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《天工开物》的作者,明代著名的科学家
上传者:站长上传 宋应星 点击次数:4145 次
发布时间-2005-3-19 0:33:00

才大学博,勤于著述

  宋应星(公元1587—约1666年),字长庚,南昌奉新北乡(今宋埠乡)人。宋姓在当地是大姓,曾祖宋景字以贤,号南塘,曾任南京吏、工、兵三部尚书,京师都察院左都御史等,为官清正,对宋氏后代有很大影响。祖父是宋景的第三子宋承庆,早逝。父亲宋国霖字汝润,号巨川,少孤,赖母顾氏及叔父宋和庆养育,少补诸生,在庠四十年未出仕。宋国霖有四子,宋应星为第三子。与兄应鼎俱为同母魏氏所生。宋应星出生时,宋氏家族日益没落,而母亲又是农民的女儿,所以自幼易于接近农业生产和群众。

  奉新地处南昌府境内,明代时这里文风很盛,出了不少著名人物。宋应星幼时与长兄宋应昇在叔祖宋和庆创办的家塾内就读。七岁时投师于族叔宋国祚,不久就学于新建举人邓良知。年方十六考入本县县学,入庠九载。他自幼聪颖好学,学业成绩之佳为师长所惊奇,其族侄宋士元在《长庚公传》中说:“公少灵芒,眉宇逼人,数岁能韵语。及掺制艺,矫拔惊长老。”宋应星青年时代已经熟读经史及百家书,对程朱理学有较深钻研,又能独立思考。他尤其推重张载的关学,从中接受了唯物主义自然观。同时,他对自然科学及技术很有兴趣,熟读过李时珍的《本草纲目》等书,还喜欢音乐、美术,对时事政治特别关心,怀有济国济民的理想,常与同学好友纵谈天下大事。

  万历四十三年(公元1615年),宋应星与其兄宋应昇赴省城南昌参加乙卯科乡试,考取第三名举人,其兄名列第六,县中诸生只有他们兄弟中举,人称“奉新二宋”。当年秋赶往京师应次年丙辰科会试,未中。为作好再应试准备,他们前往九江府著名的白鹿洞书院进修,投师于洞主舒曰敬。万历四十七年(公元1619年),又一次进京会试,仍然名落孙山。此后又在天启及崇祯初年再次参加会试,结果均未中举,从此遂绝科举之念。崇祯四年(公元1631年),宋应昇由吏部铨选任浙江桐乡县令,宋应星回乡服侍母亲。崇祯八年(公元1635年)在老母被兄宋应昇接到浙江后,宋应星出任袁州府分宜教谕,主要是教授县学生员。任职四年,取得优良教育成绩,使当地“士风丕振”。更重要的是有足够业余时间从事写作,他的主要作品大都作于此时。

  崇祯十一年(公元1638年),宋应星考评位列优等,不久就被升为福建汀州府(今长汀)推官,掌管一府刑狱,俗称刑厅,亦称司理。未待任满,于崇祯十三年(公元1640年)辞官归里。崇祯十六年再任南直隶凤阳府亳州知州。此时已是明王朝灭亡前夕。他到任后,州内因战乱破坏,连升堂处所都没有,官员大多出走。他几经努力重建,使之粗具规模,又捐资在城内建立了书院。次年甲申(公元1644年)初,亳州周围已被李自成的农民军包围,宋应星弃官返回了奉新。宋应昇原已升至广州知府,甲申后也无意恋官,最终挂冠归故里。他们兄弟和其他的江西志士都寄希望于南明福王政权,但此政权却由阉奸阮大铖、马士英把持,排斥忠良,不久便灭亡于满清铁蹄之下。清兵南下攻取江西时,宋应昇于1646年服毒殉国,宋应星埋葬胞兄后,在清代一直过着隐居生活,在贫困和悲愤中度过晚年,大约卒于康熙五年(1666),享年八十岁。遗有二子,长子宋士慧字静生,次子宋士意字诚生,皆有文才,人称“双玉”。宋应星生前教导子孙,一不要科举,二不要做官,子孙皆能奉此遗训,在家安心耕读。

  宋应星的生活时代适值明末,他亲眼目睹了官场弊端丛生的黑暗现象,最终与科举仕途决裂,转向实学,尤其是研究农业和手工业生产技术,作了多年考察和广泛的社会调查。这一切都为他日后撰写《天工开物》等作了准备。他虽历尽艰辛跋涉万里未得一进士功名,却获得极珍贵的科学技术知识和社会见闻,思想更为激进,成为对旧学术传统持批判态度的启蒙思潮的代表人物。他才大学博,又勤于著述,是一位百科全书式的学者。其作品可分为四大类:一是属于自然科学和技术科学的有《天工开物》(1637)、《观象》(1637)、《乐律》(1637)、《论气》(1637)、《谈天》(1637)等;二是属于人文科学的有《野议》(1636)、《画音归正》(1636)、《杂色文》、《春秋戎狄解》(1644)等;三是介于前两者之间的《原耗》(1637)、《卮言十种》(1637)等;四是属于文学创作的有《思怜诗》(1636)、《美利笺》(1645)等。大多成于明末或明清之际,因有强烈的反清思想,故为清统治者所不容。大部分作品已散佚,至今留下的有《天工开物》、《野议》、《思怜诗》、《论气》和《谈天》五种。

天工开物 科学大家

  《天工开物》是宋应星最主要的代表作。崇祯十年(公元1637年)由友人涂绍煃(字伯聚)资助,初版刊刻于南昌府。全书三卷十八篇,所叙内容涉及中国古代农业和手工业三十个生产部门的技术和经验,几乎包括了社会全部生产领域。编次先后顺序是按照“贵五谷而贱金玉”的原则安排的,将与食衣有关的农业置于首,其次是有关工业,而以珠玉殿后,体现了作者重农、重工和注重实学的思想。

  上卷六篇多与农业有关。《乃粒》主要论述稻、麦、黍、稷、粱、粟、麻、菽(豆)等粮食作物的种植、栽培技术及生产工具,包括各种水利灌溉机械,并对以江西为代表的江南水稻栽培技术详加介绍。《乃服》包括养蚕、缫丝、丝织、棉纺、麻纺及毛纺等生产技术,以及工具、设备,特别着重于浙江嘉兴、湖州地区养蚕的先进技术及丝纺、棉纺技术,并绘出大型提花机结构图。《彰施》介绍植物染料和染色技术,偏重靛蓝种植和蓝靛提取以及从红花提取染料的过程,还涉及诸色染料配色及媒染方法。《粹精》叙述稻、麦收割、脱粒及磨粉等农作物加工技术,偏重加工稻谷的风车、水碓、石碾、土砻、木砻及制面粉的磨、罗等。《作咸》论述海盐、池盐、井盐等盐产地及制盐技术,尤详于海盐及井盐。《甘嗜》叙述甘蔗种植、榨糖和制糖技术及工具,兼及蜂蜜及饴饧(麦芽糖)。每篇叙述均有主有次,选择重要产品为研究重点,突出介绍先进地区的生产技术。

  中卷有七篇,多为手工业技术。《陶埏》叙述房屋建筑所用砖瓦及日常生活所用陶瓷器(尤其白瓷、青瓷)的制造及工具,着重江西景德镇生产民用白瓷的技术,从原料配制、造坯、过釉到入窑烧结,都予说明。《冶铸》是论述中国传统铸造技术最详细的记录,着重叙述铜钟、铁锅及铜钱铸造技术及设备,包括失蜡、实模及无模铸造三种基本方法。《舟车》专述有关交通工具。首先用数据标明各船舶和车辆结构构件及用材,还说明各种船、车驾驶方法,详于大运河上航行的运粮船“漕船”。《锤锻》系统论述铁器和铜器锻造工艺,从万斤大铁锚到纤细绣花针都在讨论范围之内,而各种生产工具如斧、凿、锄、锯等制造以及焊接、金属热处理等金属加工工艺亦曾论及。《燔石》涉及烧制石灰、采煤、烧制矾石、硫黄和砒石技术,对煤的分类、采掘、井下安全作业均有论述。《膏液》介绍十六种油料作物子实的产油率、油的性状、用途,以及用压榨法与水代法提制油脂的技术和工具,还谈及桕皮油制法及用桕油制蜡烛的技术。《杀青》论纸的种类、原料及用途,详细论述了造竹纸及皮纸的全套工艺技术和设备,所提供的生产操作图特别珍贵。

  下卷有五篇,也属工业。《五金》论述金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属矿开采、洗选、冶炼和分离技术,还有灌钢、各种铜合金的冶炼,所附生产过程图十分难得。其中记载不少中国发明创造,如以煤炼铁、用活塞风箱鼓风、直接将生铁炒成熟铁、以生铁与熟铁合炼成钢等等。《佳兵》涉及弓箭、弩、干等冷武器及火药、火器的制造技术,包括火炮、地雷、水雷、鸟铳和万人敌(旋转型火箭弹)等武器。《丹青》主要叙述以松烟及油烟制墨及供作颜料用的银朱(硫化汞)的制造技术,产品用于文房。《曲蘖》记述酒母、药用神曲及丹曲(红曲)所用原料、配比、制造技术和产品用途,其中红曲具有特殊性能,是宋代之后才出现的新产品。《珠玉》则记述南海采珠、新疆和田地区采玉,还谈到井下采宝石的方法和加工技术,兼及玛瑙、水晶和琉璃。

  全书除文字叙述之外,还附有一百二十三幅插图,配以说明,展示工农业各有关生产过程,生动而真实。书中绝大部分内容都是在南北各地实地调查的资料。

  宋应星在叙述各生产过程的同时,还发展了“穷究试验”的研究方法。他对各种迷信神怪、荒诞旧说都有所批判,如对炼丹术的批判更为激烈,从而在科学技术领域内注入一种新的科学精神。这是《天工开物》一书的最大特色,使人们感到耳目一新。

  《天工开物》的可贵之处,在于记述了工农业生产中许多先进的科技成果。书中用技术数据给以定量的描述,显露出先进的科学思想和理论阐述,注重引入理论概念,而非单纯技术描述。在农业方面,《乃粒》指出水稻育秧后三十天即拔起分栽,一亩秧田可移栽二十五亩,即秧田与本田之比为1∶25。又说旱稻食水三斗,晚稻食水五斗,失水即枯。这些技术数据对农业生产有指导作用,是育秧、插秧和灌溉的理论基础,在以前的农书中未曾提到过。还指出“土脉历时代而异,种性随水土而分”,因而论述了作物与环境的关系、外界环境变迁对作物物种变异的影响,提到通过人工选择可培育出抗旱的旱稻,并介绍以砒霜为农药拌种、以石灰中和酸性土壤等先进的技术成就。《甘嗜》介绍将水稻育秧法移植到甘蔗种植中,实行甘蔗移栽,是一种新技术。《粹精》所述江西水碓,以水力为能源,驱动水轮转动,通过立式主轴带动各机件,同时实现灌田、谷物脱粒及磨面粉三种机械功能,是十七世纪世界上先进的农用机械。《乃服》介绍蚕的变异现象,与十九世纪英国生物学家达尔文所述几乎相同。除此之外,还提出将一化性蚕与二化性蚕、黄茧蚕与白茧蚕人工杂交,可培育出具有双亲各自优点的杂种蚕;通过蚕浴、排除病蚕实现人工淘汰,可使健蚕顺利发育成长,这都符合科学原理。在工业方面,《五金》所述将炼铁炉与炒铁炉串连使用,可完成从生铁直接炼成熟铁的连续生产过程,所改进的生、熟铁合炼成钢的设备原理成为近代马丁炉的始祖。在比较金、银、铜单位体积内重量时,已有了比重概念。对金属锌(“倭铅”)冶炼工艺的论述,是世界上最早的明确而详细的文献记载。对铜、锌以不同配比炼出具有不同性能的合金黄铜的论述,具有世界性的指导意义。《燔石》论及竖井采煤,在井下安装巨竹筒以排除瓦斯和加设巷道支护的技术,以及烧砒石时的安全作业措施,都是值得称道的。 宋应星以“天工开物”命名他的书,实际上也以此展示他的一种具有普遍意义的科学思想,即天工开物思想或开物思想。这种思想强调天工(自然力)与人工互补、自然界的行为与人类活动相协调,通过技术从自然资源中开发物产,以满足人的物质与精神生活的需要,从而使人在自然界面前显示并发挥其主观能动性。《膏液》指出,“草木之实,其中蕴藏膏液(油脂)而不能自流,假媒水火、凭借木[榨]石[磨],而后倾注而出焉”。这正体现了“天工开物”思想的内涵。简言之,此思想核心是以天工补人工开万物,或通过自然力与人力的协调从自然界开发物产。日本学者三枝博音(1892—1963)博士解释天工开物思想时写道:“天工是与人类行为对应的自然界的行为,开物是根据人类生存利益将自然界中包含的种种物由人工加工出来。在欧洲人的技术书中,恐怕没有这类书名的著作。技术确实是自然界与人类协调的产物,它是人类与自然界之间赖以沟通的桥梁。只有很好地理解了技术,才能懂得利用天工的同时再用人工去开物。”这种中国特有的科学思想成为全书的指导思想。所谓技术,在宋应星看来是法、巧、器三者之有机结合,即工艺操作方法、生产劳动者的操作技能与工具设备的结合。人只有借技术作用于自然界,才能实现开物过程。 《天工开物》一书是对中国传统农业和手工业生产技术的系统而全面的总结,在体例上首开先例,其所述范围之广,足可与西方文艺复兴时期阿格里科拉的《矿冶全书》(De re Metallica,公元1556年)这部技术经典相媲美。初刻本刊行后,很快便在福建由书商杨素卿(1604—1681)于清初发行第二版,后被清代《古今图书集成》(公元1725年)及《授时通考》(公元1737年)广泛摘引。十七世纪末,此书传入日本,被广为传抄,公元1771年大阪出现了和刻本,从此成为江户时代(公元1608—1868年)日本各界广为重视和征引的读物。宋应星的天工开物思想刺激了“开物之学”在日本的兴起。二十世纪时此书又被译成现代日本语,至今仍畅销。

  此书在十八世纪流传到朝鲜,成为李朝后期实学派学者参引的著作。《丹青》、《五金》、《乃服》、《彰施》及《杀青》等篇由法兰西学院教授儒莲(Stanislas Julien,1799—1873)摘译成法文,接着再转译成英文、德文。《乃服》内论养蚕部分还被转译成意大利文和俄文等。达尔文读过这部分内容,并作过引证,称之为“权威著作”。1869年,有关工业各篇的法文摘译稿又集中被收入《中华帝国 工业之今昔》(Industries anciennes et modernes del’Empire Chinois)一书中,刊行于巴黎。及至1964年,有关农业的前四篇又转译为德文,1966年全书译成英文,在美国出版。这部书已成为世界著名的科学经典著作在各国流传。英国学者李约瑟(Joseph Needham)把宋应星称为“中国的阿格里科拉”和“中国的狄德罗”。日本学者薮内清也认为宋应星的书足可与十八世纪法国启蒙学者狄德罗(Denis Diderot,1713—1784)主编的《百科全书》匹敌。

评议政论 自选诗集

  宋应星另一代表作是政论集《野议》,崇祯九年(公元1636年)刊行。

  全书万言,不分卷,计有世运、进身、民财、士气、屯田、催科、军饷、练兵、学政、盐政、风俗及乱萌等十二议。集中反映了他的政治及经济思想。写此书的目的是为了挽救明末社会所面临的政治及经济危机,提出一系列改革措施,期望国家由乱而治、转危为安,从而体现这位科学家关心国家前途和民族命运的爱国思想。这部作品可看成是宋应星作为在野者上书崇祯帝要求实行变法的万言奏议。从各议内容观之,所述内容主要涉及以下五个方面:一是指出各级政权机构人事任用及国家教育事业的重要性,为加强政权建设,揭露并批判了当时制度的弊端及官吏的腐败,提出革新吏政及学政的方案。二是鉴于当时民穷财尽的经济局面,揭露了财政、税收等经济政策的失误,提出革新方案及生财之道。三是谈用兵、练兵及筹措军饷的方法,揭露了军政上的弊病。四是要求在社会上移风易俗,振作人的精神面貌,提高官兵的士气。五是分析明末农民起义的经过和动因,提出安民政策。总之,宋应星主张减免对人民的横征暴敛,呼吁罢除军界和政界中的贪官污吏,代之以廉洁奉公、一心为国的清官。其理想是在清官统治下,使工农获得温饱、商人有利可图、贫士有科举入仕机会,士农工商各安其业,然后全面发展农工商业,养兵练武,则国运或可有救。书中有很多精辟思想,例如《民财议》指出:“夫财者,天生地宜而人工运旋而出者也。”又说:“财之为言,乃通指百货,非专言阿堵(货币)也。今天下何尝少白金哉!所少者田之五谷、山林之木、墙下之桑、洿池(池塘)之鱼耳。”①就是说社会财富是劳动创造的,增加社会财富意味着要大力发展农业、工业,提供丰富产品,而货币本身并不是财富。宋应星的财富观是对经济学原理的天才贡献,此后一个多世纪西方的亚当·斯密(Adam Smith,1723—1790)才于 1776年提出同样思想。

  《思怜诗》刊于崇祯九年(公元1636年),是宋应星自选诗集,内有《思美诗》十首及《怜愚诗》四十二首,共五十二首,均为七言诗②。诗集反映了诗人的人生观或人生哲学,以文学形式表达对人生价值和意义等问题的看法。为此,诗中塑造了两类典型人物,分别予以褒美及讥讽。宋应星继承了唐代诗人白居易倡导的新乐府运动的诗论传统,主张写诗应揭露时政弊端,反映社会现实,而且给人以启迪和教化。《思美诗》塑造出应当效法的一些贤人形象:(1)身处乱世而洁身自励,不同流合污;(2)精忠报国,以造福百姓为做人根本;(3)德才兼备而识时务,以其思想、著作及实际行动唤起世人觉醒;(4)不图名利,一心为国尽忠、为民尽孝,必要时可牺牲一切。这样的人虽难得,但必千古流芳,而且人人尽可为尧舜。《怜愚诗》塑造出应当讽刺或鞭挞的一些愚人形象:(1)争权夺位,结党营私,祸国殃民;(2)贪婪无厌,聚敛财宝,剥削人民;(3)沽名钓誉,妄想世代富贵,死后还求美名;(4)迷信神佛及巫术,不相信人是自己命运的主宰。诗集以对比方式展示人生追求的目标应当是什么和怎样做人的道理。诗在艺术性上不及唐诗,但颇具哲理性和思想性。

自然哲学 唯物史观

  《论气》专论自然哲学,刊于崇祯十年(公元1637年),分为形气、气声、水火、水尘、水风归藏及寒热等篇章。宋应星继承宋代哲人张载(公元1020—1077年)的元气论并予以发展,形成其唯物主义一元论自然观哲学体系。他认为宇宙万物最原始物质本原是气,由气而化形,形复返于气。介于形、气之间的物质层次是水、火二气。他将元气论与新五行说结合起来,用“二气五行之说”来解释万物构成的机制。由元气形成水火二气,再由水火形成土,水火通过土形成有形之物金及木,然后再由水火土金木逐步演变成万物。他的这一理论比汉代王充(公元27—107年)、宋代张载的元气论更为深化与绵密,也比当时西方用亚里士多德的四元素说(土火水气)解释万物生成更加具体,因为宋应星在气与万物之间引入了一些过渡的物质层次,而不是由气直接构成万物。他还进而讨论土石、五金的生化之理,从中引出了物质在变化前后未 尝增与未尝减的物质守恒思想。他还指出动物体内所含物质成分与植物所含的是同类,而植物则摄取土中无机养料与水而生长,从而论证了有机界与无机界之间在物质构成上的统一性。他的唯物主义自然观是建立在他所掌握的丰富科学技术知识的基础上的。

  《论气·气声篇》专门讨论自然科学中的声学问题,包括影响声调的条件,声速及声音的传播以及决定声强的因素等问题。谈到声的发生原理时,指出因两气相轧及以形破气引起气动而成声,以不同形式破气,便有各种声音。声之发生在于破气、轧气时引起的气的“微芒之间一动”,用现在的话说就是空气的振动。破气、逼气动作缓急(速度)与劲懦(力量)可决定声音大小。该篇还指出传播声音的介质是空气,又以炮声为例,指出单位时间内炮声所达到的距离为炮弹所及距离的十倍。关于声的传播方式,宋应星认为就像以石击水所形成的水波那样扩散,就是说声以波的形式在空气中传播,可见他已有了关于声波的理论概念。他的这些思想为此后声学的发展指出了正确方向。当时欧洲对声的传播媒介是空气,还是以太微粒或物质微粒,仍在争论不休。直到德国学者盖里克(Otto von Guericke,1602—1686)以抽气机做传声实验后,才证明声的传播介质是空气,而声波概念是在这以后很久才建立起来的。

  宋应星对天文学素有兴趣,其《观象》书稿本拟与《天工开物》同时问世,但临梓删去。现存其所著《谈天》,刊于崇祯十年(1637),主要为说日。当他登泰山观日时涌现一种思想:“以今日之日为昨日之日,刻舟求剑之义”。他认为太阳不但沿其轨道周行不已,且其自身也在不断变化之中,从而提出“今日之日非昨日之日”②的有重要意义的哲学命题,修正了张载提出的“日月之形,万古不变”之说,批判了汉儒董仲舒所谓“天不变,道亦不变”的形而上学观点。宋应星有关日日新思想,后来由王夫之(公元1619—1692年)所发挥。日食、月食是自然现象,与人类社会活动没有任何关系。但天人感应说认为日月食及其他异常自然现象是国政失纲、人君昏暗的象征,故上天以此为警告。宋代朱熹(公元1130—1200年)注《诗经·小雅·十月之交》“日有食之”时写道:“然王者修德行政,用贤去奸,能使阳盛,足以胜阴。……则日月之行虽或当食,而月常避日,……所以当食而不食也。”宋应星针对朱熹观点批评说:“朱(熹)注以王者政修,月常避日,日当食而不食,其视月也太儇(随便)。”接下以古代日食观测资料与古史所载事件作了对比,证明朱注说法毫无根据,而且是自相矛盾的。宋应星还写下历史作品《春秋戎狄解》(公元1644年),借古喻今,伸张民族大义,在南方制造抗清舆论。他的《美利笺》是文学创作,也有政治含义。这些都说明他是一位在自然科学和人文科学两大领域内涉猎极广的学者。

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