為活塞式還存在爭議。文章將西夏鼓風設備放入整個木扇發展的過程中，發現其原理和使用上更多體現在適用性而非獨創性上，由此可以更加清晰地給予其客觀的歷史定位。

關鍵詞：西夏;鼓風機;木扇;風箱;冶金

1 定名

在以往的研究中，對于西夏《鍛鐵圖》（圖1）中鼓風設備的定名還未有確切說法。圍繞其構造、原理、工作方式等特點，有“木扇”“風箱”等主要說法，甚至有“木扇式風箱”這樣的稱謂，有的命名還附加了“豎式”“雙扇”等構造上的限定。林業勤、黃興、劉培峰等稱其為“木扇”;蘇冠文稱其為“木制門扇式豎式風箱、木風扇”等;王星光、柴國生、徐莊等稱其為“木扇式風箱”;王文芝稱其為“雙木扇風箱”;王大賓稱其為“雙扇式風箱”;姜茂發稱其為“活門木風扇”;李約瑟著、鮑國寶等譯《中國科學技術史》稱《鍛鐵圖》中鼓風設備為“鍛鐵爐鼓風機”。在這些描述性的稱謂中，“木扇”和“風箱”提及最多，這是描述該物性質的最基本要素，即屬于哪一類，如果“木扇”和“風箱”分屬兩類，那么“木扇式風箱”這種說法自可排除，由此可進一步理清該設備在整個中國古代鼓風機發展過程中的定位，這也是探討《鍛鐵圖》中鼓風設備定名的意義所在。首先“木扇”和“風箱”屬于專用名詞，“木扇”的說法在元代始見，而“風箱”更是晚至明代。《農書》中載：“古用韋囊，今用木扇。”①《農政全書》②也沿用了此說法。《農書》成書于元仁宗皇慶二年（1313），《熬波圖·鑄造鐵柈》（圖2）中的鼓風機被認為與西夏鼓風機在原理上相近，其作者陳椿生于元世祖至元三十年（1293），卒于元惠宗至正元年（1335），那么《熬波圖》中鼓風機與《農書》中“木扇”為同時代無疑。“風箱”說法則在明代開始出現，如《越鐫集》中載：“所得倭銀，在船镕化有爐冶焉，有風箱器具焉。”③文獻記載中并不見木扇與風箱之間有何種關系，如果從構造原理上來看，風箱以活塞和密閉箱體為主要特征，而木扇與之最大的區別是不具備密閉箱體，據此，“木扇式風箱”這種說法很難成立。從現有西夏文文字材料中找不到任何與“木扇”或者“風箱”相關的材料，其他西夏文獻中也不見對西夏人使用冶金鼓風設備的記載。史曉雷《中國古代活塞式風箱出現的年代新考》一文認為李約瑟推斷我國宋代已經出現活塞式風箱證據不足，我國至晚于明嘉靖年間出現了活塞式風箱。如果從原理和構造上來看，《鍛鐵圖》中鼓風設備首先不是風箱，其推拉活板鼓風原理應與木扇接近，但因缺乏關于木扇原理構造的記述及西夏文獻記載，也不可將其武斷地稱為“木扇”。現僅依據《鍛鐵圖》中圖像，很難充分說明西夏人從構造、原理、工作方式等方面對鼓風設備有了新的認識。在對其定名的過程中，應秉持嚴謹的態度，在不完全了解其內部構造、原理、工作方式的前提下，應該從圖像本身所能反映出的直觀信息來作定義。如前李約瑟定名就存在一個問題，《鍛鐵圖》中不見鍛鐵爐，這與《熬波圖》中鼓風機與爐繪為整體不同。因西夏壁畫中有二人鍛鐵的場景，所以該設備為冶金鼓風所用無疑，只從用途角度可將其進一步簡化定名為“鼓風機”。

2 工作方式與原理

在以往的研究中，有多位學者對西夏鼓風機的工作方式及原理進行了討論。管成學《宋遼夏金元科學技術史》一書認為西夏鼓風機拉動時一關一開，出氣和進氣。李約瑟《中國科學技術史》一書在“基本機械原理”一章中“活門、鼓風器、泵和風扇”一節，認為西夏鼓風機是到目前為止所知道的鼓風活塞在彎曲箱內工作的蹈韛風箱的最古老圖畫。盧嘉錫《中國科學技術史》一書在“機械零件與制圖”一章中“活門、活塞”一節，認為西夏鼓風機是在宋代“行爐”以木扇為活塞的原理上進行了改進，主要克服了風量有限這一問題。戴念祖、張蔚河《中國古代的風箱及其演變》一文總結了中國歷史上風箱發展的兩條路線：其一為橐（戰國）—橐式人力排、橐式馬排（西漢）—橐式水排（東漢）—木扇式水排或木扇（北宋）—拉桿活塞式風箱（宋元明）;其二為唧筒—鹽井吸筒、猛火油柜—拉桿活塞式風箱，其中西夏鼓風機為木扇典型代表。柴國生碩士學位論文《中國古代風能利用研究》一文將“行爐”、西夏鼓風機、《熬波圖》中鼓風機歸類為“木扇式風箱”。徐莊《西夏雙木扇式風箱在古代鼓風器發展中的地位》一文認為用拉桿推拉木扇來鼓風只是對活塞式風箱的創制具有一定的啟示作用。王文芝、梅建軍《中日古代鼓風器的比較研究》一文梳理了日本的皮囊、箱鞴、踏鞴、天秤鞴、水車鞴5種鼓風器，并認為踏鞴與中國“木扇”之間表現出較大差異。黃興、潛偉《世界古代鼓風器比較研究》一文將世界古代鼓風器分為容積型（皮囊式、水壓式、活塞式）和速度型（敞開式、半敞式、封裝式）兩大類，其中木扇被歸為活塞式。劉培峰、李延祥、潛偉《傳統冶鐵鼓風器木扇的調查與研究》一文通過調查發現木扇在廣東、東北、四川和山西自清初以來一直在使用，并認為“活門”并非木扇的必要結構。在以上研究中，可以發現各學者的觀點存在一定分歧，尤其在認定西夏鼓風機是否具備活塞性質這一問題上，李約瑟、盧嘉錫、黃興等持肯定意見，而徐莊則認為不應該將其部件定義為活塞。而針對與西夏鼓風機相關的日本踏鞴，王文芝等一文對李約瑟的觀點提出了質疑。

由于研究西夏鼓風機僅有《鍛鐵圖》這唯一材料，因此“馬排”“水排”“行爐”和《熬波圖》中鼓風機成為重要對比研究對象。《三國志》中載：“太祖平荊州，辟為丞相士曹屬。后選樂陵太守，徙監冶謁者。舊時冶，作馬排，每一熟石用馬百匹;更作人排，又費功力;暨乃因長流為水排，計其利益，三倍于前。在職七年，器用充實。制書褒嘆，就加司金都尉，班亞九卿。文帝踐阼，封宜城亭侯。黃初七年，遷太常，進封南鄉亭侯，邑二百戶。”①《后漢書》中載：“（建武）七年（31），遷南陽太守。性節儉而政治清平，以誅暴立威，善于計略，省愛民役。造作水排，鑄為農器，用力少，見功多，百姓便之。又修治陂池，廣拓土田，郡內比室殷足。時人方于召信臣，故南陽為之語曰：‘前有召父，后有杜母。”②從《三國志》記載可見水排應是在馬排的基礎上產生的，《農書》中載：“其制，當選湍流之側，架木立軸，作二臥輪;用水激轉下輪。則上輪所周弦索通繳輪前旋鼓，掉枝一例隨轉。其掉枝所貫行桄因而推挽臥軸左右攀耳，以及排前直木，則排隨來去，扇冶甚速，過于人力。”③書中并附有圖像（圖2）。從水排發明到文獻中首次對其原理和構造進行解釋，中間相隔1200多年，王楨的記述是否能真實地反映東漢水排的情況還需要謹慎對待。但至少可以認為王楨所述水排是元代所有，且同時代又有木扇作為冶金鼓風設備。那么木扇和水排之間的聯系是可以明確的。從劉培峰等一文中可見推拉活板為爐內送風的鼓風機現在依然被使用，而這樣的原理在《農書》中所述水排的直木與排扇結構中就已可見。如果木扇只是簡單地推拉活板，那么它在原理上只是對水排的一種簡化，以人力代替了水力。從動力的角度來看，人力作為最基本的原動力，是驅動機械的首選，那么在水排誕生之初，木扇就應該先于其存在。據《三國志》中載，在原動力使用方面經歷了馬排、人排、水排，所謂“人排”很可能就是后來的“木扇”，由此可試想人力驅動推拉活板鼓風的使用已上溯至東漢。《通典》中載：“行爐镕鐵汁，舁行以灑敵人。”①《武經總要》中有附圖（圖3）。行爐在原理上也為推拉活板，利用這種原理鼓風的器械在漢、曹魏、唐、宋、西夏、元等歷代都有材料可反映，其使用經歷了漫長的延續過程。

另外我們需要關注西夏鼓風機是否能夠完成連續鼓風。以管成學等學者的觀點，操作者一推一拉，從而使其中一活門不送風時另一活門繼續送風。明代活塞式風箱的構造，使操作者無論在推還是拉的過程，送風口均會單向送風，這樣的單一往復運動產生連續鼓風效果在鼓風機械史上確實是極具突破性。《熬波圖》中為四位工人操作推拉桿，如果這幾位工人的送風做功時間段可以重疊無縫銜接為完整的冶煉過程，那么是否也可以認為其實現了連續鼓風呢？從最樸素的意義上理解，無論是推拉同時操作，還是多木扇形式，其目的還是盡可能增加鼓風量。以多線運動填補做功空白的方式很難被認定為連續做功，也并不符合中國古代機械發展的規律，即借助機械簡化勞動方式。陸敬嚴《中國古代機械復原研究》一書“冶金鼓風機械”一節對木扇煉鐵和臥輪式水排進行了復原（圖4），研究參考了《鍛鐵圖》《農書》等，其構造應比較符合西夏至元代冶金鼓風機的實際情況。

3 歷史地位

管成學《宋遼夏金元科學技術史》一書認為宋元時期出現的不同類型的木風扇是木風箱的前驅。蘇冠文《西夏木風扇的歷史地位》一文認為西夏鼓風機在從單扇木風扇到風箱的發展過程中發揮了承前啟后的作用。據前述第二部分的討論，利用推拉活板原理鼓風的馬排、水排、行爐、西夏鼓風機、《熬波圖》中鼓風機跨越了從漢至明一千多年的歷程，且西夏鼓風機在其中并未顯現出獨特的創造性。其最大的歷史意義應是以黨項等多民族共同建立的西夏對中原優秀科技文化的吸納和適用。在科技原理的運用上，西夏鼓風機的核心物件無疑是支撐活板的“軸”，但西夏文對“軸”的理解相當有限，而同時期宋代對軸轂的利用已經相當成熟，從這個層面上來看，西夏在器械設計和制造領域是相對滯后的，西夏鼓風機在同時代的科技領先地位也是要打上問號的。相對于皮橐，活板的制造更加簡潔且耐用性極大提升，即使進入了電力鼓風時代，這種鼓風機依然有人在使用，可見其獨特的生命力。西夏《鍛鐵圖》作為最早的圖像資料反映了中國古代人民利用推拉活板原理鼓風冶金的情況，這一點理應得到充分肯定。但是也應該客觀正視西夏鼓風機在皮囊—木扇—風箱這一發展過程中的地位，理解勞動人民追求實用的樸素性。