宋韻：登峰造極的兩宋文明（三）

徐吉軍

五是科技強國

宋代是中國歷史上最開明、最富創造力的時代，科學技術突飛猛進，高度繁榮，不僅處于中國古代科學技術發展史的高峰，而且在世界科技史上也居于前列，為世界科技文明作出了重大的貢獻。世界著名的科技史家、英國人李約瑟在其主編的煌煌巨著《中國科學技術史》一書的導論中說：“每當人們在中國的文獻中查找一種具體的科技史料時，往往會發現它的焦點在宋代，不管在應用科學方面或純粹科學方面都是如此。”又說：“宋代雖然軍事上常常出師不利，且屢為少數民族邦國所困擾，但帝國的文化和科學卻達到了前所未有的高峰。”中國古代四大發明中的活字印刷術、火藥和指南針三項都產生和應用于這一時期，對人類的貢獻是不可估量的。北宋畢昇發明的活字印刷術，是印刷史上的一個偉大創舉，它向人類提供了一種更為快速排印書籍的技術，有利于更好地傳播知識。歐洲要到十五世紀才知道印刷術，1450年德國人古滕堡首次制成金屬活字，這比畢昇晚了400年左右。就火藥來說，宋代已經開始向熱兵器時代過渡。《武經總要》中已確定“火藥”這一中文名稱，并且記載了拋射武器、毒氣和煙霧信號彈、噴火器以及其他新發明的迅速發展。陳規守德安時發明用長竹竿制槍筒以噴射火焰的“火槍”，是世界上最早出現的原始管形火器，近代的槍炮就是在這種原始的管形火器基礎上一步步發展起來的。宋人發明的“突火槍”，是世界上最早運用射擊原理制成的管形設計火器，具有了身管、火藥、子窠三個基本要素，堪稱世界火藥槍炮之祖。歐洲制造火藥的技術是從中國經阿拉伯傳入的，比宋代制造火藥的時間至少晚了三四百年。就指南針來說，大約到北宋中晚期，中國航海家開始把這種當時世界上最先進的科研產品——水羅盤裝備到遠洋船只上，用于遠洋航行。這是世界航海史上具有劃時代意義的重大技術突破。李約瑟指出：指南針在航海中的應用，是“航海技藝方面的巨大改革”，它“預示計量航海時代的來臨”（《李約瑟文集》第二〇篇《中國對航海羅盤研制的貢獻》等，遼寧科教出版社1986年）。美國學者德克·卜德說：“如果沒有指南針，地理大發現的時代可能永遠不會到來。”（德克·卜德《中國物品西傳考》，復旦大學出版社1985年）大約在一百余年以后，西方人才從阿拉伯人手中學到用指南針航海的知識。此后，麥哲倫、哥倫布環行地球、發現新大陸之壯舉也是建立在宋代航海羅盤發明的技術基礎上。

此外，在數學、天文學、醫學、建筑工程學、冶金學、生物學、地學以及造船、造紙、航海、農藝、陶瓷燒制等諸多領域，宋人也取得了極其輝煌的成就，這些科技成就不僅超越前代，而且許多遠遠超過了同時代的歐洲，居世界第一或前列，對人類文明作出了極其偉大的貢獻。

在天文領域，北宋時進行了多次較全面的恒星觀測。景德三年（1006）關于客星的記載，是世界上著名超新星中的最早記錄。蘇頌編著的《新儀象法要》，代表11世紀中國在天文學方面的重要成就，他與韓公廉研制的“水運儀象臺”，被稱為世界上第一座天文鐘，占有三項世界第一：其臺頂自由拆閉的屋板是現代天文臺圓頂的祖先;水運儀象臺渾儀的窺管隨天象旋轉，和近代轉儀鐘控制的望遠鏡基本相同;水運儀象臺的樞輪運轉速度由一組叫“天衡”的杠桿裝置來進行控制，“天衡”系統對樞輪的這種擒縱控制作用與現代鐘表的關鍵部件——錨狀擒縱器具有基本上相同的作用。楊忠輔制定的《統天歷》，以365.2425日為一年，這個數字與西方1582年頒布公歷時的數據完全相同，比現代天文學所測數值只差26秒。由此可見宋代天文學發展水平之高。王致遠刻石于蘇州的黃裳天文圖，是中國也是世界保存至今的第一幅石刻天文圖。

在數學上，宋代涌現出了賈憲、秦九韶、楊輝等杰出數學家，在中國古代以籌算為主要計算工具的傳統數學的發展過程中，達到了登峰造極的地步。如秦九韶的《數書九章》在北宋數學家賈憲首創的“增乘開方法”的基礎上，發展成了一種完整的高次方程數值解法。而歐洲直到1891年才由英國數學家霍納（Horner）創造出類似的解法，但比秦九韶晚了五百年。宋元四大數學家之一的楊輝，是繼北宋沈括之后在世界上最早研究高階等差級數的人。他在《續古摘奇算法》中所列的各色各樣的“縱橫圖”，是世界上對幻方的最早系統研究和記載。

在醫學上，宋慈完成了世界上第一本系統的法醫學專著——《洗冤集錄》，系統地論述了法醫學的大部分內容，它比意大利的菲德里（Fedeli）1602年寫的歐洲第一本法醫學著作早三百五十多年。蘇頌于嘉祐六年（1061）編成新的有圖的《本草圖經》，全書收圖933幅，并流傳至今，是世界上流傳至今的第一部有圖的本草書。

在植物和園藝學上，蔡襄《荔枝譜》是世界上流傳至今的第一部果樹栽培學專著。陳仁玉《菌譜》，是世界上最早的一部菌類專著;陳景沂《全芳備祖》，是世界上最早的植物學辭典，比歐洲要早三百多年;韓彥直《橘錄》，是世界上第一部完整的柑橘栽培學著作。其時已經廣泛使用的花木促成栽培法——“堂花”（又作“塘花”），是現代園藝業廣泛使用的催花法。

在冶金技術上，宋代同樣居世界最高水平，這主要體現在：水力鼓風機械的發明，煤炭的廣泛使用，冶銀工藝中吹灰法，膽水浸銅法、灌鋼法的出現和推廣，煉鐵高爐的改進等。在這一時期，宋人研制出兩項煉鐵的革新：一種方法用來鑄造次等的不均勻的鋼;另一種是現代煉鋼熔爐的前身，通過鼓冷風反復鍛造，來達到脫碳的目的。開始使用焦煤煉鐵，是我國冶金史上具有重大意義的里程碑，而歐洲人是在18世紀時才發明焦煤煉鐵，比我國至少晚了五個世紀。

在土木工程上，淮南轉運使喬維岳負責治理淮河時，在世界上首創二斗門，即復閘形式的運河船閘，從而提高了河運能力。坐落于福建泉州洛陽江入海口上的洛陽橋（又稱萬安橋），開創了世界橋梁史上“浮運架梁”的先例;又在墊高的江底上建筑橋基，這是現代橋梁“筏形基礎”的先驅。淳熙八年（1181），唐仲友造中津浮橋，先按百分之一的比例，用木樣制作浮船模型，然后開工建造。無疑，這種先做船模或制作圖樣、然后造船的方法，是船舶設計工藝中的一個重大突破和發展，它表明了當時人們已對船舶的結構、性能和特點等有了比較深入、系統、全面的認識，并為造船進行理論研究創造了條件。西方直到16世紀才出現簡單的船圖，比我國晚了三四百年。

在鉆探深井技術上，發明于北宋慶歷年間的卓筒井，即用直立粗大的竹筒以吸鹵的鹽井，其口徑僅有竹筒大小，然而能打井深達數十丈，被稱為“中國古代第五大發明”“世界石油鉆井之父”，比西方早800多年。

在造船技術上，宋代的造船業世界第一，具備了建造超大型船只的實力，實現了車船（即人力驅動的明輪船）、車槳兩用戰船和海舶隔艙（即水密艙）、船樣、船模等一系列居于世界領先水平的發明創造。用于海外貿易的大型遠洋海舶載重量大，設計科學，性能優良，已普遍采用水密艙壁技術，提高了不沉性，至今仍是船舶設計中重要的結構形式。“南海一號”的發現，證明了中國是世界上最早發明這項技術的國家。大型海舶“木蘭舟”“浮南海而南，舟如巨室，帆若垂天之云，柂 [舵] 長數尺。一舟數百人，中積一年糧，豢豕、釀酒其中，置生死于度外”，如此大規模的海舶，在當時世界上是首屈一指的。令西方造船界為之傾倒的舵約在10世紀傳入阿拉伯，可能在12世紀傳入歐洲，但平衡舵到18世紀才在歐洲使用。西方直到16世紀才出現簡單的船圖，比我國晚了三四百年。

在紡織技術上，表現在紡織機具的改進、軸架整經法的出現和臘染法的推廣這樣三個方面。特別是宋人創制的束綜提花機，是當時世界上最先進的絲織生產工具;利用水力驅動的麻紡合線機（水轉大紡車），是世界上最早以水為動力的紡織機械。於潛縣（今杭州臨安）縣令樓璹所繪制的《耕織圖》，被人譽稱為“世界上第一部農業科普畫冊”。

造紙技術在宋代也發生了革命性的飛躍，那就是硬纖維軟化技術的出現和紙藥等的廣泛應用。兩浙地區率先研究成功了以竹莖為原料的造紙新工藝，標志著造紙史新紀元的到來。

宋代科學技術的發達，與統治者的高度重視密切相關。與注重人文主義的唐代不同，宋代則較著重于科學技術方面，朝廷對取得科技上有重要發明之人實行獎勵措施。如：冀州團練使石普發明火球、火箭，馮繼昇呈火箭制法，唐福進火器，郭諮造戰車、弓弩有功，造船務工匠項綰獻海戰船式，木工高宣設計八車船，石歸宋獻木羽弩箭，焦偓進鐵盤槊，水工高超和王亨創新法使防洪堤合壟有功，僧人懷丙打撈鐵牛成功等，都得到了職務晉級或物質上的獎勵，這為宋代的科技發展與進步注入了前所未有的強大動力，大大激發了大家的創造熱情，推動了中國古代科技的進步。

宋代統治者還十分重視推廣先進的技術，整理出版了大量的科學技術專著，如沈括的《夢溪筆談》、李誡的《營造法式》、曾公亮的《武經總要》、蘇頌的《新儀象法要》、楊忠輔的《統天歷》、秦九韶的《數學九章》、陳旉的《農書》以及《太平圣惠方》《政和本草》《圣濟總錄》等，特別是中國科技史中最卓越的科學家沈括所著的《夢溪筆談》是中國科學史上的里程碑，被西方學者譽為世界上最早的科技百科全書。對有的發明創造，還及時加以推廣。如在橋梁建筑中，引進了巧妙的橫向抗剪壁和沉箱。造船技術中的船尾舵獲得了普遍的應用，并且建造了相當大的航海帆船。在南宋開始推廣使用活字印刷術，出現目前世界上第一部活字印本。與此同時，蓬勃發展起來的生物科學也被用來造福人類。宋代涌現出了許多著名的醫生，制藥學和針灸法等一類古老的醫術，也被重新加以整理，種痘術（現代種牛痘的前驅）等一類較新發現也得到推廣。

科學技術是第一生產力。在科學技術的支撐下，宋代工業相當先進，各種手工業作坊的規模和分工細致程度都遠超前朝，出現了“原始工業化”的現象，即美國學者門德爾斯提出的“傳統組織的、為市場的、主要分布在農村的工業的迅速發展”。日本學者宮崎市定甚至認為宋代工業已經發展到了近世資本主義大企業階段。宋代手工業品的產量為全世界第一，其中一個最能體現宋代“原始工業化”的例子是煤炭和鐵的產量。由于煤礦的規模化開采及應用于煉鐵，宋代的鐵產量表現出飛躍性的發展勢頭，一些學者因此認為宋代發生了一場“煤鐵革命”。據漆俠先生和美國著名漢學家羅伯特·哈特威爾（Robert Hartwell）等研究，北宋中葉年產生鐵大致在15萬噸左右，產量驚人，可與18世紀初整個歐洲（包括俄國的歐洲部分）的鐵總產量大致相當。宋代制瓷業達到了中國歷史上的頂峰，制瓷工匠創造性地采用了對陶瓷坯體進行多次素燒和多次上釉的技術，瓷器精美絕倫，大量遠銷亞洲三十多個國家和地區，甚至遠至東非地區。遺憾的是，宋朝最后被落后的元朝蒙古人所滅了。由此，美國歷史學家菲利普·李·拉爾夫極其惋惜，他認為：“宋朝時代科學和技術的進步表明，正如約500年后西方出現的情況那樣，由于有了堅實的經濟基礎，中國正處于工業革命的邊緣。如果這種革命真正開花結果的話，中國后來的歷史無疑會與實際情況大相徑庭。”（菲利普·李·拉爾夫等著、趙豐等譯《世界文明史》上卷，商務印書館2006年）（待續）

（作者系浙江省社科院歷史所所長）

Joseph Needham， renowned British historian and sinologist， once wrote in his monumental “Science and Civilization in China” series： “Whenever one follows up any specific piece of scientific or technological history in Chinese literature， it is always at the Song dynasty that one finds the major focal point. This is as true for the applied as for the pure sciences.”

Indeed， the Song dynasty was the most enlightened and creative period in the Chinese history. Science and technology prospered and advanced by leaps and bounds. It not only stood at the peak of ancient Chinas science and technology development， but also among the very best the world over， making great contributions to its science， technology and civilization. When people think of the Song dynasty， Joseph Needham went on， they think of “a period during which the empire， though not fortunate in its military exploits…rose to a height of culture and science previously undreamed of.”

In fact， three of the “Four Great Inventions” of ancient China， moveable type printing， gunpowder， and compass， emerged and were applied during this period. Moveable type printing， a technology that has made printing books much easier and greatly facilitated the diffusion of knowledge， was invented by Bi Sheng（970-1051） around mid-11th century， and it wasnt until about 400 years later that Gutenberg first introduced it to Europe. In a similar vein， Europe started making gunpowder when it was introduced via Arab， three to four hundred years after China first invented the technology during the Song dynasty. Finally， during the mid to late period of the Northern Song dynasty， Chinas seafaring ships already began installing compasses， one of the most significant technological breakthroughs in the history of navigation. Some have even argued that the Age of Discovery might have never come， if the compass had not been invented.

Apart from those great inventions， the Song people excelled in such areas as mathematics， astronomy， medical science， architecture， metallurgy， shipbuilding， navigation and a myriad of other areas. The first astronomical clock was invented during this period，

Their technological achievements not only surpassed their Chinese predecessors， but far outstripped their European counterpart： the Song dynasty was arguably the worlds most advanced society at that time as far as science and technology were concerned， and created many of the worlds “firsts”： the worlds first astronomical clock tower， the first systematic treatise on the mathematical puzzle known as magic square， the first scientific monograph on forensic medicine， the first illustrated manual of material medica， the first botanical dictionary， the first detailed accounts on how to cultivate fruit trees and on mushrooms， the first to practice watertight bulkhead technology （for the construction of ocean-going vessels with watertight compartments）， and the first to apply deep well drilling technology…the list goes on.

The highly developed state of science and technology in the Song dynasty is inseparable from its rulers. Unlike their more humanistic Tang predecessors， the Song emperors put a premium on the development of science and technology. The imperial court offered promotions or material rewards to inventors， which greatly incentivized the general population and the whole society.

The Song court also understood the importance of promoting technologies， funding and publishing a lot of books on science and technology. Mengxi Bitan， or The Dream Pool Essays， by Shen Kuo （1031-1095）， regarded as the worlds first sci-tech encyclopedia， was just one among many. Perhaps as importantly， if not more， is the fact that new ideas and concepts could be quickly popularized and put into practical use.

With advanced science and technology， Songs industry was highly developed. The sizes of handicraft workshops and the level of division of labor were far superior to previous dynasties. Indeed， its output of handicraft products was the worlds largest， and it is precisely during this period that the so-called “proto-industrialization” emerged. One of the best indicators for this proto-industrialization is the output of coal and iron. In fact， during the middle period of the Song dynasty， the annual iron production reached 150，000 tons， 2.5 to 5 times that of the UKs in 1640? and roughly equivalent to the whole Europes at the start of the 18th century. By 1000， Chinas total GDP stood at 26.55 billion US dollars， accounting for about one-quarter of the global GDP. Unfortunately， the Song dynasty was eventually overwhelmed by the Mongols and a European-style industrialization never materialized. Had industrialization taken its full course during the Song period， some scholars have argued， Chinese history—and indeed world history— would have drastically different.