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第三节 手工业技术造船与航海（第1页）

第三节　手工业技术、造船与航海

明代手工业生产技术在前代基础上有新的创造，并孕育出一部总结社会各方面生产技术的百科全书式著作《天工开物》（1637年）。《天工开物》的作者宋应星，字长庚，江西奉新县人。《天工开物》共18卷，包括作物栽培、养蚕、纺织、染色、粮食加工、制盐、制糖、酿酒、烧瓷、冶铸、锤锻、舟车制造、烧制石灰、榨油、造纸、采矿、兵器、颜料、珠玉采集等，几乎涉及所有重要的农业和手工业部门的生产技术和过程。该书在17世纪末传入日本，后来又传入欧洲，在世界科技发展史上产生了重要影响。《天工开物》亦是我们探究明代农业、手工业成就的指南性著作之一。明代的造船与航海技术居于世界的先进地位，郑和下西洋的壮举充分体现了这一点。

一、冶金技术

直到明末以前，我国的冶金技术，在冶铁、灌钢、炼锌、金属加工工艺等方面一直处于世界先进行列。

冶铁业是明代金属冶炼业中最为发达，而且最具生产规模的产业。炼铁规模很大，如遵化铁场的铁鉴炉高1丈2尺，一炉可容矿砂2000多斤，正德四年（1509年）投入生产的炼铁炉10座，年产生铁49万斤，炒铁炉20座，年产熟铁21万斤，钢6万斤。河北武安县发掘的明代炼铁炉更是高达1丈9尺，内径7尺，外径10尺。

明代在冶铁技术上已出现生熟铁连续生产的技术，据《天工开物》描述是：在冶铁炉旁设一低于冶铁炉的方塘，趁热将铁水放入方塘内，有数人立于塘墙上，一人疾手扬撒泥灰，余者手持柳木棍**，即时炒成熟铁。泥灰的制作是先将污潮泥晒干，然后将其舂筛细罗如面；它含有硅酸铁和氧化铁等成分，撒入热铁水之中，能使生铁中的碳氧化成二氧化碳，生铁就变成熟铁了。柳木棍的搅拌作用是扩大生铁与空气的接触面积，使生铁中碳等成分的氧化作用完成。[18]明代生熟铁连续生产的优点是十分明显的，它免去过去习惯上的生铁再熔化过程，既降低了消耗，又提高了生产效率。

在灌钢技术上，明代出现了新的灌钢法。这种新方法是将阔如指头、长寸半许的熟铁薄片捆紧入炉，其上放一生铁块，再以涂泥草鞋盖顶。炉温升高后，生铁首先熔化成铁水并自上而下均匀地渗到熟铁薄片中，将之取出锻打，然后再炼再锻，即成好钢。[19]明代的灌钢法比宋代的将生铁块嵌在盘绕的熟铁条中并以泥封炉的灌钢法进步，它将含碳高、熔点低的生铁放置于薄片状的熟铁之上，可使生铁液均匀地灌注于熟铁片夹缝中，增加了生熟铁接触面，利于均匀渗碳；而以涂泥草鞋封盖的做法，又可使生铁在还原气氛下逐渐熔化。

灌钢法的技术应用在明代颇为广泛。当时流行的“生铁淋口”法锻制工具和兵器，即依据于灌钢技术的原理。这种方法见于《天工开物·锤锻》，其言：“治地生物用锄、镈之属，熟铁锻成，熔化生铁淋口，入水淬健即成刚劲。每锹、锄重一斤者，淋生铁三钱为率。少则不坚，多则过刚而折。”将适量的生铁熔化作为熟铁的渗碳剂，使熟铁的刃口炼成钢铁，耐磨又坚韧。明代的生铁淋口技术对后世金属冶炼和加工有极大影响，几百年来，这项技术已遍及我国各地，至近代还用此法制造小农具。

金属锌的提炼，是冶金技术中较难解决的一项工程。我国是世界上最早制成含锌合金并提炼出金属锌的国家。过去我国把金属锌称为水锡、白锡或倭铅。明代完善了宋元以来锌提炼技术，其法是：“每炉甘石（即菱锌矿，化学成分为ZnCO3）十斤，装入一泥罐内，封裹泥固”，徐徐碾压封泥以待其干，勿使任何裂缝出现。因为锌的熔点为419。5℃、沸点为907℃，其在高温下易挥发，“入火即成烟飞去”，故封罐须严。“然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火锻红。罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出，每十耗去其二，即倭铅也。”[20]明代的炼锌法是基于对锌特性有正确认识而取得的技术成就。

明代金属冶炼中已使用了当时世界上最先进的燃料——焦炭。方以智《物理小识》（1643年）记载说：“……煤则各处产之，臭者烧熔而闭之成石，再凿而入炉曰礁（焦），可五日不灭火，煎矿煮石，殊为省力。”这种新型燃料的发现和使用，是我国劳动人民在长期生产实践中的一个重要发现。

在鼓风器方面，明代亦有了重要的改进。根据北宋曾公亮《武经总要》和元王桢《农书》等记载看，宋元时期的风箱是利用箱盖板的开闭来鼓风的。明代的风箱是活塞式风箱。这种风箱结构巧妙，它是利用活塞和活门的装置来推动和压缩空气而鼓风的，在结构与功能上比箱盖板开闭式鼓风箱优越。

宋应星《天工开物》书影

我国焦炭和活塞式木风箱的出现比欧洲早一个世纪，标志着明代手工业生产技术达到的先进水平。

明代的金属加工工艺亦达到较高水平，今北京大钟寺所存明朝永乐年间铸造的华严钟，就是这时期金属加工技艺高超水平的代表作。

在《天工开物》中记录了明代许多工艺要求十分严格的金属加工技术，如浇铸铁锅、锤锻千斤铁锚等。铸铁锅之法是先塑内外两层模，内模塑成干燥后，“合釜（锅）形分寸于上，然后塑外层盖膜”，待外层盖模干燥后，可取“一勺约一釜之料（即铁水），倾注模底孔内，不俟冷定即揭开盖模，看视罅绽未周之处。此时釜身尚通红未黑，有不到处即浇少许于上补完，打湿草片按平，若无痕迹。”[21]当时用此法铸出的铁锅，最大的可煮米二石。明代的这种铸锅法至今仍沿用并略加改进，发展到用来铸造重达几十吨的钢件和铁件，应用十分广泛。锤锻制锚的方法是：“锤法先成四爪，依次逐节接身。其三百斤以内者，用径尺阔砧安顿炉旁，当其两端皆红，掀去炉炭，铁包木棍夹持上砧。若千斤内外者，则架木为棚，多人立其上共持铁链，两接锚身，其末皆带巨铁圈链套，提起捩转，咸力锤合。”[22]在锻制中，既须“逐节接身”，又要求锻接牢固，技术要求是很高的。永乐、宣德之际，郑和下西洋，其巨舶所用大铁锚能身历西洋行程数万里，可见其锤锻及锻接工艺之精妙。此外如锤炼针，用失蜡法铸造万斤以上的大钟、分段铸造仙佛像、精工冶铸的宣德炉、掐丝珐琅（俗名景泰蓝）器皿的制作等，都显示了明代高超的金属加工工艺。

郑和铸大铜钟

二、采煤技术

从《天工开物》记载看，明代在采煤中已经解决了排除瓦斯和巷道支护这两个保证井下安全的难题。瓦斯是煤炭生成过程中伴生的气体混合物，无色易燃且对人体有毒害作用，其主要成分有甲烷（CH4）和一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）及硫化氢（H2S）等。明代排除瓦斯的方法，是用中空的巨竹管插入地下，使地下瓦斯顺竹管飘出地面。这种方法简便有效，且十分经济。欧洲直到18世纪，还没有找到妥善解决瓦斯通风的办法。过去采煤，还由于巷道没有支护，常常出现塌方，危及采煤工人的安全。明代开始在井下架设“支板”（即巷道支护），防止了井塌的发生。排除瓦斯和巷道支护问题的解决，使井下采煤面的扩大和巷道的加深成为可能。据载明中期安阳县龙山煤矿的巷道，已深入数百丈。[23]明代的煤炭生产，因而得到很大的发展。

三、纺织技术

明代纺织业中无论是机器的改进还是技术的进步，都已达到一个新的高峰阶段。

明代纺织机械上的突出成就，是花楼机的普遍应用和木棉轧车的改进。花楼机是一种将束综提花与多综多摄相结合的提花机，至迟在宋代已经发展得相当完备。明代花楼机的结构又有新的发展，并被广泛应用于各地的纺织业中。据《天工开物·乃服》的记载看，这种机子由前后两部分组成，前一部分从的杠（经轴）到花楼木架前的导经棍，为水平放置；后一部分从导经棍到织口，倾斜一尺多。这样就使经线具有一定的张力，可用叠助木（打纬的摆杆）的重力惯性打紧纬线。对不同的纬密要求，还可通过改变叠助木上所绑石块的重量来进行调节。这种调整打纬力的方法，可以使一机多用，扩大了织物的制织范围。

轧车亦称搅车，是棉纺织业中用来去除棉籽的工具。宋元时轧车多为手摇式，用三人操作。明代则发展为脚踏轧车，一人即可操作。轧棉者横坐在车前，右手摇动曲柄，左脚踏动车底的踏条，于是上千两个辗轴便向相反的方向互轧，与此同时，左手将棉花填入二辗轴之间，随着二轴不断旋转辗轧，棉花便被带出车前，棉籽则被挤落于车后。其操作简便而效率很高，据徐光启《农政全书》介绍，当时句容、太仓一带的轧车一人可当手摇轧车四人的工效。

在棉纺织技术上，北方地区已出现了在地窖中纺线织布的方法。因北方地区风高气燥，棉花纺纱往往容易断线，虽已植棉多年，棉纺织业却发展缓慢。明代肃宁（今河北肃宁）一带的织工用挖地窖之法，为北方棉纺织业探索出了发展之路。徐光启在《农政全书》中介绍说：“今肃宁人乃多穿地窖，深数尺，作屋其上，檐高于平地仅二尺许，作窗棂以通日光。人居其中，就湿气纺织，便得紧密，与南土不异。”[24]从明至清，肃宁一直成为北方的棉织业中心之一。

四、吸卤、制盐