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从工程技术出发研究汉字和汉字文化 ——从汉字溯探古代中国的社会生产力（之二） 关键字：木 机械 生产作业的机械化,用机器的工作代替人的体力劳动和手工操作，这是人类历史上生产力的一大进步。然而在古代和近代的中国，却没有出现形成大规模机械化生产的社会条件，无论是物质技术方面的条件，或是社会意识方面的条件，还是生产关系的条件。笔者试图从记录和传承中华传统文化的汉字符号入手，从工程技术的角度去研究汉字，探寻古代和近代中国社会的生产力形态，着重探讨近代中国未能出现机械化生产的社会环境的诸方面原因，并就教于方家。 在这组论文的第一篇《古代中国的车辆和机械》里，讨论了汉字里的车部字。本文则要从古代机械制造所使用的材料这一着眼点，从汉字的木字部着手，分析古代中国机械化历程艰难而缓慢的另一方面原因。 这些系列性研究，也要就英国李约瑟博士所提出的著名疑难问题——为什么发达的古代中国文明，却没有发展出西方那样的近代科学技术——从工程技术出发研究汉字，在汉字蕴藉的传统文化里寻求一部分答案。 一、 木——中国古代用于机械制造的主要材料 在人类社会历史的长河中，最早的历史时代是石器工具时代。名为石器时代，更大量地也使用着木棒一类原始的木工具：用木棒作为狩猎和自卫的武器，用木棒敲落树上的果子，乃至用木棒翻掘土地的原始农业耕种，用木棒作谷物的脱粒和去壳；在陶纺轮里插入木棍制成最早的纺纱工具——“専”——其象形字体如下， 对于该象形字体的解释据[1]P357。上述所有工具都是由手直接实施生产动作，是纯粹的手工劳动。社会的发展从简单工具进而出现了较为复杂的工具，如在陶质纺轮里插入木棍成为“専”；在掘地的木棒入土的一头绑上横棍用脚踩，再在木棒前端加装骨片或石片使利于入土、起土并耐磨，这就是最早的农具耒和耜。在复杂工具的基础上，出现了原始的机械，由某些特定的零件组合在一起，实现特定的动作和功能，用机械的动作来代替人手或手工工具的动作。如织布，最早的编织方式犹如今天还能看到的手工编蓆那样，用手拿着纬线在相邻经线间上下穿绕而织；后来，用手逐根地把经线分为单数和双数两组，把两组经线固定使之不再相混，再把两组经线分别向两个方向分开形成一道织口，用手工把纬线放进织口里，再将两组经线向相反方向交错，形成新的织口，加入新的纬线……这就产生了最原始的织布机械——腰机——它用一根木棒分开单数和双数经线形成织口，穿纬后用一块木片打纬刀将纬线打紧，再用一根绕着许多线环并且每只线环里穿着一根单数（双数也行）经线的综杆向上提起，把原处于织口下层的单数经线提高到织口之上，形成新的织口，贯入新的纬线……经线一头或拴于柱上，或绕于棍子上用脚蹬住；织成的布卷在木棍上，棍的两端缚于织者的腰间，因而得名为“腰机”（[1]P344）。这腰机尽管很简陋，只有几根木棍，但每一木棍各有其不同的特定职能和动作方式，它们集合起来完成织布的工艺。显然，即使是最原始的织布机械腰机，其生产效率也比单纯手工的“手经指挂”，手送纬线要高得多。各种机械从无到有的发明，从结构和功能较为简单到结构变得复杂，功能增强；从使用双手既作机械的动力，又作操作动作和控制，到用脚踩当动力，把双手解放出来作更复杂更细致的操作动作；更进而利用水、风等自然力或畜力能源的强力机械和自动机械（如筒车的自动汲水和倒水，北宋·苏颂制造水运仪象里的“天衡”装置——自动擒纵机构[2]）。机械发展的历史就是人类生产力发展和社会进步的历史的一个方面反映。 在古代中国，有许多形形色色的木制机械使用在社会生产和生活的方方面面。中国古代机械的发展和使用概况，从明末徐光启编著的《农政全书》[3]，宋应星著的《天工开物》[4]两部科技著作里可以看到。 衣食住行是人类社会生活必须解决的最基本的问题，因而我国古代的纺织机械品种繁多，结构复杂，功能先进，而且古代的纺织机械有丝纺织、麻纺织、毛纺织的分别。从纺织工艺流程来看，使用于原料准备的机械有缫丝车（[3]P923、925、[4]P61）、赶棉车（即轧花车[3]P976、[4]P71）；纺纱工序有水转大纺车（[3]P468）、纺车（[3]P978、1001、[4]P71）；络纱加拈的络车（[3]P946、[4]P62）；整经工序有经架（[3]P948、[4]P63）、浆丝架（[4]P64）；织机有腰机（织绢用[4]P68,与前述原始腰机同名异物）、布机（[3]P1003、[4]P67）。在纺织工艺的每一道工序，我国古代劳动人民都创造并广泛应用机械，实现了纺织手工业使用机械生产，生产能力和商品化程度（特别是丝绸）在当时都达到了很高的水平。由于古代纺织机械都是用木头来制造，原材料来源和制造工艺等问题都容易得到解决，由此导致了在中国古代除了有很发达的纺织手工业工场来专门从事纺织商品生产，并以中国的丝纺织商品闻名于世界之外，在广大农村，纺纱织布又成为普遍的家庭手工业副业，男耕女织的家庭生产模式成为中国长期封建社会的社会生产基础，“直到19世纪上半叶，中国农村的土布输出到英国，数量仍然超过英国输入中国的洋布 [5]。但是，由于各种历史因素，中国没有发展出自己的制衣机械，千百年来，缝制衣服始终是手工针线。（在世界范围内，缝纫机械的发明都比其它纺织机械晚得多[13]，笔者以为一个重要原因是在以木头机械为主的历史年代，不可能做出细巧的木头零件来担当飞针走线的职能。） 农业耕作机械、农田水利机械、粮食油料和其它副食加工机械，是解决全社会吃饭问题的生产机械，从《天工开物》、《王禎农书》和《农政全书》里可以见到这些机械的图形和工作方式。其中好些机械如犁、耧车、龙骨水车等，甚至一直使用到几百年后的今天，在1970年代中国改革开放之前的农村里还有使用，是名副其实的传统农业机械。中国传统的农业劳动是繁重的体力劳动，除了男耕女织这种依体力强弱而形成的性别分工外，还迫使我们祖先尽可能在农业生产中使用畜力和自然力。这是传统的木制农业机械与传统的木制纺织机械的显著不同点之一。此外，在耕种机械里还应用了金属材料铁来制作松土和翻土的零部件，如犁铧、耙齿和耧脚；在粮食加工机械里，还用石头来作碾、磨、碓、砻，石头零件安装在木头机架上。还有更大量的传统机械是单纯的木头机械，如龙骨水车、筒车、辘轳等提灌机械；风磨、面罗等粮食加工机械，以及甘蔗榨机（[4]P41）、榨油机（[4]P49、[3]P576）等。对于木制的甘蔗榨机，CCTV10频道2003-09-30和2004-01-31（重播）两次播放的《留住手艺》专栏节目，可以看到，云南中缅边境地区德宏州芒允寨傣族农民木工波珲真所制作和使用来榨蔗的全木榨机。 用现代机械技术的眼光来看诸如水磨、龙骨水车一类机械，它们已具备了驱动机件（动力水轮、脚踏子），传动机件（转轴及木销状“齿轮”、“链轮”）和功能机件（磨盘、水槽及刮水板）三大基本组成部分，是一些结构较完善的机械了。在我国传统的木制农业机械里，象齿轮这类传动零件也用木头来加工制作，前述的甘蔗榨机所用榨辊，实际就是一对互相咬合的齿轮轴。这种单纯用木头做机器的传统习惯导致我国的机械制造技术长时间徘徊不前。 中国古代的居住问题，更与木材关系密切。我国在世界上发展了独特的木构架建筑体系[6]，从皇帝的宫殿、官衙、寺庙到普通老百姓的房屋，都是木构架作建筑的承重系统。房屋的建造属于另一类的土木工程结构，笔者将另用专文讨论。 行，即交通运输。水路交通运输的工具是舟船，用木材来制造，历代的漕船，甚至明初郑和七下西洋的宝船都是木船。陆路的车，如笔者第一篇关于古代机械的论文所论及，是一种典型的机械，车辆的制造能力和车的拥有量曾一度是衡量一个古代国家机械制造水平和综合国力的重要经济指标。古代中国传统的车辆也是用木头来制造的，木轮木轴木辕木舆木轼木衡。但是，对于车辆这种特殊的机械，探讨其职能，第一要求承载重量，或者载人，第二应尽可能快地行驶，第三要能长途连续运输，第四必须安全可靠。这些基本要求用现代机械工程的术语来表述，就是要胜任高速重载和连续工作的服役条件，并且安全可靠。在这种服役条件下，木头的车轴和木头车轮毂之间的摩擦异常厉害，并且轮子的外缘辋部还必须对付路面上任何软硬凹凸的障碍，轴和轮往往是木制车辆最容易损坏甚至报废的部位。为了改善车的服役条件，修筑坚实平坦的道路是一个重要的方面；而改进车的结构，增强车的承载能力和减少轴与毂之间的摩擦磨损，则是古代制车技术始终追求的目标。其一，在古代传统的制车技术里，采用了经常给车加油润滑的技术措施。汉字里有“楇”字（《说文》），也作“輠”，《广韵·戈韵》和《集韵·果韵》都释为“车盛膏器”（[7]P477）。其二，选择强固结实而相互间摩擦力又小的树种木材来分别制造轮毂和车轴，这是另一种提高车辆承载力和增强车辆使用寿命的技术措施。宋应星在《天工开物》里就明确记述：“凡车质惟先择长者为轴，短者为毂，其木以槐、枣、檀、榆为上。檀质太久劳则发烧，有慎用者合抱枣、槐，其至美也。其余轸、衡、箱、轭，则诸木可为耳。”（[4]P302）。其三，将车轴和轮毂相互接触配合的部位做成外端小而里端大的圆锥形，这样的结构形状既能保证轮子在轴上可靠定心，不会左右偏摆；又能在轴和毂磨损以后用辖调整轴和毂之间的间隙；这种圆锥面的配合还便于从车轴内侧加入的润滑油脂在毂腔里流动，获得可靠而均匀的润滑。 我们的祖先除了在木材制车的设计、加工工艺等方面殚思竭虑精工细作不断提高制车水平外，也把金属材料用到了制车领域。古代的车轮已发展到用环状的铁板铆在车轮的辋部两侧和外圆周，来增强车轮触地部位的牢固性及耐磨性。而且，在轮毂的内孔里嵌进铁件，叫作“軒（去‘干’加‘工’）”，《集韵·东韵》：“釭，谓车中铁，或作‘軒’（去‘干’加‘工’）”。又在车轴的相应部位也镶套铁件，叫作“轞（去‘監’加‘閒’），或“鐗”。《释名·释车》：“鐗，閒也，閒釭轴之间使不相磨也。”毕沅的疏证把釭和鐗的作用说得更为清楚明白：“盖轴贯毂中，毂转则与轴相磨，而毂中有釭，恐栔其轴，故以鐗裹轴，使不受釭磨也。”古代使用金属制的车具和马具也为数不少。技术的发展和社会进步的一个重要标志，就是金属材料特别是钢铁用作生产工具和生产机械的范围不断扩大。 二、 汉字里的“木”字部 中国古代广泛而长期用木头来制作生产工具、生产机械和生活用品、建造房屋，乃至把木头作为第一位的燃料能源。这种社会生产活动对中国人的生活习俗产生了深远的影响，形成以多种木头为加工对象的手工工艺体系及手工业行业；在选择使用自然材料时对木材的“优先”和广泛采用，了解了木头性状的方方面面，并大量用在了语言、思维的表达与交流中，形成了汉字里的“木”字部。 《说文解字》里“木”部有421字，另重文39，新附12字；此外还有“東”、“林”等含“木”的部，而这些部在《康熙字典》里都合并到了“木”部，所以《说文》里与“木”有关的字共490字（包括异体字，即重文）。《康熙字典》则收录了1387个明确有“木”字偏旁部首的字，在木部里不含“木”的异体字本文未计；《汉语大字典》木部的字更到了2224个。 古人通过创造和流通使用“木”部的汉字，表达了以下一些观念：①.树木的品种名，如树、槐、李、柳、梅、松、桃等，其中《说文》特别注明了某些树木可以用来制造某一种器具，如“椴，木可作床几”，“櫅，木也，可以为大车轴”；②.树木身上的各个部位及树木的生态性状，如“本，木下曰本，从木一在其下”，“末，木上曰末，从木一在其上”，“株，木根也”，“枚，干也”，“枝，木别生条也”，“槮，木长貌”，“枯，槁也”，“朸，木之理也”；③.用“木”来表示的动作和概念，如“休，息也从人依木”，“析，破木也”，“采，捋取也”，“枰，平也”，“杲，明也，从日在木上”，“杳，冥也，从日在木下”；④.大量的木部汉字表示了用木材制造的器物、用具、工具和机械，以及木材加工过程中的半成品坯料，这一部分正是本文要着重讨论之处。 传统的木头制品五花八门，品种繁多，因用途不同而异，也随着制造和使用的地域不同，历史年代不同而异，甚至同一种器物也会因地域方言的不同而有不同的名字（当然，往往也会伴有地域的形制和风格差别）。收录在《说文》里表示木头制品的汉字又可分为：①.建筑木结构和建筑工程工具：构、栋、柱、梁、枢……通常说的“栋梁之材”即源于中国古代的木结构建筑。②.居家日用木制器具：、牀（床）、桯、杠、案等家具，桮、槃、柶等酒食具；唐宋以后中国出现了椅、櫈一类高式坐具，逐渐改变了古代席地而坐的生活习惯，也由此出现了高式的桌椅坐具的名字，丰富了汉字木字部的表达能力。③.笔者特别关心古代文字信息的记载和传递方式，特摘出《说文·木部》有关的字：椠，牍樸也；札，牒也；檢，书署也；檄，二尺书；棨，传信也（通行证）。④.与“木”有关的纺织机具：檷，络丝檷；機，主发谓之机；杼，机之持纬者；椱，机持缯者。以上诸字都是纺织机零件的名字。⑤木部里属于农具的字有：桘，臿也；梻，击禾连枷也；杵，舂杵也；许多农具的手把手柄也是木头的。⑥从近代开始出现的工程术语“机械、机器、机构、机关（枪）”等，在《说文》里也能找到字源根据。《说文》释“機，主发谓之机。”进一步从《说文》溯找解释，“主，灯中火主（笔者识，主，职能之意。）”；“發，射也”；“射，弓弩发于身而中于远也。从矢，从身，篆文（字形）从寸”。“寸，法度也，亦手也。”在《说文》成书的汉代，機字已表示了一种木头构成的装置，其职掌是产生动作（即“主发”）；而最初，机的动作又是由人施力并加以控制。我们的祖先创造的一个“機”字，包含了深刻的科技哲理。“械”，《说文》释“桎梏也，……一曰器之总名，一曰持也，一曰有盛为械无盛为器。”仍然溯查，“桎，足械也”；“梏，手械也”；这是古代的两种刑具，用以限制足手的自由活动。许公用桎梏来说明械字的字义；并且许公对“持”的解释“握也”，也有支承和限制的意思。由此可见，最初创造“机械”、“机器”这些术语的涵义，就表示用木头做成一定的实体结构，来实施特定的功能动作以帮助人工作，而这种动作方式又是受到结构的限制，规定在一定的范围内。人类的机械创造史就是从这种最初的设想和最初的结构开始而逐步发展起来的。 随着机械技术的发展，我们的祖先也把金属材料，特别是钢铁材料用到了机械制造之中，但古代中国传统的机械仍大量地使用木材来构作，并且在表示它们的汉字形体上，留下了“木”的特征的的历史痕迹。 三.古代木质机械与钢质机械的加工制造工艺比较 东汉初年的一对人字铜齿轮的出土，说明中国古代也用金属材料制造过较为复杂的机械零件；但是社会上大量制造和使用的机械却是木头机械，这是中国古代机械制造的传统。而长期停滞在传统木头机械水平的社会，不可能造出蒸汽机，不可能出现工业革命。 据资料[9]介绍，工业革命前的西欧，也是普遍采用木头机械。发明纺纱机罗拉机构（1758年）的约翰·怀特、发明珍妮纺纱机（1764年）的哈格里沃斯俩人都是木匠；发明蒸气机的瓦特的父亲也是木匠，而且瓦特为了研制和改进蒸气机，还另外制作了一个木头的汽缸。由此可见，工业革命的史前时期，用木头制造机械，是世界各个民族不约而同采用的技术方式。那么，哪些因素使得木头成为古代机械制造的主力材料？ ①材料易得。木材取自于树木，古代地球上的森林资源相当丰富。并且砍伐树木，解树制成造器物的坯料，仅只靠人的体力和简单的手工工具斧、锛、锯就可以实现。反观钢铁，需要采矿和冶炼才能获得坯料，而且冶炼还需要冶炼炉-耐火材料及较复杂的筑炉技术，需要燃料——古代采用木炭。中国北魏时期的《水经注》里有了用石炭炼铁的记载，明代已能用焦炭来炼铁（[8]P64）。单是燃料的制备就远比木头制坯复杂。冶炼时还要鼓风——这仰赖于社会的鼓风机技术及鼓风动力的发展水平。由于金属材料获得的不易，古代的机械制造首先想到的是取材于木，凡是木质机械能胜任的工作，自然是用木机了。 ②木材的加工性能好。在加工工具简陋的古代，木头可以按人的意愿加工成各种形状，并且加工木材的切削力较小，依靠人的体力能力就可以完成木材加工全部工艺。对比钢铁，生铁在铸造定型后性硬而脆，几乎不可能再作任何进一步的外形加工，只能铸态直接使用。各种炼钢法所获得的毛钢坯料还必须进一步的锻打和切削加工。红热状态下的锻打和锻焊接，不可能象加工木材一样得到最终的准确尺寸；只有象《天工开物》里锻打的铁锚和缝纫针那类在自由状态下使用的铁件，不牵涉和其它零件的尺寸配合，才能在锻态下直接使用。而且即使象刀剑斧针之类钢铁刀具，在锻后还要开刃方能使用。 ③木材的加工工艺简单，加工工具和加工机械也简单。加工木材的传统工具都为手工工具，如锯、斧、锛、刨、凿、钻。加工的方式大都是用手工工具在被加工的木料上施力切削；固定被加工木料的夹具也很简单，只要能承受木料的自重和切削力的构架都可以用作木材加工的工案。甚至，同一个木匠或同一组木匠，可以完成从伐木起直至造成木质机械的全部加工工序。对比钢铁材料的加工，由于切削力大，单靠人的体力不可能作大加工量的切削；而且要对钢铁材料作切削加工，刀具材料必须比被加工的钢铁坚硬耐磨；如果工件/刀具的任何一方面是用人手握持的方式来加工，最大的切削力极限就是人手施力的极限或当时的木质夹具所能承受的力量。现在在民间还能看到的磨剪子镪菜刀，就是单纯人力所及的钢铁材料手工切削方式和手工刀具、夹具的实例。吴运铎成书于1950年代的《把一切献给党》里，可以读到1940年代抗日战争时期，中国共产党领导下的八路军兵工厂在艰难困苦的条件下，手工锻造大炮筒、手工刻制炮筒膛线的艰苦卓绝的钢铁加工。但是，八路军的手工造炮并不是由社会上传统的木质材料加工工艺自然发展出来的钢铁加工工艺，而只是在战争年代极其特殊的困难条件下不得已而为之的变通办法；一旦军事上的胜利，缴获了机床，八路军的兵工厂仍然要采用所获得的一切比手工先进的钢铁加工机械。近代中国社会生产力的落后，一个重要的方面就是没有从传统的木头机械制造技术里，逐步增加钢铁零件的比重，进而发展出制造钢铁机械的技术。 在英国首先出现的工业革命，其发端就是蒸汽机的发明和商业化的加工制造，促进了切削加工钢铁的机床和各种钢质工作机械的出现。瓦特之前，就有铁匠纽康门父子造的蒸汽机用作矿井排水，瓦特为了改进纽康门的蒸汽机而发明了冷凝器；同时，为了提高汽缸与活塞之间的气密性，瓦特委托了维尔金森用镗床加工汽缸内腔，这种加工方式使瓦特蒸汽机大幅度提高了制造精度、从而提高了工作效率，活塞在汽缸里的运动也比其它加工方式的来得灵活顺畅。在这以后的大约二十年时间里，瓦特制作蒸汽机的全部汽缸都是由维尔金森镗削加工的（[9]P53）。另一方面，切削钢铁材料需要比人力、畜力更为强大的动力，瓦特也接到了维尔金森对蒸汽机的定货，瓦特蒸汽机用作了镗床的原动力机，这是瓦特蒸汽机第一次用于汲水以外的目的（[9]P49）。这个典型的技术史例个案里，蒸汽动力机械和金属加工机械之间形成了良性循环，相互促进了对方的发展，并且自身也得到了发展。英国及西欧由于商品生产的大力发展，导致了资本主义生产方式的出现，需要由比原有木质机械工作能力更强大、工作效率更高的钢质工作机械，于是出现了下述模式的社会需求循环： 这是一种良性循环的模式。良性循环的结果，就是在技术方面对英国和西欧工业革命的促进。这就是科学技术是第一生产力的具体表现。 古代中国虽然也创造了不少木质机械用于社会生产和社会生活的各方面，也有发达的矿冶技术和金属加工技术并创造过灿烂的青铜文化和铁器文化，但古代中国对金属材料的加工和使用始终未能突破手工加工工艺，在使用机械方面，也未能突破单纯的用木质机械这一传统的生产工具制造体系。在西方工业革命面前，中国的传统木质机械落后了。 参考资料目录 [1]高汉玉 赵文榜 中国纺织原始文字记录 中国大百科全书·纺织卷 [2]韩云岑 中国古代计时器 中国大百科全书·机械工程卷 [3]明·徐光启撰 石声汉校注 农政全书校注 上海古籍出版社 1979-09 [4]明·宋应星著 潘吉星译注 天工开物译注 上海古籍出版社 1992-03 [5]周启澄 张铎 中国纺织史 中国大百科全书·纺织卷 [6]傅熹年 中国古代建筑 中国大百科全书·考古学卷 [7]汉语大字典缩印本 四川·湖北辞书出版社 1993-11 成都 古人、古籍对汉字的注释，（除《说文》外）均摘自该字典，后同 [8]北京钢铁学院编 中国古代冶金 文物出版社 1978-12 北京 [9]日·中山秀太郎著 石玉良译 世界机械发展史 机械工业出版社 1986-08 北京 1995-05初稿 2004-12修改 |
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