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今天咱们来聊一部古代著作：《天工开物》，作者叫宋应星。
这本书被称为“明朝第一工程百科全书”，更有“中华文明瑰宝”之美誉。
诚然，如《营造法式》之类的工程学著作也收录了大量古代科技，但真正让后世能工巧匠不吝称赞的奇书，恐怕只有《天工开物》可拔头筹。
此书的厉害之处就在于，完全收录了明朝民间的科研技术，上到机械，下到纺耕，几乎每一样工程技术都有明确记载，而且还配有精细插画，是一本真正意义上通俗易懂的古代百科全书。
以提水工具为例，《天工开物》详细记载了筒车、水滩、风车等原理虽简单，但结构却相当复杂的水利工具。
比如历史最为悠久的“筒车”，早在春秋战国便已有雏形，那时被称作“桔槔”（jié gāo）。
桔槔
然而有碍于当时的社会整体科技水平与生产力有限，桔槔的效率只比单纯人力高出稍许，而并未达到全面替代人力的地步。
如上图所示，桔槔的结构十分简单，仅是一端悬挂重石，另一端悬挂水桶，属于“前重后轻”的工程结构。
取水时，利用中间的支点，施以人力向下拉拽空的水桶到水井内，待到水满，再缓缓松手，借助石头向下的重力，通过中间的树干支点，将灌满水的水桶从井中提上来，如此便达成了省力提水的目的，虽然在当时看来，这种提水办法行之有效，但有一点不容忽视：桔槔的搭建条件较为严苛。
一是田地旁须有水井，二是在水井边要有足够粗壮，足够高大的树干，如此一来，才能使人们能制作足够高的支点，从深井中成功取水。
桔槔复原模型
反过来说，假如水井越深，那么对支点的要求就越高，不然把一棵矮矮的小树当成支点，很难让另一端的水桶成功触碰到井中的水位。
单从这两点上来说，桔槔虽在春秋时作为节省人力的工具出现，但提水效率却相当有限，而且提出来的水，还是需要人力肩扛到田地中进行灌溉。
其实古人对于桔槔，有着非常理性的认知，《庄子·外篇·天地》中便曾生动的描绘出桔槔的效用：
凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如沃汤，其名为槔。
一个“抽”字，很是生动再现了水桶坠入井内，通过人工拉拽，从而上下提水的场景，此后经过上千年的不断发展，不论是提水效率，还是工程结构，均发生了巨大变化，到了明朝，桔槔早已发展成为复杂的筒车，而提水效率自然也是递增翻倍。
《天工开物·水利》所绘筒车
对于“筒车”的运行原理，《天工开物》中便有明确记载：
凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。
这段话其实很好理解，大意是说：挖出一条斜坡水渠，将筒车架在水渠之上，使激轮通过水流的力量转动，并将水挽入木筒，而向后轮转的过程中，便能将木筒中的水全部倒入田地里，更因为水流不绝，而日夜不息。
相信通过这一段简短的描述，就能想象到这种凭借自然之力而获得的高效便利，一是依靠水流源源不绝的力量，能够解放人力挑水的负担。二是提高灌溉效率，如果水流充沛，每日可灌溉百亩田地而无忧。
这也是《天工开物》中重点表达的工程思想，即：
人力与大自然，应是互相协调配合的关系，单凭人力难以达成的目标，通过借助随处可见的自然规律，就能加快事物运转的速度，从而在获取高效的过程中，尽快达成目标，并节省人力。
换言之，这也正符合现代唯物主义的自然观，《天工开物》中用八个字阐述了这一理论：
天物巧生，以待人工。
作者宋应星认为，大自然中充满了美好而对人类有益的事物，但此类美好事物，并不能苦苦等着从天而降，或不必付出代价就可轻易获得，而是通过人与自然之力，比如水火等自然元素的结合，从而冶炼金属，制作工具，再通过这些来源于大自然的工具，开发大自然，实际上这种过程就形成了一种良性循环：
材料取之于大自然，辅之以人类技术，通过技术与材料结合而生的工具，再用来开发大自然，最终开发得到的农作物也好，金属矿物也好，就能作用于人类本身，或者让人类果腹，或者让人类能够通过金属机械，去追求更高层面的技术，并最终带来更高层面的生活。
同时宋应星还强调，在此过程中，除了能完美展现出人类的智慧与技艺，人类也应重视与自然界的关系，不可过度损耗自然界中的美好之物，否则必会适得其反，如我们所熟知的过度开采矿产，最终酿成矿难等事例，便是这种过度损耗大自然的弊端体现。
可能有的朋友会觉得很难理解，我举个简单的例子就能明白了：
比如小明发现了可以用生火来取暖，这属于人的智慧借助自然之力，来作用于人类本身的事例，小明取暖成功，但他怕冷，因此觉得一堆柴火可能不够，于是他把附近能燃烧的物质全部拿来助燃，那么势必就会引发大火，而这种对自然之力没有节制的滥用，则会对小明本身造成伤害，他可能因此被烧伤。
宋应星在《天工开物》中表达的观点，也是基于此，这也反应出了一个本质问题：
人的智慧和技术，应是作为一种媒介而存在，只是为了将自然之力与人相结合，能够使彼此更好地相处，而人力绝不可凌驾于大自然之上，对自然界的事物加以滥用。
我想，在数百年前的明朝，宋应星能够思考出如此深刻的观点，不失为一种前卫的智慧，甚至可以说，他对人与自然之间关系的阐述，有着划时代的意义，甚至可以说是超越时代。
毕竟那时的教育程度普遍较低，大多数百姓只了解如何利用工具提高效率，但不会去思考事物运行背后的本质问题。
而宋应星不仅教给人们如何制作高效的工具，还凭借《天工开物》阐述出工程背后的哲学思想，从这个层面来说，《天工开物》的意义可谓伟大。
另外，还有诸如船舵、灌钢、泥型铸釜、失蜡铸造等与冶炼相关的技术，其中涉及到很多力学、热学甚至是物理学方面的知识，堪称开人类科学应用之先河。
作者宋应星甚至通过比喻，形象阐述出了船舵的结构原理：
《天工开物·舟车》：桅为弩，弦篷为翼，橹为车马，纤为履鞋，绰索为鹰雕筋骨，招为先锋，舵为指挥主帅，锚为扎车营寨。粮船初制，底长五丈二尺，其板厚二寸，采巨木楠为上，栗次之。
这段话看似复杂，但理解起来并不难，主要是把船舵的各部分，比喻成了“行军打仗”，如：
把“舵”比喻为“主帅”，意思是，船上的舵就如同领兵的统帅，统帅下达命令往哪行进，作为“军队”的船体，就会往哪走。
船舵
而在书中的《五金》篇，宋应星是世界上首位从科学的角度论述锌和铜锌合金（黄铜）的科学家，另外关于锌的冶炼方法，也是宋应星最早提出并撰写于《天工开物》内，是有史可考的首次记载，这就表明，当时明朝民间的锌冶炼技术，处于世界领先水平。
《天工开物·五金》：凡铜供世用，出山与出炉止有赤铜。以炉甘石或倭铅（锌）掺和，转色为黄铜，以砒霜等药制炼为白铜。矾、硝等药制炼为青铜。广锡掺和为响铜。倭铅和写为铸铜。初质则一味红铜而已。
（注：倭铅：锌的古称）
再说一个《天工开物·作咸》中的“顿钻打井”技术，这项技术据后世考证，比俄罗斯早300多年诞生，而全书所阐述的哲学思想，才是体现科学技术的核心所在，众所周知，能够推动科学发展实现质变的，除了不断的实验以及创新，最重要的就是思想的进步。
而宋应星在《天工开物·序》中写道：
天覆地载，物数号万，而事亦因之，曲成而不遗，岂人力也哉？
大意是说，宋应星认为在大地之间，事物以千万计，通过各种复杂神奇的变化，从而形成完美无缺的世界，而这其中的过程，恐怕不全是人力所能办到。
这展现出宋应星对大自然心存敬畏的态度，也足以证明他已经洞悉了科学发展的基础理论，并将这种思想与科学技术相结合，编著成一部流传百年的《天工开物》，推广向世界，让更多的人从中受益，这才是《天工开物》一书，真正伟大与奇特之所在。
毕竟技术有着各方各面的限制，但思想却是一切进步的源泉，能够激发人们为了创造出更高价值而努力，从而使一个民族从根本上发生巨大改变，创造出更加伟大的成就。
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参考文献：
《庄子·外篇·天地》：凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如沃汤，其名为槔。
《天工开物·水利》：凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。
《天工开物·序》：天物巧生，以待人工。
《天工开物·舟车》：桅为弩，弦篷为翼，橹为车马，纤为履鞋，绰索为鹰雕筋骨，招为先锋，舵为指挥主帅，锚为扎车营寨。粮船初制，底长五丈二尺，其板厚二寸，采巨木楠为上，栗次之。
《天工开物·五金》：凡铜供世用，出山与出炉止有赤铜。以炉甘石或倭铅（锌）掺和，转色为黄铜，以砒霜等药制炼为白铜。矾、硝等药制炼为青铜。广锡掺和为响铜。倭铅和写为铸铜。初质则一味红铜而已。
《天工开物·序》：天覆地载，物数号万，而事亦因之，曲成而不遗，岂人力也哉？