十年磨一剑
《中国机械工程发明史》第二编出版

游战洪

本书是我国著名工程教育家和机械工程学家刘仙洲先生1962年发表的《中国机械工程发明史》第一编的续编,是清华大学科学研究基金1991年立项支持、图书馆原科技史研究组承担的“中国古代机械工程发明史研究”课题的研究成果,由图书馆科古所的研究人员与本校其他单位的专家学者合作撰写而成。本书荣获清华大学学术专著出版基金委员会的资助,2004年8月由清华大学出版社正式出版。
全书分为七章,依次是机械制造工艺、农业机械、纺织机械、陆路运载机械、水路运载机械、军用机械、天文仪器与计时器。各章按照历史编年体的体例,全面论述了中国古代各种机械发明和发展的历史,着重分析了各种机械本身的结构、材料、制造工艺、动力和机械性能,并说明各种机械发明、发展的社会背景、技术原因及技术水平。配有插图400余幅,总计47万多字。
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 1、撰写缘起

清华大学图书馆申请“中国古代机械工程发明史研究”课题,组织研究人员编撰《中国机械工程发明史》第二编,其渊源可追溯到刘仙洲先生在20世纪50、60年代大力开展的机械工程发明史研究工作。
刘仙洲(1890-1975),原名鹤,又名振华,字仙舟,河北完县人。1890年1月27日生于完县唐兴店村,1912年毕业于保定育德中学,1913年2月至1914年7月考入北京大学预科学习,1914年8月至1918年7月在香港大学工学院机械工程系学习,获工程科学学士学位。从此,他不知疲倦地“读书、教书、写书”,从事机械工程科学的教学、研究和著述工作。新中国成立前,先后在河北大学、北洋大学、东北大学、唐山交通大学、清华大学、广西大学、西南联大等地担任机械工程学教授。1924年8月至1928年8月,任北洋大学校长。1942年任中国机械工程学会副会长。新中国成立后,一直在清华大学机械工程系任教授,历任清华大学第一副校长、校务委员会副主任委员,中国科学院技术科学部委员,国务院科学规划委员会机械组副组长,国家科委技术科学学科组副组长,中国机械工程学会第一届理事长和第二、三届副理事长,中国农业机械学会第一届理事长,中国科学院中国自然科学史研究委员会委员等职。刘仙洲先生毕生致力于工科大学教育和机械工程科学研究,培育了中国几代科技人才,桃李满天下,为中国教育事业做出了卓越的贡献。
刘仙洲先生本是机械工程学家和工程教育家,前半生著述以机械工程教材为主,是我国用中文自编工科大学教科书的创始人。新中国成立后,为了对青年学生进行爱国主义教育,激化学生的爱国热情,刘仙洲先生后半生转向古代机械工程发明史的研究,并把研究成果引入大学课堂教学中,成为中国机械史学科的奠基人。他在1962年出版的专著《中国机械工程发明史》第一编,被认为是研究中国机械史的奠基之作,在科技史界产生了深远的影响,多年来一直被学术界反复引用。1963年出版的《中国古代农业机械发明史》则揭开了中国古代机械工程分类史研究的先河。
刘仙洲先生研究中国古代机械工程发明史,特别注重搜集工程技术史料的基础工作。1952年,他向高等教育部提议在清华大学成立“中国各种工程发明史编纂委员会”(后改名为“中国工程发明史编辑委员会”),在清华大学图书馆组织专人,按一般机械、机械制造工艺、农业机械、纺织机械、天文仪器、交通工具、兵工机械、化工、手工艺、河防水利、建筑、地质矿产等类,分别在清华大学图书馆、北京图书馆和中国科学院图书馆查阅古籍,抄录中国古代工程技术发明史资料。当时查阅的古籍包括正史、丛书、类书、文集、笔记、小说、方志等,范围很广。刘仙洲先生去世后,“中国工程发明史编辑委员会”在文革中解散,不过,那些资料卡片一直完好地存放在清华大学图书馆。
刘仙洲先生在中国古代机械工程发明史领域所做的研究工作和工程史料搜集工作,后来成为清华大学工程技术史研究建制化的基础,也是我们后来研究和撰写《中国机械工程发明史》第二编的基础。1980年,清华大学校务委员会决定在图书馆成立科技史研究组(1993年成立科技史暨古文献研究所),在“中国工程发明史编辑委员会”原来工作的基础上,继续搜集、整理中国工程技术史资料,编辑出版《中国科技史资料选编》(已出版《农业机械》和《陶瓷、琉璃、紫砂》分册)。在此基础上,1991年,科技史研究组向学校科研处申请了“中国古代机械工程发明史研究”课题,从刘仙洲先生生前所拟研究计划的十章目录中选取七章,重新研究撰写《中国机械工程发明史》第二编。不过,课题组成员不断变动,早期研究工作时断时续,进展并不顺利。直到多年后才陆续确定最终撰稿人,编纂工作开始进入正轨。最终的撰稿分工是:图书馆张春辉教授撰写第二章农业机械、第四章陆路运载机械和第五章水路运载机械,并负责全书统稿;图书馆游战洪副研究员撰写第三章纺织机械、第六章军用机械;精密仪器与机械学系吴宗泽教授撰写第一章机械制造工艺;人文社会科学学院刘元亮教授撰写第七章天文仪器与计时器。
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 2、本书特点

《中国机械工程发明史》第二编(以下简称“第二编”)与刘仙洲先生1962年发表的《中国机械工程发明史》第一编(以下简称“第一编”)一脉相承,既有继承,又有发展。概括起来,第二编有以下特点:
(1)第二编补充了第一编1962年发表以来的考古材料和最新复制研究成果,资料更加丰富翔实,所引用的有些古文献资料在其他论著中很少或尚未被发掘使用过。
第二编的研究撰写是以“中国工程发明史编辑委员会”搜集的大量古文献原始资料为基础的,所引用的有些科技古文献资料以前并不为其他学者所常用。例如,本书第六章“军用机械”在论述弓、弩和抛石机时,参考了明代张萱的《西园见闻录》、董毅的《碧里杂存》、李东阳的《历代通鉴纂要》、邵经邦的《宏简录》、清代王端履的《重论文斋笔录》、冯云鵷的《济南金石志》、吴颍炎的《策学备纂》、贵中孚的《丹图县志》等古文献中有关的史料,而这些史料正是当今学者研究机械史和兵器史时很少或几乎没有参考过的宝贵资料。
在研究和撰写过程当中,除对古文献原始资料进行甄别考证外,还大量查阅了原始的考古发掘报告,把古文献资料和考古出土实物结合起来研究,以揭示古代机械工程发明的真实历史和发展规律。例如第三章“纺织机械”论述最原始的纺纱机械纺轮,第四章“陆路运载机械”论述先秦的车辆,都查阅了大量原始的考古发掘报告,并对有关的技术数据做了详细的归纳和分析。
第二编非常注意吸收研究中国机械史的最新成果,反映机械史研究的最新水平。例如第二章“农业机械”在论述唐代江东犁时,不仅考证了记载江东犁的古文献《耒耜经》的18个版本,求得对各部件的正确理解,澄清了学术界长期忽略甚至错误理解的关键性字句和部件尺度,而且在此基础上制图和复原,参加了中国历史博物馆1997年举办的“中国古代科技文物展”。又如第三章“纺织机械”在论述汉代的踏板织机和元代的立织机时,总结了中国丝绸博物馆复原这两种织机并试织成功的最新研究成果。
(2)第二编继承和发扬刘仙洲先生的研究方法,即按照近代机械工程的科学体系、分类方法和研究方法,归纳、分析和研究中国古代各类机械工程发明和发展的历史,同时也采用计量史学的研究方法。例如,第一章“机械制造工艺”在论述机械热加工和冷加工工艺时,分别从铸、锻、焊、热处理(退火、渗碳、淬火)、表面处理(嵌错、鎏金、蚀刻)、切割、钻孔、研磨等方面展开论述。第三章“纺织机械”选择纺织中最为重要的纺机和织机来论述,按历史发展顺序,纺机包括了纺坠、手摇纺车、脚踏纺车、大纺车及缫丝车,织机则包括了原始腰机、鲁机、踏板织机、多综多蹑开口的提花机和花楼束综提花机,基本上归纳了中国古代主要的纺织机械类型,脉络非常清晰。第二章“农业机械”、第四章“陆路运载机械”、第五章“水路运载机械”则大量运用图表和数据分析,归纳、分析各种机械的发展规律。
(3)第二编将各种机械放在一定的社会、经济、技术条件下考察,探讨机械技术与社会制度的相互关系,具体问题具体分析,得出了一些新的观点和结论。
刘仙洲先生在第一编的结束语中有个部分专门探讨了社会制度对科学技术发展的影响。他指出:“大体上在14世纪以前,中国的发明创造不但在数量上比较多,而且在时间上多数也比较早。但是在十四世纪以后,除火箭一种仍有显著的发展以外,一般的我们都逐渐落后于西洋。这种现象的基本原因是和社会制度有关。”(第一编第131页)他认为,西方资本主义社会科学技术与商品生产互为因果,互相推进,而中国封建社会的统治者对于科学技术的发明创造一向不够重视,八股文取士的制度使绝大多数知识分子对科学技术的发展不热心。
第二编继续采用内史与外史研究相结合的研究方法,探讨机械技术与社会制度的相互关系,在刘仙洲先生研究的基础上,具体问题具体分析,得出了一些新的观点和结论。例如,第二章“农业机械”分析了牛耕铁犁的应用对于发展和巩固封建制度所起的积极作用,并对当前学术界某些教条主义的习气做了批评。第六章“军用机械”在不少地方结合战例说明军用机械的实战效果,论述武器装备的发展对战争产生的影响及不断的战争反过来对武器装备发展的推动作用,还在本章结束部分指出:历朝历代对军用机械的发明持鼓励、支持、奖励政策,在制作技术和作战性能上精益求精,兵书和技术文献代代相传,这些因素促进了军用机械技术的发展,但是,封建王朝为防止军事技术在民间流传和外传少数民族地区,实施严格的禁锢和保密政策,一旦某项技术和某种利器发明后,严禁地方和民间仿造和改进,反而妨碍军用机械的不断发展,甚至年代久远后失传。
(4)第二编对当前学术界争论的有些问题有独到的见解。例如,第二章《农业机械》对耒、耜、耒耜进行考证,证明它们属于三种农具;对因袭古文献《王祯农书》中的观点将翻车当作龙骨车前身的错误作了纠正;对将唐代江东犁的短曲辕当作长曲辕或二牛抬杠的错误理解作了纠正。
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 3、学术价值


从刘仙洲先生1962年发表第一编,到2004年我们出版第二编,42年过去了,期间科学技术发展和科技史研究本身都已发生很大的变化。第二编与第一编所处时代不一样,其学术价值和现实意义彼此也就不尽相同。
刘仙洲先生编撰第一编时,当时有三种现象需要实事求是的科学史研究来纠正:一是西方写科学技术史的学者只知道中国有造纸、印刷、罗盘、火药四大发明,此外似乎就没有其它重要的发明了;二是自1840年鸦片战争后,中国有一部分知识分子过于自卑,认为中国在各种科学技术的发明上都不如西方,甚至认为什么也没有;三是另一部分读书人妄自尊大,认为中国什么都有,“在古书里找到同西洋某种科学技术影似的一两句话,就加以穿凿附会,说这些东西我国早已发明过”。(第一编129页)此外,在20世纪50年代初,对很多刚入校的理工科大学生来说,他们在旧中国上中学时,只知道古希腊数学家欧几里德及其几何学、阿基米德及其定律,却不知道中国古代科学家有谁。因此,刘仙洲先生当年研究中国机械工程发明史的重点是,实事求是地证明在过去几千年里,中国有不少有价值的发明创造,而且发明年代比较早,正像李约瑟博士在他的研究中经常试图证明的那样。刘仙洲先生的研究成果不仅改变了西方学者对某些古代技术发明的看法,而且通过课堂教学,改变了中国青年学生对古代科技历史的无知,因而有着特殊的时代意义。
当中国科学史研究发展到今天繁荣的局面时,研究中国机械工程发明史的目的已经不是完全为了对青年学生进行爱国主义教育,去激化大学生的民族自豪感,而是在进一步理清科学史实的基础上,给青年学生提供更多深入的理性思考,着重探讨工程技术与科学、社会制度的相互关系,为中国现代科技的发展提供借鉴和反思。因此,可以相信,编撰和出版第二编,不仅对于继承和发扬刘仙洲先生与其他老一辈学者在清华大学开创的研究中国工程技术史的学术传统,而且对于在大学里推进文理交叉与融合,开展人文素质教育,让理工科的学生懂得工程技术与社会生产活动的密切关系,都有一定的学术价值和现实意义。