劉仙洲與中國(guó)古代機(jī)械工程史學(xué)

孫正坤

【摘 要】文章主要從五個(gè)方面對(duì)劉仙洲的機(jī)械史學(xué)治學(xué)思想進(jìn)行了一系列的評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)后世繼承劉仙洲思想的兩部專著進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，初步評(píng)述了機(jī)械學(xué)家和機(jī)械工程教育家劉仙洲對(duì)中國(guó)古代機(jī)械工程史學(xué)研究的貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】劉仙洲 古代機(jī)械工程史學(xué) 治學(xué)思想

劉仙洲在1962年和1963年分別出版了兩部專著《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史》和《中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史》，1970年在《我今后的工作計(jì)劃》中，草擬出《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史（第二編）》的提綱，相關(guān)資料也有了一定的完善，但由于種種原因沒有將其完成[1]。其實(shí)劉仙洲從20世紀(jì)二三十年代就開始對(duì)科學(xué)技術(shù)史資料進(jìn)行收集和研究，收集了大量的資料，并編寫了大量有關(guān)科技史的研究資料和圖書。筆者本文就主要以上述兩本專著為主，對(duì)劉仙洲的機(jī)械史學(xué)治學(xué)思想進(jìn)行深入研究。

一、劉仙洲的治學(xué)思想

（一）應(yīng)用圖片資料對(duì)古代機(jī)械進(jìn)行解釋

使用圖片可以使得對(duì)古代機(jī)械的解釋更加清晰明確，但是使用圖片的方式和方法也是很重要的。劉仙洲在他的機(jī)械史研究中，巧妙地使用了自行繪圖方法，引用考古發(fā)現(xiàn)和歷史資料中的圖片、與古代機(jī)械相近的現(xiàn)代圖片以及其他書籍中的圖片等，更加清晰地展現(xiàn)了中國(guó)古代機(jī)械，使他的專著變得豐富多彩。

1. 自行繪圖方法。

為了便于理解中國(guó)古代機(jī)械，劉仙洲對(duì)很多的中國(guó)古代機(jī)械進(jìn)行自行繪圖。其中主要的繪制方式有兩種：其一是運(yùn)用機(jī)械制圖的方式對(duì)古代機(jī)械進(jìn)行解析；其二就是畫出實(shí)體圖對(duì)古代機(jī)械進(jìn)行解析。另外還有一種就是將實(shí)體圖和類似機(jī)械制圖相結(jié)合的方式。第一種方式最明顯的例子就是在《中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史》第二章第6節(jié)中的兩腳耬（如圖1所示）。劉仙洲運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械制圖的方式將兩腳耬的各部分組成及其形狀表達(dá)得十分明確。

A.重塊； B.懸繩； C.閘板； D.楔子；

E.子粒；F.下漏子粒；G.漏孔；H.開口；

I.竹簽；J.耬斗

同時(shí)，劉仙洲也使用繪制實(shí)體圖的方法繪制了很多圖片用以解釋說(shuō)明中國(guó)古代機(jī)械發(fā)明。例如，他在《中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史》第四章《灌溉機(jī)械》第5節(jié)中繪制了3個(gè)轆轤圖并將其各個(gè)部件標(biāo)上字母，解釋其各部件的名稱及運(yùn)行方式：“圖中A為轆轤把……用時(shí)，回轉(zhuǎn)A柄則柳罐上升。向反方向回轉(zhuǎn)則柳罐下降?！盵2]

此外，劉仙洲在他的研究中還采用了實(shí)物圖與機(jī)械制圖思想相結(jié)合的方式來(lái)解釋中國(guó)古代機(jī)械。例如，在《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史》第四章第3節(jié)《水利》中（《中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史》中也有這一介紹），劉仙洲對(duì)立式帆風(fēng)輪的解釋就采用了這一方式（如圖2所示）。從圖中我們可以看出他將該機(jī)構(gòu)的各個(gè)部位用字母標(biāo)出，以搭配圖片并且用字母來(lái)表示各部件的方式來(lái)說(shuō)明立式帆風(fēng)輪的工作方式及原理，能更清晰說(shuō)明這些機(jī)械發(fā)明。

用這三種方式對(duì)古代機(jī)械進(jìn)行說(shuō)明，比起直接用語(yǔ)言敘述顯得更加直觀，使得古代機(jī)械發(fā)明中的各部位的名稱、組成結(jié)構(gòu)以及工作方式與原理一目了然。同時(shí)，用配有字母的圖片來(lái)表示機(jī)械的各部件，便于說(shuō)明古代機(jī)械發(fā)明的方式，并更清晰地表達(dá)古代機(jī)械的工作原理和方式。

2. 對(duì)其他圖片的引用。

劉仙洲引用的其他圖片主要來(lái)自考古的發(fā)現(xiàn)和資料、與古代機(jī)械相近的現(xiàn)代圖片以及其他書籍中的圖片等。其中，運(yùn)用考古資料的圖片證明劉仙洲不僅對(duì)古代以及近代文獻(xiàn)資料的重視，同時(shí)也證明了他將中國(guó)考古事業(yè)的發(fā)現(xiàn)也應(yīng)用到中國(guó)機(jī)械史的研究當(dāng)中。如在《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史》一書中，劉仙洲引用的一副山西芮城縣匼河村發(fā)現(xiàn)的石器，是考古學(xué)家賈蘭坡在1960年發(fā)現(xiàn)的，刊登在《人民畫報(bào)》1961年第12期，而劉仙洲這部書在1962年5月出版。劉仙洲在那個(gè)信息并不發(fā)達(dá)的時(shí)代，對(duì)考古發(fā)現(xiàn)如此跟緊，可見在他的心中考古發(fā)現(xiàn)對(duì)機(jī)械史研究是多么的重要，他對(duì)考古的關(guān)注是多么的用心。

此外，劉仙洲的研究中還引用了與古代機(jī)械相關(guān)的近代圖片以及其他書目作品的圖片等對(duì)古代機(jī)械進(jìn)行解釋，有些解釋還采用了多種圖片表示方法，如對(duì)于轆轤的介紹就采用了繪制實(shí)體圖加引用近現(xiàn)代圖片的方式。這些方式使得對(duì)古代機(jī)械的解釋更加清晰。

（二）注重考證古代機(jī)械發(fā)明起源

在作品中，劉仙洲對(duì)古代機(jī)械起源進(jìn)行了很多考證。在1935年出版的名為《中國(guó)機(jī)械工程史料》的小冊(cè)子中就有很多關(guān)于機(jī)械起源時(shí)間的考證，例如犁的發(fā)明時(shí)間，約在公元前2150年左右；杵臼的發(fā)明時(shí)間，公元前3200年以前等[3]。劉仙洲的其他作品中也包含許多關(guān)于機(jī)械發(fā)明起源的探究。

劉仙洲在1964年發(fā)表過一篇關(guān)于機(jī)械發(fā)明起源的文章，叫《我國(guó)獨(dú)輪車的創(chuàng)始時(shí)期應(yīng)上推到西漢晚年》。雖然筆者對(duì)于他對(duì)諸葛亮的“木牛流馬”的推斷持保留意見，盡管這篇文章中對(duì)中國(guó)古代獨(dú)輪車技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間判斷存在瑕疪，但是還是有可圈可點(diǎn)的地方。最開始，劉仙洲通過文物專家龔?fù)⑷f(wàn)寄來(lái)的關(guān)于渠縣燕家村沈府君闕東闕背面的浮雕上及渠縣蒲家灣一個(gè)無(wú)銘闕背面的浮雕上各發(fā)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)輪車圖[4]。這兩幅圖據(jù)考古推斷是漢安帝時(shí)期的。漢學(xué)家許慎的《說(shuō)文解字》中收錄有一個(gè)“”字，對(duì)其的解釋為：“車輮規(guī)也，一日一輪車。”于是劉仙洲將獨(dú)輪車的起源大致推斷到了東漢時(shí)代。這一推斷既有文獻(xiàn)考證的支持，還有實(shí)物圖片的佐證，其準(zhǔn)確性還算是可以被普遍認(rèn)可的。后來(lái)，經(jīng)當(dāng)代史學(xué)家史樹青的提示，劉仙洲以“鹿車”為線索，對(duì)“鹿車”是否為獨(dú)輪車，“鹿車”的發(fā)明時(shí)間等問題進(jìn)行了考證。劉仙洲引用《后漢書》與《太平御覽》，證明獨(dú)輪車是由人力推動(dòng)的，同時(shí)引用西漢哀帝時(shí)期與鮑宣相關(guān)的故事，將“鹿車”提前到了西漢晚期，但還是無(wú)法證實(shí)“鹿車”是一個(gè)輪子。

在證明是否為獨(dú)輪的問題上，我對(duì)劉仙洲是抱有一定懷疑態(tài)度的。他引用了干寶的《搜神記》以及古文獻(xiàn)學(xué)家王重民在《敦煌變文集》卷八中引用的《孝子傅》中關(guān)于董永的故事，結(jié)合容庚《漢武梁祠畫像錄》以及清朝篆刻家瞿中溶《漢武梁祠畫像考》[4]對(duì)于董永故事的畫像的描述以及畫像進(jìn)行對(duì)比，于是他認(rèn)為除了沒有虛構(gòu)的織女以及小孩外，與圖片基本相符，得出“鹿車”就是獨(dú)輪車的結(jié)論，將獨(dú)輪車的發(fā)明時(shí)間推測(cè)到了西漢晚期。但是這一推測(cè)依然存在問題，因?yàn)榕c圖片描述不是十分相符，將畫像聯(lián)想成其他現(xiàn)象也是可以的。從分析來(lái)看，用這種圖片首先要找到“鹿車”這個(gè)切入點(diǎn)，找到古籍中最早期出現(xiàn)的年代以及其他可以證明的蛛絲馬跡，得出部分證據(jù)；再通過其他文獻(xiàn)找到其他證據(jù)證明這個(gè)切入點(diǎn)就是我們所想要的研究對(duì)象。用這種推斷方式還是要小心的，因?yàn)檫@個(gè)切入點(diǎn)容易影響人的思維，使人容易做出錯(cuò)誤的推斷，得出可能經(jīng)不起推敲的結(jié)論。

（三）用現(xiàn)代機(jī)械理論編史及解釋

在對(duì)古代機(jī)械進(jìn)行解釋的時(shí)候，劉仙洲大多采用了現(xiàn)代機(jī)械理論的解釋方式，這與他接受的現(xiàn)代工程教育是有一些關(guān)系的。在劉仙洲的《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史》中有很多地方都體現(xiàn)了這一點(diǎn)，例如他在第三章對(duì)風(fēng)箱工作原理的解釋中就運(yùn)用了這種方式。劉仙洲在文中運(yùn)用了現(xiàn)代力學(xué)的手法對(duì)古代風(fēng)箱的工作方式進(jìn)行了介紹：“用時(shí)，推搧風(fēng)板之柄向前，則搧風(fēng)板后的空氣稀薄，壓力降低，外部空氣遂壓開E門向箱內(nèi)流入。同時(shí)搧風(fēng)板前的空氣濃厚，壓力升高F門被壓緊閉，搧風(fēng)板前的空氣由箱流入空管，推活塞V使之向右，并經(jīng)過出風(fēng)口G而吹入冶煉爐中……”[2]（如圖3）

劉仙洲用現(xiàn)代大氣壓力的理論來(lái)解釋古代風(fēng)箱的工作原理，用這種方法固然很好，可以讓古代機(jī)械更容易讓現(xiàn)代人所接受并了解它們的工作原理。但是用這種方式來(lái)解釋古代機(jī)械難免會(huì)讓現(xiàn)代人對(duì)古代機(jī)械產(chǎn)生一系列的誤解。例如：古代工匠制造機(jī)械工具自有古代工匠設(shè)計(jì)的體系以及方式，只不過這些理論體系和方式可能已經(jīng)遺失或無(wú)法考證，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)理論對(duì)其考證很容易影響現(xiàn)代人對(duì)古代工藝的理解和認(rèn)識(shí)，使得人們很容易認(rèn)為中西方的機(jī)械工藝都是一體化的。因此，第三章最好還要用彈力、重力、摩擦力等西方力學(xué)概念來(lái)解釋中國(guó)古代機(jī)械運(yùn)行原理。

（四）部分考證不夠精準(zhǔn)

劉仙洲在解釋中國(guó)古代機(jī)械對(duì)慣力（即慣性）的應(yīng)用時(shí)，運(yùn)用了王振鐸對(duì)古代張衡的地動(dòng)儀運(yùn)轉(zhuǎn)原理的推斷。我認(rèn)為推斷這個(gè)東西一定是不大可靠的?！逗鬂h書》卷八十九《張衡傳》：“中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)?！睂?duì)于這幾句話的理解，眾說(shuō)紛紜，雖然大都是與慣性相關(guān)的推測(cè)。而且劉仙洲只舉出了文物與博物館專家王振鐸的例子，也沒有指出哪部對(duì)張衡地動(dòng)儀介紹的古籍中提出他的地動(dòng)儀就是用到了慣性原理這樣相類似的解釋。而且用一個(gè)現(xiàn)代人推斷的例子作為論證的基礎(chǔ)，這種方式會(huì)使文章的可信度大打折扣。

（五）重視原始文獻(xiàn)的收集整理

從20世紀(jì)20年代開始，劉仙洲就開始著手從事對(duì)機(jī)械史方面資料的搜集整理工作；1933年，劉仙洲在《清華周刊》上發(fā)表了《中國(guó)舊工程書籍述略》[5]；1937年，劉仙洲在《清華大學(xué)土木工程會(huì)刊》上發(fā)表了《中國(guó)機(jī)械工程史料》的小冊(cè)子，分為十三章、十二類，一共整理了一百二十多則有關(guān)機(jī)械工程的史料[6]；1948年，劉仙洲又在《清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》上發(fā)表了之后得到的新的機(jī)械工程史料。這體現(xiàn)了劉仙洲對(duì)資料收集鍥而不舍、努力堅(jiān)持的精神。在此之后到出版兩部專著的時(shí)候，劉仙洲一直在利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行機(jī)械史的史料收集和研究工作，直到去世前，他還一直堅(jiān)持不懈地對(duì)中國(guó)古代機(jī)械進(jìn)行研究。

在《中國(guó)舊工程書籍述略》中，劉仙洲將中國(guó)清代以前的工程書籍以清同治前后為分界線對(duì)中國(guó)古代機(jī)械進(jìn)行分類整理。其中，清同治前的工程書籍共收集整理介紹了32冊(cè)。清同治以后到清末的書籍共分為四類整理，分別為土木工程類12部、機(jī)械工程類27部、采礦冶金類18部以及兵工與化學(xué)工程類11部。而且劉仙洲對(duì)其中的很多書籍進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，為后人對(duì)古代以及近代工程書籍的研究提供了一定的便利條件。

在《中國(guó)機(jī)械工程史料》小冊(cè)子以及之后的《續(xù)得中國(guó)機(jī)械工程史料十二則》中，劉仙洲都把每種機(jī)械發(fā)明的資料按照類別更容易地進(jìn)行分類整理，使得古代機(jī)械發(fā)明可以按機(jī)械類別進(jìn)行文獻(xiàn)查找，而且把每種機(jī)械所對(duì)應(yīng)的書籍內(nèi)容都分類寫出，給后來(lái)對(duì)機(jī)械史的研究者提供了很大方便。例如：“犁，《山海經(jīng)》：后稷之孫叔鈞所作?！恶珩杲?jīng)》：農(nóng)之言耒耜也……木金凡十一事?！掇r(nóng)書》：犁，墾田器……故曰犁?！盵3]就是按照這種方式，劉仙洲將各種古代機(jī)械資料進(jìn)行編輯整理，為之后的兩部專著等作品中羅列的清晰翔實(shí)的資料奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、對(duì)后世的影響及比較

劉仙洲是中國(guó)機(jī)械史的奠基人之一，他在機(jī)械史的資料整理、收集以及機(jī)械史編史方面都有著重大的貢獻(xiàn)。后來(lái)很多機(jī)械史的學(xué)者都受到了劉仙洲的影響走向了機(jī)械史的研究道路或是在研究上有所啟發(fā)。下面是受劉仙洲的兩部專著以及其他研究手稿啟發(fā)而編著的兩部機(jī)械史專著與其的比較研究。

（一）對(duì)補(bǔ)編的影響及比較

《中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史（補(bǔ)編）》這部書是張春輝組織編寫的，于1998年2月出版。這部書是在劉仙洲的《中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史》的基礎(chǔ)上，又搜集了大量的后30余年的新的考古資料進(jìn)行重新編寫的。這部書雖然整體是按照歷史發(fā)展的順序進(jìn)行編寫的，但是內(nèi)部的分類還是按照劉仙洲對(duì)于農(nóng)機(jī)用途的分類方式將其分為六類：整地機(jī)械、播種機(jī)械、中耕除草機(jī)械、灌溉機(jī)械、收獲及脫粒機(jī)械、谷物加工機(jī)械[7]。

（二）對(duì)第二編的影響及比較

《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史第二編》這本書是清華大學(xué)以“中國(guó)古代機(jī)械發(fā)明史研究”的名義按照劉仙洲在1970年撰寫的《我今后的工作計(jì)劃》中的《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史第二編》寫的十章提綱中提取的七章重新編寫而成的[8]。這本書以中國(guó)工程師編輯委員會(huì)收集的大量資料為基礎(chǔ)，同時(shí)加入了大量的考古資料，利用劉仙洲編寫的提綱加以改造，同時(shí)將機(jī)械技術(shù)放入社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及歷史環(huán)境中，得出了一些新的結(jié)論[9]。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]劉仙洲.中國(guó)機(jī)械工程史料[M]北京：國(guó)立清華大學(xué)出版事務(wù)所，1935.

[4]劉仙洲.我國(guó)獨(dú)輪車的創(chuàng)始時(shí)期應(yīng)上推到西漢晚年[J].文物，1964（06）：1-5.

[5]游戰(zhàn)洪.劉仙洲與中國(guó)機(jī)械發(fā)明史研究[A].第四屆中日機(jī)械技術(shù)史及機(jī)械設(shè)計(jì)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2004.

[6]劉仙洲.續(xù)得中國(guó)機(jī)械工程史料十二則[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1948（S1）：141-144.

[7]張春輝.中國(guó)古代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)明史（補(bǔ)編）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998.

[8]楊艦，戴吾三.清華大學(xué)與中國(guó)近代科技[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[9]張春輝.中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史第二編[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.