錢塘江流域早期新石器文化中的原始科學(xué)思維

李佳羽

摘 要：上山文化和跨湖橋文化是錢塘江流域新石器時(shí)代文化的源頭。這一時(shí)期的原始居民在長期對抗大自然的實(shí)踐中，總結(jié)一套科學(xué)理論并運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。如懂得選擇石料且在打制時(shí)運(yùn)用力的三要素、利用火的特性和水的浮力造出了獨(dú)木舟、利用力學(xué)原理發(fā)明船槳、運(yùn)用彈性力學(xué)制作出木弓。運(yùn)用科學(xué)來解釋世界、解決問題的習(xí)慣和能力就是原始的科學(xué)思維。原始科學(xué)思維是現(xiàn)代科學(xué)思維最初的萌芽，為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新石器文化;上山文化;跨湖橋文化;原始科學(xué)思維;跨湖橋獨(dú)木舟

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2022.04.033

《辭海》將科學(xué)思維解釋為一種在科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中對感性認(rèn)識(shí)材料進(jìn)行加工處理的方式與途徑的理論體系。這是對近現(xiàn)代科學(xué)思維的解釋。那么在原始人類是否有科學(xué)思維？一些學(xué)者不承認(rèn)原始人有科學(xué)思維可言，他們認(rèn)為這一時(shí)期尚處野蠻時(shí)代，那些零碎的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不能稱為科學(xué)。但這種觀念遭到更多學(xué)者的駁斥，他們指出原始人類是科學(xué)的奠基者，不能抹殺掉原始人類的功績。

關(guān)于原始科學(xué)思維，目前國內(nèi)學(xué)術(shù)界至少有三種研究角度。第一種是研究原始科學(xué)思維與原始宗教思維等其他思維的同源性和差異性;第二種是闡述人造火的發(fā)明、石器制造技術(shù)對科學(xué)思維有著重大而深遠(yuǎn)的作用;第三種是從科學(xué)的視角來衡量原始人類與自然的關(guān)系。本文認(rèn)為原始科學(xué)思維的存在是不容否認(rèn)的，將以錢塘江流域早期新石器文化的考古遺存為依據(jù)略做分析。

1 錢塘江流域早期文化背景

本文的研究范圍是錢塘江流域的早期新石器文化。在通常的表述中，我們一般將上山文化和跨湖橋文化稱為錢塘江流域的早期新石器文化，也是整個(gè)長江下游地區(qū)最早的新石器文化。

上山文化正式命名于2006年，迄今為止共發(fā)現(xiàn)了18處上山文化遺址，主要分布于錢塘江及支流的上游地區(qū)，以浙江省中部偏西的金衢盆地為中心。重要遺址包括：浦江上山遺址、嵊州小黃山遺址、義烏橋頭遺址、臨海峙山頭遺址等。這些遺址的年代距今約10000～8500年。

跨湖橋文化在2004年被認(rèn)定為一種獨(dú)立的考古學(xué)文化。它主要分布于杭州蕭山湘湖及其周圍地區(qū)，主要遺址有蕭山跨湖橋遺址、下孫遺址。年代距今約8000～7000年，是錢塘江流域年代僅次于上山文化的新石器時(shí)代文化?？绾蛭幕且环N面向海洋的考古學(xué)文化，最終因海水淹沒而消亡。

上山文化和跨湖橋文化時(shí)期的居民們所面臨的生存環(huán)境極為惡劣—天災(zāi)、猛獸、疾病等。為了在這樣的自然環(huán)境中生存繁衍下去，先民們必須要對自然環(huán)境有所了解。他們在日復(fù)一日、年復(fù)一年的實(shí)踐中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)中不乏對自然界客觀規(guī)律的正確認(rèn)知。對客觀規(guī)律的正確認(rèn)知即科學(xué)。更重要的是，他們還有了嘗試用科學(xué)來認(rèn)識(shí)事物、解決問題的意識(shí)。而他們試著用科學(xué)來指導(dǎo)實(shí)踐，就是科學(xué)思維逐步發(fā)展的過程。上山文化和跨湖橋文化是錢塘江流域新石器文化的源頭。關(guān)于這一區(qū)域原始科學(xué)思維的探討，就從這個(gè)源頭開始。

2 從打制石器看原始科學(xué)思維

最早的人類使用的工具為天然材料，如一塊石頭、一根樹枝，人類用堅(jiān)硬的石頭來砸擊堅(jiān)硬的果子或動(dòng)物，用邊緣銳利的石片來切割動(dòng)物的肉，用樹枝來勾取長在高處的果子。但這種天然的工具用起來并不方便，隨著人類思維能力的發(fā)展，人類開始試著制造工具。打制石器作為一種有目的的創(chuàng)造活動(dòng)，它的出現(xiàn)是人類了不起的一步。

距今1萬年前的上山文化處于新舊石器時(shí)代交替，主要使用的工具為打制石器，有少量磨制石器。經(jīng)過幾十萬年的發(fā)展，這時(shí)的石器打制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，石料材質(zhì)的選擇、形制的設(shè)計(jì)、打制手法和修理技術(shù)無一不展現(xiàn)著上山居民科學(xué)思維上的進(jìn)步。

首先，上山居民已經(jīng)懂得根據(jù)石器的用途選用不同材質(zhì)的石料。上山的石器分為石片石器和礫石器兩大類。他們選用細(xì)顆粒巖石制作石片石器，這種巖石硬度適中，顆粒細(xì)膩、結(jié)構(gòu)均勻，容易剝離出完整的石片，可用于制作刮削器、小型尖狀器等工具。礫石器的原材料通常是粗顆粒巖石，這種巖石硬度較大，顆粒粗大、結(jié)構(gòu)不均勻，不易剝離出大塊的石片，比較適合加工成砍砸器、尖狀器、石錘等打擊類工具。從中我們不難看出，他們已懂得石料的選擇要兼顧硬度、密度、剝離的難易程度等物理屬性。說明了上山居民對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和利用達(dá)到一個(gè)新的高度。

其次，在打制時(shí)已經(jīng)能熟練運(yùn)用力的三要素。力的三要素指力的作用點(diǎn)、力的方向和力的大小。打制石器的形狀是多樣的，適用于不同的用途：有用于劈刺的尖狀器，有用于刮削的刮削器，有用于砍砸的砍砸器，有用于投拋的球狀器。它們都是通過捶打時(shí)靈活改變力的落點(diǎn)、角度和大小，使石器呈現(xiàn)出的形狀。

在打制石器時(shí)，力的作用點(diǎn)即落在石料上的打擊點(diǎn)。上山居民打制石器以錘擊法為主，也可能有砸擊法。在錘擊前會(huì)反復(fù)旋轉(zhuǎn)石料，尋找適合的打擊臺(tái)面。如果沒有天然臺(tái)面，則會(huì)稍加打擊制造人工臺(tái)面，然后在臺(tái)面上選擇合適的點(diǎn)進(jìn)行錘擊，剝離下石片。這個(gè)點(diǎn)就是力的作用點(diǎn)。上山石器往往會(huì)有多個(gè)作用點(diǎn)。

確定了落點(diǎn)，還需要以特定的角度和力度來錘擊。錘擊的角度和力道決定了石器的形狀。如在打擊刮削器的刃部時(shí)，會(huì)先在石片邊緣斜向打出一個(gè)小平面，再錯(cuò)開角度打出另一個(gè)小平面，兩個(gè)小平面相交處即為刃部。上山居民還會(huì)對一些石器進(jìn)行二次修理。二次修理時(shí)仍主要用錘擊法，修理手法包括了破裂面正向加工、向背面反向加工、交互或錯(cuò)向加工。

石器打制技術(shù)來自長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，石料的材質(zhì)不同，打擊的方向不同，力道的大小不同，就會(huì)制造出形態(tài)不一的石器。打制石器展現(xiàn)了上山居民對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和力學(xué)基本原理的了解。

3 從獨(dú)木舟的制作看原始科學(xué)思維

跨湖橋遺址出土了中國迄今發(fā)現(xiàn)最早的一條獨(dú)木舟。該獨(dú)木舟為松木制成，殘長5.6米。船頭上翹，船頭處寬29厘米，船頭以下的船體寬度呈弧線增至52厘米，為舟體的基本寬度。船體最大深度為15厘米。船體較薄，底部與側(cè)舷厚度均為2.5厘米左右①。該獨(dú)木舟舟體偏窄，船艙深度較淺，船底較薄，推測可能只適用于近海沿岸，不具備遠(yuǎn)航能力。

跨湖橋獨(dú)木舟的制作方法是將一根完整的松木去除枝丫后對剖，將其中一半以火焦法挖空，謂之“刳木為舟”。人們首先預(yù)設(shè)舟形，然后將需要保留的舟體部分用濕泥包裹起來，其次，需要挖空的部位則用火燒，使其焦炭化，再用石器工具刳除焦炭的部位，最后將刳除處打磨光滑。在獨(dú)木舟船體內(nèi)發(fā)現(xiàn)大片被火燒過的黑焦痕跡，這正是使用火焦法的證據(jù)。相比于直接刨除堅(jiān)硬的木材，這種加工方式更為省時(shí)省力。

火焦法展現(xiàn)了跨湖橋居民對火的支配，火成為他們能夠隨時(shí)用來提高生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量的工具?？绾蚓用裨诓倏v火的過程對火的形成、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有所認(rèn)識(shí)。不管是鉆木取火還是打石生火，都是通過敲擊或摩擦把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能;點(diǎn)燃木材前需要一些易燃的引燃物，比如鉆木產(chǎn)生的木屑;木材在燃燒后會(huì)有炭化現(xiàn)象;燃燒的環(huán)境應(yīng)是在空曠之處，否則火焰就會(huì)因?yàn)槿毖醵纭Ｒ陨戏N種控制火的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，稱得上是一種原始的科學(xué)系統(tǒng)理論。

從獨(dú)木舟還可看出跨湖橋居民對浮力的理解與運(yùn)用。我們現(xiàn)在已經(jīng)很清楚阿基米德原理，物體所受浮力與它排開水的體積呈正相關(guān)，當(dāng)物體所受到的浮力大于物體自身的重力時(shí)就會(huì)浮在水面，反之，沉入水底。但跨湖橋居民對于精確的阿基米德原理卻是弄不明白的。跨湖橋居民也許是從漂浮在水面的一截木頭、一片樹葉得到啟發(fā)，他們發(fā)現(xiàn)木頭和樹葉可以浮在水面，但丟入水中的石頭卻會(huì)沉入水底，由此制作了空心的獨(dú)木舟。通過把樹干挖成空心，減少自身重力，從而使船更易浮在水面上。這是水上交通的巨大進(jìn)步，是跨湖橋居民在長期的實(shí)踐與失敗中得出的寶貴經(jīng)驗(yàn)，是繼火之后，對另一種自然力的科學(xué)利用。

4 從獨(dú)木舟動(dòng)力看原始科學(xué)思維

船有了，跨湖橋居民接下來需要解決的問題是船的運(yùn)行。船是如何在水上前進(jìn)的呢？

在最初，人們或許是利用水的自然流動(dòng)為木舟的前進(jìn)動(dòng)力，順?biāo)涂梢云?。但?dāng)目的地在逆流方向時(shí)，木舟就無法派上用途。于是，人們發(fā)明了船槳。

在跨湖橋獨(dú)木舟的兩側(cè)各發(fā)現(xiàn)了一支木槳。編號(hào)分別為J1、J2。J1長140厘米，槳板寬22厘米，厚2厘米，槳柄寬6厘米，厚4厘米。J2長140厘米，槳板寬16厘米，厚2厘米，槳柄寬6～8厘米，厚約4厘米②。

船槳的形狀，靈感來自魚鰭。槳板呈扁平狀，從頭至尾逐漸變薄，可以像魚鰭一樣，一下一下地前后劃動(dòng)，使木舟前進(jìn)。同時(shí)還運(yùn)用了牛頓第三定律。當(dāng)人們抓著船槳向后劃水時(shí)，船槳對水有向后的推力。物體間力的作用是相互的，所以水對船有一個(gè)向前的推力，船就前進(jìn)了。

與現(xiàn)代的船槳相比，跨湖橋遺址的木槳槳柄較短而槳板更長?？梢酝茰y，跨湖橋的先民是以一手握柄，一手抓板的姿勢在劃船。這種短柄手劃槳與當(dāng)時(shí)體型較小的獨(dú)木舟是相匹配的。

隨著造船技術(shù)的發(fā)展，船越做越大，船舷也越來越高，船的運(yùn)載力日益增大。這種短柄手劃槳就不再適用，長柄的船槳就應(yīng)運(yùn)而生了。不過，這是后話。

另外值得一提的是，在距今6200～5900年的馬家浜文化圩墩遺址還發(fā)現(xiàn)一件木櫓。這是國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最早的木櫓實(shí)物。該木櫓以原木砍削加工而成，櫓把已殘，櫓背面斜削，由中間向櫓尾漸薄。櫓把與櫓面結(jié)合處保留粗大的木節(jié)，在兩邊對應(yīng)處鑿一長方形凹坑，這個(gè)木節(jié)推測是將木櫓固定在船上的支點(diǎn)。櫓身殘長120厘米，櫓面斜寬18.4厘米③。

槳的發(fā)明與運(yùn)用大大提高了劃船效率，但槳也有缺點(diǎn)。在水中前后擺動(dòng)的槳所提供的推力是間歇性的，每向后劃水一次，產(chǎn)生一次向前的推力，制約了行船效率。

櫓的構(gòu)造則有效解決了這些問題。櫓一般以一個(gè)支點(diǎn)固定在船尾上。入水部分的形狀模仿魚尾。用手搖動(dòng)，使入水的櫓板左右擺動(dòng)，船與水接觸部分會(huì)形成持續(xù)的推力，推動(dòng)船只持續(xù)前進(jìn)。此外，櫓屬于費(fèi)力杠桿，支點(diǎn)以上的櫓把短于以下的櫓面，人加在櫓把上的力要大于櫓面在水下受到的阻力，因此是費(fèi)力杠桿。這種杠桿雖然費(fèi)力，但是手推動(dòng)櫓把移動(dòng)較小的距離，櫓面就會(huì)在水下劃過更長的距離。廢了力氣，省了距離，這樣就增加了船的行進(jìn)速度。櫓與槳相比無疑有更高的行船效率。

5 弓箭中的彈性原理

在跨湖橋遺址的新石器時(shí)代地層中出土了一件木弓。出土?xí)r弓身挺直，殘長121厘米。截面呈扁圓狀。中段抓握部位（弓拊）截面也為扁圓，且與弓身的其余部位方向相左，方便抓握。弓由桑木制成，除弓拊外的其他部位都用樹皮捆扎以增加韌度。木弓表面全部涂漆，是我國最早的漆器，被稱為中國的“漆之源”④。

我國在舊石器時(shí)代晚期遺址中就發(fā)現(xiàn)了不少石鏃，山西大同峙峪遺址發(fā)現(xiàn)的石鏃是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早石鏃，距今約2.8萬年⑤。到了新石器時(shí)代更是被屢屢發(fā)現(xiàn)。石鏃插上竹、木的桿就是箭，與弓配套使用，但竹、木材質(zhì)的箭桿和弓在天然環(huán)境中很難保存下來?？绾蜻z址發(fā)現(xiàn)的木弓雖然出土?xí)r弓身筆直且殘破，但仍然有明顯的特征可以看出是一張弓。這是長江下游地區(qū)目前所發(fā)現(xiàn)的最早的弓。

弓的發(fā)明是人類歷史上了不起的重大事件。

從經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的角度來說，作為當(dāng)時(shí)殺傷力最高的兵器，弓使原始人類能夠遠(yuǎn)距離射殺大型動(dòng)物和天上的鳥類，加深了原始人類對自然界野生動(dòng)植物資源的利用程度。

從科學(xué)的角度來看，弓箭利用了弓弦的彈性勢能。人們先用力拉動(dòng)弓弦使弦變形，松手后弓弦迅速恢復(fù)繃直狀態(tài)，遂將架在弦上的箭有力地彈射出去了。將弓打磨為彎曲的形狀更加強(qiáng)了它的彈射力。

恩格斯指出：“弓、弦、箭已經(jīng)是很復(fù)雜的工具，發(fā)明這些工具需要有長期積累的經(jīng)驗(yàn)和較發(fā)達(dá)的智力⑥?！笨绾蜻z址出土的木弓，說明當(dāng)時(shí)的居民完全懂得彈性力這種物理屬性—彈性物體因外力產(chǎn)生形變后，撤去外力，物體能恢復(fù)原狀。如果不了解，也不可能造得出弓。我們還可以推測，最初的弓弦或許僅僅是用植物纖維搓成的細(xì)繩，隨著對彈性力理解的加深，開始使用韌性更強(qiáng)的動(dòng)物的筋或皮革。

6 小結(jié)

我們給原始科學(xué)思維下一個(gè)并不是那么精確的定義：原始人類在謀求生存的過程中對周圍的自然環(huán)境進(jìn)行長期的、反復(fù)的探索與實(shí)踐，概括和總結(jié)了一套關(guān)于自然的客觀規(guī)律—也就是科學(xué)，然后利用這些科學(xué)原理來解決生產(chǎn)生活中出現(xiàn)的問題，使人們能生活得更加美好。

在對錢塘江流域早期新石器時(shí)代的解讀中可以看出，無論是打制石器時(shí)所顯示的高超的力學(xué)技巧，刳制獨(dú)木舟時(shí)對火的掌控和對浮力的運(yùn)用，還是模仿魚鰭制作船槳以解決行舟動(dòng)力問題，以及利用彈性勢能設(shè)計(jì)弓箭，都展現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的原始人類已具備這樣的原始科學(xué)思維能力。這是人類科學(xué)思維的一大跨越，這為后來的人類科學(xué)進(jìn)程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?/p>

（本文指導(dǎo)教師：劉俊男）

注釋

①浙江省文物考古研究所，蕭山博物館.浦陽江流域考古報(bào)告之一：跨湖橋[M].北京：文物出版社，2004：42.

②浙江省文物考古研究所，蕭山博物館.浦陽江流域考古報(bào)告之一：跨湖橋[M].北京：文物出版社，2004：46.

③張扣林.馬家浜文化 江南文化之源[M].杭州：浙江攝影出版社，2004.

④浙江省文物考古研究所，蕭山博物館.浦陽江流域考古報(bào)告之一：跨湖橋[M].北京：文物出版社，2004：202.

⑤賈蘭坡，蓋培，尤玉桂.山西峙峪舊石器時(shí)代遺址發(fā)掘報(bào)告[J].考古學(xué)報(bào)，1972（1）：39-58，135-136.

⑥恩格斯.家庭、私有制和國家的起源[M].北京：人民出版社，2018：21.