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《天工開物》的作者,明代著名的科學家
《天工開物》的作者,明代著名的科學家
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才大學博,勤于著述
  宋應星(公元1587―約1666年),字長庚,南昌奉新北鄉(今宋埠鄉)人。宋姓在當地是大姓,曾祖宋景字以賢,號南塘,曾任南京吏、工、兵三部尚書,京師都察院左都御史等,為官清正,對宋氏后代有很大影響。祖父是宋景的第三子宋承慶,早逝。父親宋國霖字汝潤,號巨川,少孤,賴母顧氏及叔父宋和慶養育,少補諸生,在庠四十年未出仕。宋國霖有四子,宋應星為第三子。與兄應鼎俱為同母魏氏所生。宋應星出生時,宋氏家族日益沒落,而母親又是農民的女兒,所以自幼易于接近農業生產和群眾。
  奉新地處南昌府境內,明代時這里文風很盛,出了不少著名人物。宋應星幼時與長兄宋應N在叔祖宋和慶創辦的家塾內就讀。七歲時投師于族叔宋國祚,不久就學于新建舉人鄧良知。年方十六考入本縣縣學,入庠九載。他自幼聰穎好學,學業成績之佳為師長所驚奇,其族侄宋士元在《長庚公傳》中說:“公少靈芒,眉宇逼人,數歲能韻語。及摻制藝,矯拔驚長老。”宋應星青年時代已經熟讀經史及百家書,對程朱理學有較深鉆研,又能獨立思考。他尤其推重張載的關學,從中接受了唯物主義自然觀。同時,他對自然科學及技術很有興趣,熟讀過李時珍的《本草綱目》等書,還喜歡音樂、美術,對時事政治特別關心,懷有濟國濟民的理想,常與同學好友縱談天下大事。
  萬歷四十三年(公元1615年),宋應星與其兄宋應N赴省城南昌參加乙卯科鄉試,考取第三名舉人,其兄名列第六,縣中諸生只有他們兄弟中舉,人稱“奉新二宋”。當年秋趕往京師應次年丙辰科會試,未中。為作好再應試準備,他們前往九江府著名的白鹿洞書院進修,投師于洞主舒曰敬。萬歷四十七年(公元1619年),又一次進京會試,仍然名落孫山。此后又在天啟及崇禎初年再次參加會試,結果均未中舉,從此遂絕科舉之念。崇禎四年(公元1631年),宋應N由吏部銓選任浙江桐鄉縣令,宋應星回鄉服侍母親。崇禎八年(公元1635年)在老母被兄宋應N接到浙江后,宋應星出任袁州府分宜教諭,主要是教授縣學生員。任職四年,取得優良教育成績,使當地“士風丕振”。更重要的是有足夠業余時間從事寫作,他的主要作品大都作于此時。
  崇禎十一年(公元1638年),宋應星考評位列優等,不久就被升為福建汀州府(今長汀)推官,掌管一府刑獄,俗稱刑廳,亦稱司理。未待任滿,于崇禎十三年(公元1640年)辭官歸里。崇禎十六年再任南直隸鳳陽府亳州知州。此時已是明王朝滅亡前夕。他到任后,州內因戰亂破壞,連升堂處所都沒有,官員大多出走。他幾經努力重建,使之粗具規模,又捐資在城內建立了書院。次年甲申(公元1644年)初,亳州周圍已被李自成的農民軍包圍,宋應星棄官返回了奉新。宋應N原已升至廣州知府,甲申后也無意戀官,最終掛冠歸故里。他們兄弟和其他的江西志士都寄希望于南明福王政權,但此政權卻由閹奸阮大鋮、馬士英把持,排斥忠良,不久便滅亡于滿清鐵蹄之下。清兵南下攻取江西時,宋應N于1646年服毒殉國,宋應星埋葬胞兄后,在清代一直過著隱居生活,在貧困和悲憤中度過晚年,大約卒于康熙五年(1666),享年八十歲。遺有二子,長子宋士慧字靜生,次子宋士意字誠生,皆有文才,人稱“雙玉”。宋應星生前教導子孫,一不要科舉,二不要做官,子孫皆能奉此遺訓,在家安心耕讀。
  宋應星的生活時代適值明末,他親眼目睹了官場弊端叢生的黑暗現象,最終與科舉仕途決裂,轉向實學,尤其是研究農業和手工業生產技術,作了多年考察和廣泛的社會調查。這一切都為他日后撰寫《天工開物》等作了準備。他雖歷盡艱辛跋涉萬里未得一進士功名,卻獲得極珍貴的科學技術知識和社會見聞,思想更為激進,成為對舊學術傳統持批判態度的啟蒙思潮的代表人物。他才大學博,又勤于著述,是一位百科全書式的學者。其作品可分為四大類:一是屬于自然科學和技術科學的有《天工開物》(1637)、《觀象》(1637)、《樂律》(1637)、《論氣》(1637)、《談天》(1637)等;二是屬于人文科學的有《野議》(1636)、《畫音歸正》(1636)、《雜色文》、《春秋戎狄解》(1644)等;三是介于前兩者之間的《原耗》(1637)、《卮言十種》(1637)等;四是屬于文學創作的有《思憐詩》(1636)、《美利箋》(1645)等。大多成于明末或明清之際,因有強烈的反清思想,故為清統治者所不容。大部分作品已散佚,至今留下的有《天工開物》、《野議》、《思憐詩》、《論氣》和《談天》五種。
天工開物 科學大家
  《天工開物》是宋應星最主要的代表作。崇禎十年(公元1637年)由友人涂紹(字伯聚)資助,初版刊刻于南昌府。全書三卷十八篇,所敘內容涉及中國古代農業和手工業三十個生產部門的技術和經驗,幾乎包括了社會全部生產領域。編次先后順序是按照“貴五谷而賤金玉”的原則安排的,將與食衣有關的農業置于首,其次是有關工業,而以珠玉殿后,體現了作者重農、重工和注重實學的思想。
  上卷六篇多與農業有關。《乃粒》主要論述稻、麥、黍、稷、粱、粟、麻、菽(豆)等糧食作物的種植、栽培技術及生產工具,包括各種水利灌溉機械,并對以江西為代表的江南水稻栽培技術詳加介紹。《乃服》包括養蠶、繅絲、絲織、棉紡、麻紡及毛紡等生產技術,以及工具、設備,特別著重于浙江嘉興、湖州地區養蠶的先進技術及絲紡、棉紡技術,并繪出大型提花機結構圖。《彰施》介紹植物染料和染色技術,偏重靛藍種植和藍靛提取以及從紅花提取染料的過程,還涉及諸色染料配色及媒染方法。《粹精》敘述稻、麥收割、脫粒及磨粉等農作物加工技術,偏重加工稻谷的風車、水碓、石碾、土礱、木礱及制面粉的磨、羅等。《作咸》論述海鹽、池鹽、井鹽等鹽產地及制鹽技術,尤詳于海鹽及井鹽。《甘嗜》敘述甘蔗種植、榨糖和制糖技術及工具,兼及蜂蜜及飴餳(麥芽糖)。每篇敘述均有主有次,選擇重要產品為研究重點,突出介紹先進地區的生產技術。
  中卷有七篇,多為手工業技術。《陶埏》敘述房屋建筑所用磚瓦及日常生活所用陶瓷器(尤其白瓷、青瓷)的制造及工具,著重江西景德鎮生產民用白瓷的技術,從原料配制、造坯、過釉到入窯燒結,都予說明。《冶鑄》是論述中國傳統鑄造技術最詳細的記錄,著重敘述銅鐘、鐵鍋及銅錢鑄造技術及設備,包括失蠟、實模及無模鑄造三種基本方法。《舟車》專述有關交通工具。首先用數據標明各船舶和車輛結構構件及用材,還說明各種船、車駕駛方法,詳于大運河上航行的運糧船“漕船”。《錘鍛》系統論述鐵器和銅器鍛造工藝,從萬斤大鐵錨到纖細繡花針都在討論范圍之內,而各種生產工具如斧、鑿、鋤、鋸等制造以及焊接、金屬熱處理等金屬加工工藝亦曾論及。《燔石》涉及燒制石灰、采煤、燒制礬石、硫黃和砒石技術,對煤的分類、采掘、井下安全作業均有論述。《膏液》介紹十六種油料作物子實的產油率、油的性狀、用途,以及用壓榨法與水代法提制油脂的技術和工具,還談及桕皮油制法及用桕油制蠟燭的技術。《殺青》論紙的種類、原料及用途,詳細論述了造竹紙及皮紙的全套工藝技術和設備,所提供的生產操作圖特別珍貴。
  下卷有五篇,也屬工業。《五金》論述金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鋅等金屬礦開采、洗選、冶煉和分離技術,還有灌鋼、各種銅合金的冶煉,所附生產過程圖十分難得。其中記載不少中國發明創造,如以煤煉鐵、用活塞風箱鼓風、直接將生鐵炒成熟鐵、以生鐵與熟鐵合煉成鋼等等。《佳兵》涉及弓箭、弩、干等冷武器及火藥、火器的制造技術,包括火炮、地雷、水雷、鳥銃和萬人敵(旋轉型火箭彈)等武器。《丹青》主要敘述以松煙及油煙制墨及供作顏料用的銀朱(硫化汞)的制造技術,產品用于文房。《曲蘗》記述酒母、藥用神曲及丹曲(紅曲)所用原料、配比、制造技術和產品用途,其中紅曲具有特殊性能,是宋代之后才出現的新產品。《珠玉》則記述南海采珠、新疆和田地區采玉,還談到井下采寶石的方法和加工技術,兼及瑪瑙、水晶和琉璃。
  全書除文字敘述之外,還附有一百二十三幅插圖,配以說明,展示工農業各有關生產過程,生動而真實。書中絕大部分內容都是在南北各地實地調查的資料。
  宋應星在敘述各生產過程的同時,還發展了“窮究試驗”的研究方法。他對各種迷信神怪、荒誕舊說都有所批判,如對煉丹術的批判更為激烈,從而在科學技術領域內注入一種新的科學精神。這是《天工開物》一書的最大特色,使人們感到耳目一新。
  《天工開物》的可貴之處,在于記述了工農業生產中許多先進的科技成果。書中用技術數據給以定量的描述,顯露出先進的科學思想和理論闡述,注重引入理論概念,而非單純技術描述。在農業方面,《乃粒》指出水稻育秧后三十天即拔起分栽,一畝秧田可移栽二十五畝,即秧田與本田之比為1∶25。又說旱稻食水三斗,晚稻食水五斗,失水即枯。這些技術數據對農業生產有指導作用,是育秧、插秧和灌溉的理論基礎,在以前的農書中未曾提到過。還指出“土脈歷時代而異,種性隨水土而分”,因而論述了作物與環境的關系、外界環境變遷對作物物種變異的影響,提到通過人工選擇可培育出抗旱的旱稻,并介紹以砒霜為農藥拌種、以石灰中和酸性土壤等先進的技術成就。《甘嗜》介紹將水稻育秧法移植到甘蔗種植中,實行甘蔗移栽,是一種新技術。《粹精》所述江西水碓,以水力為能源,驅動水輪轉動,通過立式主軸帶動各機件,同時實現灌田、谷物脫粒及磨面粉三種機械功能,是十七世紀世界上先進的農用機械。《乃服》介紹蠶的變異現象,與十九世紀英國生物學家達爾文所述幾乎相同。除此之外,還提出將一化性蠶與二化性蠶、黃繭蠶與白繭蠶人工雜交,可培育出具有雙親各自優點的雜種蠶;通過蠶浴、排除病蠶實現人工淘汰,可使健蠶順利發育成長,這都符合科學原理。在工業方面,《五金》所述將煉鐵爐與炒鐵爐串連使用,可完成從生鐵直接煉成熟鐵的連續生產過程,所改進的生、熟鐵合煉成鋼的設備原理成為近代馬丁爐的始祖。在比較金、銀、銅單位體積內重量時,已有了比重概念。對金屬鋅(“倭鉛”)冶煉工藝的論述,是世界上最早的明確而詳細的文獻記載。對銅、鋅以不同配比煉出具有不同性能的合金黃銅的論述,具有世界性的指導意義。《燔石》論及豎井采煤,在井下安裝巨竹筒以排除瓦斯和加設巷道支護的技術,以及燒砒石時的安全作業措施,都是值得稱道的。 宋應星以“天工開物”命名他的書,實際上也以此展示他的一種具有普遍意義的科學思想,即天工開物思想或開物思想。這種思想強調天工(自然力)與人工互補、自然界的行為與人類活動相協調,通過技術從自然資源中開發物產,以滿足人的物質與精神生活的需要,從而使人在自然界面前顯示并發揮其主觀能動性。《膏液》指出,“草木之實,其中蘊藏膏液(油脂)而不能自流,假媒水火、憑借木[榨]石[磨],而后傾注而出焉”。這正體現了“天工開物”思想的內涵。簡言之,此思想核心是以天工補人工開萬物,或通過自然力與人力的協調從自然界開發物產。日本學者三枝博音(1892―1963)博士解釋天工開物思想時寫道:“天工是與人類行為對應的自然界的行為,開物是根據人類生存利益將自然界中包含的種種物由人工加工出來。在歐洲人的技術書中,恐怕沒有這類書名的著作。技術確實是自然界與人類協調的產物,它是人類與自然界之間賴以溝通的橋梁。只有很好地理解了技術,才能懂得利用天工的同時再用人工去開物。”這種中國特有的科學思想成為全書的指導思想。所謂技術,在宋應星看來是法、巧、器三者之有機結合,即工藝操作方法、生產勞動者的操作技能與工具設備的結合。人只有借技術作用于自然界,才能實現開物過程。 《天工開物》一書是對中國傳統農業和手工業生產技術的系統而全面的總結,在體例上首開先例,其所述范圍之廣,足可與西方文藝復興時期阿格里科拉的《礦冶全書》(De re Metallica,公元1556年)這部技術經典相媲美。初刻本刊行后,很快便在福建由書商楊素卿(1604―1681)于清初發行第二版,后被清代《古今圖書集成》(公元1725年)及《授時通考》(公元1737年)廣泛摘引。十七世紀末,此書傳入日本,被廣為傳抄,公元1771年大阪出現了和刻本,從此成為江戶時代(公元1608―1868年)日本各界廣為重視和征引的讀物。宋應星的天工開物思想刺激了“開物之學”在日本的興起。二十世紀時此書又被譯成現代日本語,至今仍暢銷。
  此書在十八世紀流傳到朝鮮,成為李朝后期實學派學者參引的著作。《丹青》、《五金》、《乃服》、《彰施》及《殺青》等篇由法蘭西學院教授儒蓮(Stanislas Julien,1799―1873)摘譯成法文,接著再轉譯成英文、德文。《乃服》內論養蠶部分還被轉譯成意大利文和俄文等。達爾文讀過這部分內容,并作過引證,稱之為“權威著作”。1869年,有關工業各篇的法文摘譯稿又集中被收入《中華帝國 工業之今昔》(Industries anciennes et modernes del’Empire Chinois)一書中,刊行于巴黎。及至1964年,有關農業的前四篇又轉譯為德文,1966年全書譯成英文,在美國出版。這部書已成為世界著名的科學經典著作在各國流傳。英國學者李約瑟(Joseph Needham)把宋應星稱為“中國的阿格里科拉”和“中國的狄德羅”。日本學者藪內清也認為宋應星的書足可與十八世紀法國啟蒙學者狄德羅(Denis Diderot,1713―1784)主編的《百科全書》匹敵。
評議政論 自選詩集
  宋應星另一代表作是政論集《野議》,崇禎九年(公元1636年)刊行。
  全書萬言,不分卷,計有世運、進身、民財、士氣、屯田、催科、軍餉、練兵、學政、鹽政、風俗及亂萌等十二議。集中反映了他的政治及經濟思想。寫此書的目的是為了挽救明末社會所面臨的政治及經濟危機,提出一系列改革措施,期望國家由亂而治、轉危為安,從而體現這位科學家關心國家前途和民族命運的愛國思想。這部作品可看成是宋應星作為在野者上書崇禎帝要求實行變法的萬言奏議。從各議內容觀之,所述內容主要涉及以下五個方面:一是指出各級政權機構人事任用及國家教育事業的重要性,為加強政權建設,揭露并批判了當時制度的弊端及官吏的腐敗,提出革新吏政及學政的方案。二是鑒于當時民窮財盡的經濟局面,揭露了財政、稅收等經濟政策的失誤,提出革新方案及生財之道。三是談用兵、練兵及籌措軍餉的方法,揭露了軍政上的弊病。四是要求在社會上移風易俗,振作人的精神面貌,提高官兵的士氣。五是分析明末農民起義的經過和動因,提出安民政策。總之,宋應星主張減免對人民的橫征暴斂,呼吁罷除軍界和政界中的貪官污吏,代之以廉潔奉公、一心為國的清官。其理想是在清官統治下,使工農獲得溫飽、商人有利可圖、貧士有科舉入仕機會,士農工商各安其業,然后全面發展農工商業,養兵練武,則國運或可有救。書中有很多精辟思想,例如《民財議》指出:“夫財者,天生地宜而人工運旋而出者也。”又說:“財之為言,乃通指百貨,非專言阿堵(貨幣)也。今天下何嘗少白金哉!所少者田之五谷、山林之木、墻下之桑、闖兀ǔ靨粒┲愣!雹倬褪撬瞪緇岵聘皇搶投叢斕模黽由緇岵聘灰馕蹲乓罅Ψ⒄古┮怠⒐ひ担峁┓岣徊罚醣冶舊聿⒉皇遣聘弧K斡π塹牟聘還凼嵌躍醚г淼奶觳毆畢祝撕笠桓齠嗍蘭臀鞣降難塹薄に姑埽Adam Smith,1723―1790)才于 1776年提出同樣思想。
  《思憐詩》刊于崇禎九年(公元1636年),是宋應星自選詩集,內有《思美詩》十首及《憐愚詩》四十二首,共五十二首,均為七言詩②。詩集反映了詩人的人生觀或人生哲學,以文學形式表達對人生價值和意義等問題的看法。為此,詩中塑造了兩類典型人物,分別予以褒美及譏諷。宋應星繼承了唐代詩人白居易倡導的新樂府運動的詩論傳統,主張寫詩應揭露時政弊端,反映社會現實,而且給人以啟迪和教化。《思美詩》塑造出應當效法的一些賢人形象:(1)身處亂世而潔身自勵,不同流合污;(2)精忠報國,以造福百姓為做人根本;(3)德才兼備而識時務,以其思想、著作及實際行動喚起世人覺醒;(4)不圖名利,一心為國盡忠、為民盡孝,必要時可犧牲一切。這樣的人雖難得,但必千古流芳,而且人人盡可為堯舜。《憐愚詩》塑造出應當諷刺或鞭撻的一些愚人形象:(1)爭權奪位,結黨營私,禍國殃民;(2)貪婪無厭,聚斂財寶,剝削人民;(3)沽名釣譽,妄想世代富貴,死后還求美名;(4)迷信神佛及巫術,不相信人是自己命運的主宰。詩集以對比方式展示人生追求的目標應當是什么和怎樣做人的道理。詩在藝術性上不及唐詩,但頗具哲理性和思想性。
自然哲學 唯物史觀
  《論氣》專論自然哲學,刊于崇禎十年(公元1637年),分為形氣、氣聲、水火、水塵、水風歸藏及寒熱等篇章。宋應星繼承宋代哲人張載(公元1020―1077年)的元氣論并予以發展,形成其唯物主義一元論自然觀哲學體系。他認為宇宙萬物最原始物質本原是氣,由氣而化形,形復返于氣。介于形、氣之間的物質層次是水、火二氣。他將元氣論與新五行說結合起來,用“二氣五行之說”來解釋萬物構成的機制。由元氣形成水火二氣,再由水火形成土,水火通過土形成有形之物金及木,然后再由水火土金木逐步演變成萬物。他的這一理論比漢代王充(公元27―107年)、宋代張載的元氣論更為深化與綿密,也比當時西方用亞里士多德的四元素說(土火水氣)解釋萬物生成更加具體,因為宋應星在氣與萬物之間引入了一些過渡的物質層次,而不是由氣直接構成萬物。他還進而討論土石、五金的生化之理,從中引出了物質在變化前后未 嘗增與未嘗減的物質守恒思想。他還指出動物體內所含物質成分與植物所含的是同類,而植物則攝取土中無機養料與水而生長,從而論證了有機界與無機界之間在物質構成上的統一性。他的唯物主義自然觀是建立在他所掌握的豐富科學技術知識的基礎上的。
  《論氣・氣聲篇》專門討論自然科學中的聲學問題,包括影響聲調的條件,聲速及聲音的傳播以及決定聲強的因素等問題。談到聲的發生原理時,指出因兩氣相軋及以形破氣引起氣動而成聲,以不同形式破氣,便有各種聲音。聲之發生在于破氣、軋氣時引起的氣的“微芒之間一動”,用現在的話說就是空氣的振動。破氣、逼氣動作緩急(速度)與勁懦(力量)可決定聲音大小。該篇還指出傳播聲音的介質是空氣,又以炮聲為例,指出單位時間內炮聲所達到的距離為炮彈所及距離的十倍。關于聲的傳播方式,宋應星認為就像以石擊水所形成的水波那樣擴散,就是說聲以波的形式在空氣中傳播,可見他已有了關于聲波的理論概念。他的這些思想為此后聲學的發展指出了正確方向。當時歐洲對聲的傳播媒介是空氣,還是以太微粒或物質微粒,仍在爭論不休。直到德國學者蓋里克(Otto von Guericke,1602―1686)以抽氣機做傳聲實驗后,才證明聲的傳播介質是空氣,而聲波概念是在這以后很久才建立起來的。
  宋應星對天文學素有興趣,其《觀象》書稿本擬與《天工開物》同時問世,但臨梓刪去。現存其所著《談天》,刊于崇禎十年(1637),主要為說日。當他登泰山觀日時涌現一種思想:“以今日之日為昨日之日,刻舟求劍之義”。他認為太陽不但沿其軌道周行不已,且其自身也在不斷變化之中,從而提出“今日之日非昨日之日”②的有重要意義的哲學命題,修正了張載提出的“日月之形,萬古不變”之說,批判了漢儒董仲舒所謂“天不變,道亦不變”的形而上學觀點。宋應星有關日日新思想,后來由王夫之(公元1619―1692年)所發揮。日食、月食是自然現象,與人類社會活動沒有任何關系。但天人感應說認為日月食及其他異常自然現象是國政失綱、人君昏暗的象征,故上天以此為警告。宋代朱熹(公元1130―1200年)注《詩經・小雅・十月之交》“日有食之”時寫道:“然王者修德行政,用賢去奸,能使陽盛,足以勝陰。……則日月之行雖或當食,而月常避日,……所以當食而不食也。”宋應星針對朱熹觀點批評說:“朱(熹)注以王者政修,月常避日,日當食而不食,其視月也太儇(隨便)。”接下以古代日食觀測資料與古史所載事件作了對比,證明朱注說法毫無根據,而且是自相矛盾的。宋應星還寫下歷史作品《春秋戎狄解》(公元1644年),借古喻今,伸張民族大義,在南方制造抗清輿論。他的《美利箋》是文學創作,也有政治含義。這些都說明他是一位在自然科學和人文科學兩大領域內涉獵極廣的學者。
2013-09-10 21:23

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