中國古代有哪些黑科技？讓《清明上河圖》告訴你

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大家好，我是來自中國科學院自然科學史研究所的史曉雷。

大家都知道北宋張擇端的《清明上河圖》現藏北京故宮博物院，是該館的鎮館之寶之一。它描繪了900年前開封地區，也是當時的首都，各階層人們的社會生活場景。它為我們瞭解當時的社會生產方式提供了巨大的便利。自此之後，各個朝代都有不同的摹本和仿本，合起來有幾十個。

另外，還有兩幅比較著名的、與《清明上河圖》同名的作品。一幅是明代仇英本的《清明上河圖》，現藏於遼寧博物館；另一幅清院本《清明上河圖》，現藏於臺北故宮博物院。它們都延續了宋代寫實的風格，為我們瞭解古代社會提供了極佳的視窗。

透過《清明上河圖》瞭解古代社會

下圖中的這個場景是在汴河的一個碼頭上，碼頭上有幾位搬運工，他們手裡拿著像木棍一樣的東西。實際上，他們手裡拿的東西不是木棍，而是竹籤。

這是古代計件工資的一種形式。搬運工從碼頭上把糧食卸下來之後運到糧倉裡，在這裡領一根竹籤，可以換一份工錢。這是經濟史學家關心的問題。

作為一個科學史研究者，我關心什麼呢？

在這個場景中，獨輪車上面蒙了一層布。但是，這個布不是一般的布，仔細看的話，我們會發現這個布上有文字。

故宮博物院研究員餘輝先生認為它是草書。當時北宋宋徽宗登基之後，重用權臣蔡京。蔡京搞了一場政治鬥爭，相當於當權派把反動派抄家之後，用獨輪車把抄家的東西運到郊外，來進行焚燒。這個想法目前還沒被證實，只是他的個人看法。

上面的例子是一些政治史學的研究，我本人做古代技術史研究，關注的點會有些不同。

這個場景中的獨輪車非常奇特。一般情況下，獨輪車是人在前面拉，後邊有個人在推。但是，畫中在前轅位置還有一個人在拉，有兩個轅，所以獨輪車有一定的平衡功能。他手裡還拿著一根鞭子，前面有一頭驢。這種駕駛方式，我們只能在這種類似《清明上河圖》的繪畫中看到，現在已經看不到了。

下面左側這幅畫展現的是當時大街上的一個修車鋪，箭頭所指的方向是一個框架鋸。框架鋸是一種工字形鋸，在古代非常關鍵。比如要加工一個大型板材，如果沒有這種框架鋸，就要靠木楔子打進去再劈開，這樣劈裂開的木板非常不平整。我們需要用錛，或其一些工具來進行加工，非常費勁。但是，有了框架鋸就方便很多。

《清明上河圖》裡面出現的是中國最早的框架鋸形象，為考證古代的物質文化史提供了極大的便利。

上圖中右側是汴河上的航船，即內河的船隻。船隻上箭頭所指的是當時一種非常先進的高科技——可升降式的平衡舵。大家可以看到上面有懸掛的舵鏈，這樣可以升降。汴河水淺的時候，舵要提升上去，否則舵就會改變航向，插到下面的話，會妨礙航行。

平衡舵是什麼意思？舵就是改變航向。舵軸往中心移一點，力矩轉就非常方便了，這是當時古人蠻有智慧的一個設計。

以上都是前輩們研究過的，下面談一談我和《清明上河圖》之間的兩個故事。

《清明上河圖》與轆轤

下圖所展示的是轆轤，我小的時候看到大人經常用它，現在很難見到了。

三十多年前有一部非常火的電視劇《轆轤·女人和井》，其中有一句歌詞是：“女人不是水呀，男人不是缸，命運不是那轆轤，要把那井繩纏在自己身上。”這很形象，因為轆轤是曲柄的，搖動曲柄可以把水提上來。

因為這種轆轤帶一個曲柄，我們就可以先叫它曲柄轆轤。這是中國古代很常用的，而且是古代很省力的一個提水機械，那麼它產生於什麼時候呢？轆轤這個詞產生的比較早。

這是漢代的三幅轆轤圖。但是這和剛才我說的還不一樣，它基本是定滑輪式的，只改變力的方向，並不省力。

從漢代到北宋期間有很多轆轤的詞出現，但是我們搞不清到底是這種轆轤，還是我剛才說的曲柄轆轤。

舉一個例子，南朝的劉義慶寫了一本書，叫《世說新語》。他講了大畫家顧愷之和三個朋友做遊戲、開玩笑的一個故事。顧愷之說：“每個人說一句話，看誰說的最危險，誰就獲勝。”

第一個人說“矛頭淅米劍為炊”，就是說用長矛的尖淘米，用寶劍來做飯。第二個人說“百歲老翁攀枯枝”，在古代七十古來稀，百歲還要攀枯枝，那不是找死嗎？第三個就是顧愷之說的，他說“井上轆轤臥嬰兒”，這個詞很危險，但是在這裡我們搞不清楚，這個轆轤是前面那兩種轆轤中的哪一種。第四個人說“盲人騎瞎馬，夜半臨深池”，這當然是最危險的了。

所以，從漢代到北宋期間，我們找不到曲柄轆轤出現的朝代。

有一次我在欣賞《清明上河圖》的時候，看到有一支隊伍在踏青。下圖中畫方框的地方是一塊菜園子，菜園子裡面就有口井。

《清明上河圖》整幅圖只有兩口井，這是個圓口井，方框部分放大後就是右上方這幅圖。在圓口井的上方，有很小的一個東西，如果不是做轆轤的話就沒法兒解釋。旁邊有個人似乎是要提水，而且在他左側的一方，有一個人挑著一個擔子，應該是已經汲水而去了。

這是我國關於這種單曲柄、省力轆轤的最早形象之一。為了找更多的證據，後來在北宋墓葬裡的一些磚雕和繪畫中又找到一些，下圖是其中一個。

圖片中應該是一個兒童，長得比較矮，可以看到他在用力地搖轆轤，一個人在艱苦地搖曲柄提水。

透過這幾個證據，結合《清明上河圖》，證明在900年前在中原地區，轆轤已經在普遍使用了。

《清明上河圖》與風箱

下面再講第二個故事，這個故事和明代仇英本的《清明上河圖》有關。

我還小的時候，奶奶讓我燒火做飯，用的是風箱。其實我們老家不叫風箱，而叫風匣，匣就是小木盒子。風箱非常好用，它的特點是什麼？當時經常聽到呱噠呱噠的聲音，是風門在響，推和拉的時候會產生風。

它在古代不僅僅是燒火做飯的作用，古代中國發達的冶金也要全靠它來達到鍊鐵的溫度。中國有個歇後語叫“風箱裡的老鼠——兩頭受氣”，這就和它的原理有關。風箱和《清明上河圖》就有關係。

那風箱最早是什麼時候產生的呢？英國學者李約瑟，早年在北宋書籍《演禽鬥術三世相》中發現了兩幅圖，左面是一個打鐵圖，右面是一個打銀圖。後面有一個非常小的木柄，因為打鐵需要的溫度比較高，所以他斷定宋代就有了風箱這樣一個工具。

但是幾年前我在國家圖書館文津古籍部看這個本子的時候，發現有疑點，這個書不是宋代的，是後來的。

我找到了三個證據，以下三個證據的左面是從這本書上截下來的圖，右面是一個參考年代圖。

第一個證據，左圖中的男子頭上戴了烏紗帽，這個烏紗帽有長翅，但這個長翅不是很長，而且有圓角。這是明代官服的一個特徵，宋代的長翅是很長的。

基本符合事實的是，宋太祖趙匡胤為了防止大臣在朝上交頭接耳，就把烏紗帽上的翅做得那麼長，這樣的話就不方便說話了。一些歷史的繪畫中也的確是這樣。

另外，他的官服前面有個像補丁一樣的東西，專業術語叫補子。實際上前胸、後背各有一個補子，這是明清官服，也是官員等級身份的象徵。文官飾飛禽，武官飾走獸。所以衣冠禽獸早期就是指他們的，但是現在已經變成貶義詞了。

右邊的圖是明代繪畫，顯示出明顯的明代特徵。

第二個證據是一個承差，承差就是過去傳送文書的一種小官吏。他戴的帽子頂部平坦，四角皆方，它叫“四方平定巾”。

這種小官吏戴的帽子是明代朱元璋之後流行起來的。朱元璋上臺之後，他認為“天下平定，四方平定”，所以就出現了這樣的服飾。

右圖是明代的一個版畫，叫《琴心記》，講的就是漢代卓文君和司馬相如為了愛情私奔的故事。中間站著的這位老者，他戴的帽子和左圖承差的一樣，所以這是明代風格的服飾。

第三個證據是左圖坐著的男子頭上戴的帽子，專業術語叫“六合一統帽”，是用六瓣布做起來的，像半個西瓜，所以實際叫瓜皮帽。我們一般會看到地主老財戴這種瓜皮帽，流傳到近代。

“六合”就是東西南北上下，也就是六個方向，這仍然是明太祖朱元璋之後才流行起來的。

右邊的圖也是參考年代的一本書——明刻本《紅梨花記》，可以看到左邊第二人戴的也是這種瓜皮帽。

綜合這三個證據，我認為李約瑟關於《三世相》的結論是很值得懷疑的，而且我提供的證據是比較充分的。

有一次翻看一個關於仇英本《清明上河圖》的書，原本在遼寧博物館。我們可以從下圖中看到有一個鐵匠鋪，裡面有三個光著上身的男子在揮錘打鐵，他們打的是一些日用器具，剪子、刀、斧頭等。在他們後面是一個爐子，爐子的後面有一位男子正在拉扯風箱，而且我們能很清楚地看到火門。

明代仇英的畫作年代應該是1543年，即16世紀中葉左右。仇英是南方人，生活在長三角一帶，是明代四大才子之一。這樣就證明在16世紀中葉，長三角地區應該普遍使用這種風箱了。因為不普遍使用的話，入畫應該會有一個過程。這就把這個年代的風箱和《清明上河圖》結合起來了。

那些《清明上河圖》中的古代黑科技

當然，在《清明上河圖》中類似這樣的場景還有很多，再舉幾個有趣的例子。

第一個例子是中國傳統的一種提水灌溉工具，特別是在南方常用的一種器具，叫做龍骨水車，也叫翻車。現在應該很難看到了。

再看一個例子，仍然是在仇英本的《清明上河圖》中，在汴河的一側，也就是田地的一邊，有一個草棚一樣的東西，下面像個輪子，這是幹什麼用的？

這個很難猜，估計很少有人見到過，或者說很難了解到。這其實就是1637年宋應星《天工開物》中介紹的牛轉翻車一類的東西，但是與它唯一不同的地方是牛轉翻車沒有棚子。

大家可以看到下面需要一頭牛，人坐在木盤上趕牛，牛拉著圓盤，透過兩個齒輪結構帶動水車。這是當時很常見的一種用來提水灌溉的高科技。

下面仍然是在仇英本的《清明上河圖》中，裡面有一個染坊，中間可以看到有一個人託著一個像木架的東西，腳好像踩著什麼，這就是踹布匠。

因為古代的生活也不那麼單調，有花花綠綠的衣服，有各種植物染料、礦物染料來染色。染色之後棉布太皺，需要捲到布軸上，放在石板上面。踹布匠踩的是一顆像元寶似的石頭，有幾百斤重，叫元寶石，把它壓到布軸上。他上去踩住，踩的時候不可能像耍雜技一樣，肯定是要托住一個框架，然後再踩，這樣布就平整光滑了。

在《清明上河圖》中，無論是宋本還是明本，都可以找出很多反映當時社會現實的東西。

大家都知道攝影、攝像技術產生的很晚，大概在19世紀的上半葉。我們要了解古代社會生活、科學技術，很大程度上要依賴這些繪畫或壁畫資料。

幸運的是，我們有《清明上河圖》這樣的寶貴資源，使我們可以穿越到過去和古人對話，帶著好奇心來領略那個陌生而神奇的世界。

編審 張明