天工开物

乐日乐

中国在古代就是一个发明创造的国度，培根、伏尔泰和马克思等思想家高度评价过印刷术、指南针和火药等中国伟大发明对世界历史进程的影响。事实上，中国古代的重要发明创造远不止火药、指南针、印刷术、造纸术等“四大发明”。

我们的祖先在漫长的生产生活实践中，经过一代又一代人的摸索、思考、总结，不断积累知识、总结经验，最先栽培了水稻、粟等粮食作物，发明了丝绸、瓷器等，这些伟大的技艺发明，不仅同我国古代人民的衣、食、住、行等密切相关，而且对人类的经济和生活产生了世界范围的深远影响，改变了人类文明的进程。这些工艺技术，在当时大多处于世界先进或领先地位，体现了古代先贤认识自然、改造自然的智慧，是中华文明生生不息的历史见证。它们当中的大部分，其实并没有远去，成为我国非物质文化遗产，经过传承与创新，至今仍活在我们身边，除了造纸术、印刷术之外，我们吃的米，用的瓷器，穿的丝绸，都离不开我们祖先的伟大发明与创造，我们都是受惠者、传承者和传播者。中国国家博物馆正在展出的“科技的力量展”，就用一个个和百姓日常生活密切相关的技术发明创造，揭示着中国古人非凡的创造力和探索精神。

一、精耕巧织

中国有一个成语叫“丰衣足食”。围绕着“吃”和“穿”，中国古代产生了一系列发明创造。作为世界上最大的农业起源中心，中国不仅最早独立驯化培育出许多现在仍在种植的农作物品种，也是世界上最早养蚕和织造丝绸的国家。这些发明创造同中华民族的繁衍生息密切相关，是中华民族生存和发展的重要基础。

我国是栽培稻的起源地之一，栽培历史达8000年。浙江余姚河姆渡遗址出土的新石器时代的炭化稻谷遗存（图1），年代约为公元前5000年，主要属于籼稻种晚稻型水稻，也有粳稻和中间类型。

稻是世界第一大粮食作物，世界上有一半以上的人口以稻米为主食。仅在亚洲，就有20亿人从大米及大米产品中摄取热量与蛋白质。中国是世界上最大的稻米生产国，占全世界总产量的30%左右。2004年，联合国设立国际稻米年，主题为“稻米就是生命”。①

中国史前栽培稻遗存的出土地点已达一百六七十处，时间超过一万年以上的就有三处，集中在长江中游，分别是江西万年县的仙人洞、吊桶环遗址和湖南道县的玉蟾岩遗址。稻米一直是中国南方人的主食。公元1000年前后，稻米已养活了半数以上的中国人口。明末据宋应星的估计，“今天下育民人者，稻居什七。”②在长期的农业耕种实践中，古代先民不断改进水稻种植技术，由最初落后的象耕鸟耘、火耕水耨，逐渐发展成以耕、耙、耖为主体的水田整地技术，以育秧移栽为主体的播种技术和以耘田、烤田为主的田间管理技术。

骨耜用偶蹄类动物的肩胛骨制成，上端厚而窄，是柄部，下端薄而宽，是刃部。柄部凿一横孔，刃部凿两竖孔。横孔插入一根横木，用藤条捆绑固定。两竖孔中间安上木柄（即耒），再用藤条捆绑固定。使用时，手持骨耜上的木柄，用脚踏插入横孔的木棍，推耜入土，然后手腕一翻，将土掀起。与石器相比，骨耜轻便灵巧，表面光滑，不易沾泥，适宜在江南水田使用，既减轻劳动强度，又能提高劳动效率，是河姆渡文化的典型农具（图2、图3）。

西汉时期牛耕在中原地区逐渐盛行。至东汉时，牛耕逐渐向长江和珠江流域推广。江苏睢宁采集的一块画像石反映了东汉时期江南使用二牛抬杠式犁耕的情景（图4）。

《耕织图》是南宋绍兴初年于潜（今临安）县令楼璹首创的一套详细描绘农耕和蚕织生产过程的配诗连环画，包括耕图21幅、织图24幅，系统描绘了江南农耕、蚕桑生产的各个环节，是最早的农业技术推广挂图。本次展出的是清代焦秉贞《耕织图》的摹本（图5）。

稻作文明的形成经历了一个漫长的过程。目前中国最早的明显带有稻作农业特点的考古遗存是河南舞阳贾湖遗址，距今9000～7800年，那时水稻栽培还处于稻作农业形成的初级阶段。在长江下游，至迟在距今5200～4300年间的良渚文化时期，稻作农业已经取代采集狩猎成为当地经济的主体。唐中期，经济重心南移，中原先进的生产技术传入南方，终于形成以“耕一耙一耖”为标志的水田耕作技术。楼璹《耕织图》所绘浸种、耕、耙耨、碓、筛等场景，详细展现了江南稻作的生产、收获环节，说明古代水田耕作技术至此时已基本定型。

《耕织图》歌颂农家劳作，元、明、清皆有绘制，逐渐成为实用与艺术兼具的题材，成为中国古代画苑中历史悠久、递嬗有绪的一个品类。其载体不断演变，今可见与其有关的陶瓷、石刻、扇面等一系列衍生作品，是中华文明珍贵的农耕文化遗产，不仅对中国和东南亚地区的农作发展具有重要影响，且远及欧洲，在世界农业史、艺术史上大放异彩（图6）。

中国是世界上最早开始养蚕和织造丝绸的国家。早在新石器时代，植桑和养蚕已成为原始生活的重要内容。商代至战国墓葬中大量玉雕蚕的出土（图7），就充分说明了这一时期蚕丝业的发达。在黄河流域，1980年，考古学家在河南荥阳青台村新石器时代遗址中发现了距今5500年的丝织品残片。在长江流域，1958年浙江钱山漾新石器時代晚期遗址出土了距今4000多年的丝织物残片（图8）。

《明人仿仇英宫蚕图卷》就详细描绘了宫廷妇女的蚕桑丝绸生产场面，包括养蚕、采桑、缫丝、络丝、摇纬、立机子、花楼机、捣练各个环节，特别是立机子的形象，十分罕见，是研究古代宫廷丝绸生产的珍贵资料（图9）。

秦汉以后，中国丝织技术获得充分发展，汉代已广泛使用斜织机、提花机，织成精美的绮、锦。

提花技术是复杂的织造技术。它通过织机上的提花装置将丝织品的图案贮存起来，使得所有运作都可以重复进行，不必每次重新开始，如同今天计算机的程序。战国时期，中国的提花机和提花丝织技术已经非常成熟。汉代已经出现了多综式提花机，老官山汉墓出土的织机模型是一种踏板式多综提花机（图10），约为实物体积的1/6，是我国目前出土最完整的织机实物模型，也是世界上迄今发现最早的提花机实物资料，是两千年前织锦手工业最高技术的实物体现，填补了中国乃至世界科技史和纺织史的空白。

“乘云绣”得名于墓中出土的竹简文字，绣片以黄色对鸟菱纹绮为地，以朱红、绛红、浅棕、藏青等色丝线用锁绣技法刺绣，图案祥云缭绕，云间又有眼部夸张的凤头，凤身同云纹相连。“锁针”，是前针勾后针形成曲线的针迹，是中国古代的发明，战国秦汉时期极为流行。马王堆汉墓出土的众多绣品采用了这种刺绣方法，其主题图案由战国时流行的龙凤纹样变为各种云气图案（图11）。

唐宋以后，中国纺织机械及纺织工艺日趋完善，印染、刺绣等工艺使丝绸更加绚丽多彩。精美的丝绸搭起连接中西的桥梁，丝绸之路成为中西文化交流的重要通道。

椅披是披系在椅子上的一种长方形家居装饰物。明福寿吉庆纹缂丝椅披（图12）为红地蓝边，由三组图案构成，图案中有寿瓶及花的纹饰，采用缂丝织法织造而成。缂丝，又称“刻丝”，是一种通经断纬的特殊手工织物，以生丝作经线、彩色熟丝作纬线织造，在织品图案与素地结合的地方，微显高低，犹如镂刻而成，因而得名。

这件蓝地牡丹织金缎采用织金技术，为清代缎料之上品（图13）。织金技术是以金线作纬丝织花，使织物呈现黄金光泽的技术。元、明、清三代，以金线织入各色华丽织物形成的织金锦、纱、缎、妆花、缂丝等，成为皇室、贵族及富人们高级服装的主要衣料。织金锦的织造技术对后世的影响极大，尤其是对明清流行的缎织物具有启迪意义。

二、奇迹天工

在数千年的悠长岁月里，中国古代先民为满足自身物质生活与精神需要，锐意创新，磨砺出精湛的技艺，在金属冶铸、瓷器烧造等领域不断攀登工艺高峰，创造出无数巧夺天工的作品。这些工艺技术在当时皆处于世界先进或领先地位，体现了古代先贤的伟大智慧和创新精神，是中华文明生生不息的物质保证，是传统技艺的基本载体。人类对金属铜的利用要早于铁。商代中晚期出现了大型的铜矿开采遗址（图14），青铜铸造技术高超。湖北大冶铜绿山铜矿遗址是这一时期铜矿开采的代表，展现了成熟的开拓技术、趋于规范的井巷支护技术以及较复杂的采掘装载提运技术等。发达的矿石开采和冶炼是铸造青铜器的基础。

中国古代的青铜器，多采用“范铸法”铸造而成。“范铸法”的工艺流程遵循由模生范、由范制芯、范芯铸器三个基本的步骤。模，指计划铸造物的模型，可由木制成，也可由泥制成。范，指由翻制而成的铸件外廓。为便于从立体的模上剥脱，制范时需要分割成数块，即多件铸型组成部分构成一个铸件外廓。芯，指浇铸时（充型）用以形成器物内腔的泥芯，也被习称作内范。铸造时，先由模生范，雕塑待铸造器物的泥模，烘焙致硬，在模上分块翻制外范。然后由范制芯，在外范表面贴上一层与待铸造器壁厚一致的泥片，组合外范后翻制器身泥芯，再打开外范剥除泥片，形成器的壁厚空腔。最后范芯铸器，将外范与泥模组合后糊上草拌泥固定，烘焙致600℃～900℃，浇注青铜，冷却后清除外范和内芯，精整并抛光。大量精美的青铜器遗珍，反映了当时青铜铸造业的技术水平。

商饕餮纹单柱爵（图15）采用“浑铸法”制成。“浑铸法”指器身和附件一次浇注成型的冶铸方法，这要求器身主体的范和附件的活块范预先组合在一起。“浑铸法”铸成的青铜器，表面遗留的范线有很强的连续性。由于附件的活块范需要与主体范预先拼合，在造型构思和纹样制作方面，受到的设计约束较多，因此表现出古朴稚拙的作风。罍是商周时期盛酒器、盛水器。商嵌绿松石饕餮纹罍通体嵌松石，嵌石是青铜器装饰工艺中起源最早的一种（图16）。商早期的青铜牌饰、青铜钺上已发现工艺细腻精湛的嵌绿松石装饰，表明这种装饰工艺当时就已相当成熟。所嵌材料分为嵌绿松石和嵌孔雀石两种，这两种材质前者为含水的铜铝磷酸盐，后者则为含铜的碳酸盐。视觉上，前者绿而近蓝，后者则绿而生翠。

战国嵌赤铜兽纹带盖铜壶（图17）腹部用赤铜嵌成兽纹，每道兽纹之间以菱形纹相隔。嵌错红铜的方法，一般是先按照预先铸就的嵌槽图案剪裁纯铜片，然后压入铸槽中挤合牢固并错磨平整（嵌错法）;或将事先制得的纹饰铜片固定于外范型腔表面，在浇注青铜时嵌于器物表面形成纹饰（铸镶法）。

错金银是中国传统装饰工艺之一，亦称“金银错”，是利用金、银的良好塑性和鲜明色泽，锻制成金银丝、片，嵌在金属表面预留的凹槽内，形成文字或纹饰图案的工艺。最早出现于春秋中晚期（图18）。

中国是瓷器的故乡。早在商周时期，先民就创造了原始瓷。东汉晚期以越窑为代表的南方青釉瓷烧制成功。此后制瓷技术不断发展，隋唐时期形成南方地区以烧造青釉瓷器、北方地区以烧造白釉瓷器为主的“南青北白”的瓷器生产新格局。宋元时期形成以耀州窑、定窑、磁州窑、钧窑、景德镇窑、龙泉窑、建窑为主体的七大窯系。元代青花、釉里红及颜色釉的烧制技术日臻成熟。明清景德镇成为全国制瓷业中心，烧制出多样的彩绘瓷器，颜色釉、釉上彩、釉下彩瓷器异彩纷呈。中国瓷器从唐代起逐渐外销到亚洲以外其他地区，明清时达到顶峰，身影遍布欧洲、非洲、亚洲、美洲，对世界陶瓷发展贡献巨大。

青瓷是中国最早的瓷器品类。因胎釉中含有适量的氧化铁，经还原焰烧成，呈现淡青、翠青、粉青等各种青色而得名。青瓷的雏形出现在商周。东汉晚期，青瓷制造开始兴盛。到南北朝时期，青瓷烧制已比较普遍。青瓷莲花尊（图19）集刻画、浮雕、堆塑、模印等多种装饰技法于一身，代表了当时制瓷水平。

青瓷之后，中国古代工匠又以高岭土和长石为原料，发明了白瓷。白瓷创始于北方，胎釉中铁含量少，克服了铁元素的呈色干扰，得以脱离青瓷自成体系。白瓷为后世各种颜色釉瓷、彩绘瓷提供了创造发展的基础。德化窑是明代著名瓷窑之一，窑址在今福建德化，以烧造白瓷著称。宋元时期已烧制青、白釉瓷。德化窑白釉瓷胎釉浑然一体，如同白玉一般（图20）。除乳白色以外，还有象牙黄和粉黄色的。装饰技法有贴花、印花和堆花。

唐青釉褐彩龙纹执壶（图21）为长沙铜官窑烧制。铜官窑首创釉下彩工艺技术，打破只有青瓷和白瓷的格局，在陶瓷发展史上有重要意义。

彩绘瓷是融入色彩装饰的瓷器，主要分釉下彩和釉上彩两类。釉下彩是在胎体上进行彩绘，施透明釉后高温一次烧成，以青花和釉里红为代表。釉上彩是在高温烧成的白瓷上用色料绘彩，再以低温烘烧而成。另外还有两者结合的斗彩。彩绘技术在唐代长沙窑已普遍运用，经过唐宋时期的不断发展，从元代开始中国瓷器逐渐进入彩绘时代，明清各类釉上彩的发明与创新将彩绘瓷推向顶峰。

从永乐朝开始，青花瓷器的制作已逐渐成为景德镇瓷器生产的主流。永乐青花瓷的主题图案往往以缠枝四季花（梅花、牡丹、莲花、菊花）为主，并以蕉叶、如意云、回纹、波涛等为辅纹，显得有疏朗感（图22）。青花是一种白地蓝花瓷器的专称。先在瓷器毛坯上用含氧化钴的钴土矿描绘纹饰，再上一层无色透明釉，以高温烧成。元代已相当发展，明代达到成熟阶段。以景德镇烧造的为最佳。

釉里红瓷是釉下彩绘瓷器的一种，在瓷坯上以氧化铜绘制花纹后施一层无色透明釉，以高温烧成，花纹呈红色（图23）。釉里红自元代开始流行后，永乐、宣德朝达到明代釉里红的顶峰，明中期逐渐衰落。清代景德镇御窑厂不仅恢复了釉里红的烧制，而且有新的突破。

五彩瓷器以铜、铁、钴、锰等金属为着色剂，采用低温烧制成型，基本色调以红、绿、黄、蓝、紫等为主，分为釉上五彩和青花五彩两种。五彩瓷在宣德年间已烧制成熟。万历时期的五彩瓷素有盛名，继承了嘉靖五彩的施彩方法，釉面普遍肥厚莹润，玻璃质感较强，色调对比非常强烈，常以红浓绿艳取胜（图24）。

粉彩亦称为“软彩”，创始于清康熙中期，盛行于雍正年间，是将五彩彩料和俗称“玻璃白”的含砷不透明白色彩料相融合，因“玻璃白”对彩料有粉化和乳浊作用，彩绘画面粉润柔和，并出现浓淡凹凸的变化。福寿吉庆纹饰流行于清乾隆时期，有番莲、蝙蝠、戟磬、硕桃等纹，“蝠”谐音“福”，“桃”喻示“寿”，“戟”“磬”谐音“吉”“庆”，故图案寓有“福寿吉庆”之意（图25）。

三、营造法式

工程是人类对科学的智慧应用，是人类物质文明重要的组成部分。在几千年的历史长河中，中国古代先民在农业生产、水利、建筑等领域创造了许多令人惊叹的伟大工程：都江堰、长城、大运河、紫禁城等，展示了中国古人的智慧和无穷的创造力，极大地促进了中国物质文化和社会经济的发展，也对世界文明的进步做出了重大贡献。

都江堰是中国古代著名水利工程，位于今四川省都江堰市西的岷江干流上，是世界上现存历史最久远的无坝引水工程。最早由秦国蜀郡太守李冰主持兴建，渠首枢纽包括鱼嘴分水堤、飞沙堰泄洪道、宝瓶口进水口三项主要工程。都江堰将岷江水引入成都平原腹地，打开了成都平原与长江的通道，并在战国以后逐渐演变成以灌溉为主的水利工程。建造者们利用河流的地形和水流等自然条件，以最少的工程设施实现引水、排洪、排沙等多方面的工程效益，在两千多年中持续使用，消除了岷江水患，对成都平原的农业发展和区域开发产生了重大影响（图26）。

京杭大运河贯穿海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系，全长1794千米，在明清时期持续将江南漕粮运到北京，成为国家经济命脉。明清时期进行了一系列整治、改建大运河的工程措施，体现了中国古代水利技术的综合成就。

康熙十七年（1678）至康熙二十六年（1687），河道总督靳辅在整治黄河、淮河的同时，命人清理今江苏境内里运河淤浅的河道、修筑河岸堤工、开凿引河，使漕船及商民船只往来通行，安全无险。又在宿迁、桃源、清河三县黄河北岸堤内开凿中河，基本实现了漕、黄分离，使漕船避开了90千米的黄河风涛险路。《清人运河形胜图》（图27）正是反映了里运河、中运河完工后，漕运畅通的情形。

颐和园是中国现存最完整、规模最大的皇家园林。原名清漪园，始建于清乾隆十五年（1750），以万寿山为中心建有3000余间各类中国传统建筑物。其后山买卖街俗称“苏州街”，是乾隆时仿江南水乡构筑。规划设计者因借山水结构、利用人工与自然结合的多种方式布局建筑，通过压缩建筑进深与开间而在狭长的空间布置了大量的建筑，营造了一段闹市;又巧妙地通过开凿山体、河流转弯，将其嵌置于后溪河凹陷的河道两侧，营造“寂中存喧、幽中见旷”的氛围，体现了中国园林艺术的高超技巧，在中外园林艺术史上享有极高地位（图28）。

注释：

①曾雄生、陈沐、杜新豪《中国农业与世界的对话》，贵州民族出版社，2013。

②[明]宋应星著、钟广言注释《天工开物》，广东人民出版社，1976，第11页。

③张松林、高汉玉《荥阳青台遗址出土丝麻织物观察与研究》，《中原文物》1999年第3期。

（责任编辑：李紅娟）