撰文/常佩雨
17世纪宋应星所著《天工开物》一书，可谓我国乃至世界科技史上一部关于农业、手工业技术的百科全书。日本的三枝博音和薮内清分别把《天工开物》视为“中国有代表性的技术书”和“足以与18世纪后半期法国狄德罗编纂的《百科全书》相匹敌的书籍”。
一
宋应星，字长庚，江西奉新人，生于明万历十五年(1587)。宋应星曾祖父宋景，明嘉靖年间官至都察院左都御史。祖父宋承庆和父亲宋国霖都是庠生(秀才)。宋应星二十八岁到南昌参加乡试，名列第三，考中举人。以后几次北上进京参加会试，都失败而归。四十七岁担任江西省分宜县教谕。四十九岁写成《野议》《画音归正》和《原耗》等文集(后两书已佚)。五十岁刊行《天工开物》一书，同年，发表《论气》和《谈天》两篇自然哲学著作。五十一岁赴任福建汀州府推官。五十三岁辞职返乡。五十六岁赴安徽阜阳任南直隶亳州知州。五十七岁辞官返乡隐居，著有《春秋戎狄解》等书(已佚)。约卒于清顺治年间。
宋应星生长在资本主义萌芽活跃的江南地区，在“数上公车竟不第”后，毅然抛弃科举仕途，转向研究“家食之问”，即科技实学。丁文江云：“有明一代，以制艺(按，即八股文)取士，故读书者仅知有高头讲章，其优者或涉猎于机械式之诗赋，或剽窃所谓性理玄学以欺世盗名，遂使知识教育与自然现象划分为二，士大夫之心理内容干燥荒芜，等于不毛之沙漠。宋氏独自辟门径，一反明儒陋习，就人民日用饮食器具而穷究本源。”（陶湘本《重印天工开物卷跋》）宋应星广泛研读了《考工记》《山海经》《禹贡》《齐民要术》《西域行程记》《岭表录异》《北山酒经》《王祯农书》《本草纲目》等科技典籍，又深入现场调查研究，掌握第一手资料，终于写成科技巨著《天工开物》。丁文江评价宋应星说：“其识之伟，结构之大，观察之富，有明一代，一人而已。”
二
《天工开物》完成于崇祯九年（1636）宋应星任江西省分宜县教谕时。当时他经济状况不佳，成书后无力刊刻，幸亏老友涂绍煃（约1582-1645，字伯聚）大力援助，使该书得以于次年在南昌府刊刻（参潘吉星《宋应星评传》，南京大学出版社，1990，194-198页）。这是该书的初刻本（简称涂本）。宋应星把其书定名为“天工开物”，其涵义大体包括：“天工”为天工和人工的缩语；“天工”指自然力，“开物”指人工开发；“自然力的开发和利用”等几种说法。
杨维增则认为，“天工开物”的涵义应为：自然形成万物及人对其开发利用。这有两层意思：一是大自然形成万物，而非“神创万物”，也不是“心生万物”或“理生万物”；二是要把大自然的万物变成物质财富还得靠人工。
当时欧洲处于后文艺复兴时代，封建制走向崩溃，资本主义正在兴起，科学革命和技术迅猛发展。中国封建社会也进入发展后期，出现资本主义萌芽。新情况促进了科技的新发展。《天工开物》即在此历史背景下成书。
涂本《天工开物》全书十八章，分上、中、下三卷，并附有123幅插图。据潘吉星先生统计，共85754字。上卷六章，中卷七章，下卷五章。每章都从典籍中找出二字双音节词语来命名。每章首有“宋子曰”作为引言，对该章内容作概述，其下为正文，各章末尾附以插图。全书内容全面，涉及地域宽广，对原料的品种、用量、产地、工具构造和生产加工的操作过程等记载都很详细。作者通过实地观察研究，对古代的生产技术成就进行总结，其结论值得充分重视。
上卷六章，内容包括谷类和棉麻栽培、养蚕、缫丝、染料、食品加工、制盐、制糖等，即：一、《乃粒》(五谷)，主要论述水稻、小麦的种植，栽培技术和各种农具、水利机械，旁及黍、稷、粟、菽（豆类）等谷物。于南方种水稻技术介绍尤其详细，提出“种性随水土而分”“将早雄配晚雌者幻出嘉种”等看法，提出了物种变异思想。二，《乃服》(纺织)，篇幅最长，占两章，分为养蚕技术及丝织技术，包括棉、麻、丝、皮、毛来源和织造技术要点、工具、织机构造等，旁及棉纺、麻纺以及西北的毛纺，记载了当时世界上最先进的纺织机械提花机。三，《彰施》(染色)，介绍各种植物染料及染色技术，着重蓝的栽培、蓝靛提取及从红花中提制染料的过程，还涉及各种染料配色及媒染方法。四，《粹精》(粮食加工)，主要论及水稻、小麦的收割、脱粒及加工成米面技术及工具，旁及其馀杂粮的加工。五，《作咸》(制盐)，着重叙述海盐、池盐、井盐等盐产地、制盐技术及工具，尤详于海盐及井盐。六，《甘嗜》(制糖)，以福建、广东甘蔗种植、制糖技术及工具为重点，兼及蜂蜜及饴糖。
中卷七章，包括制造砖瓦、陶瓷、钢铁器具，建造舟车，采炼石灰、煤炭、燔石、硫黄，榨油，制烛，造纸等，即：七，《陶埏》(陶瓷)，介绍砖、瓦及白瓷的烧炼技术，涉及原料配制、造坯、上釉到入窑，尤详于景德镇烧造瓷器技术。八，《冶铸》(铸造)，是我国古代技术书中关于铸造技术最详尽的记录，着重谈铸铁锅、铸钟及铸铜钱技术，包括失蜡铸造、实模铸造及无模铸造等方法，相关工艺图极珍贵。九，《舟车》（车船），记述各种船只、车辆结构及使用方法，船只详于内河运粮漕船，车辆侧重北方四轮大马车，旁及南北方独轮车。记述我国最早采用的航行操纵工具——偏披水板(船翼)，总结古代舵工创造的“抢风”（即逆风行船）经验，提出舵、帆的力学原理问题。十，《锤锻》（锻造），叙述锻造铁器、铜器的工艺流程，从万斤大铁锚到绣花针，包括锉、锯、刨等金属加工工具在内，介绍金属热处理及加工技术。十一，《燔石》(焙烧)，重点讨论烧制石灰、采煤和烧炼矾石、硫黄、砒石技术，记载煤炭分类、采掘、井下安全措施。十二，《膏液》（油脂），论述十六种油料植物子实的出油率，油的性状、用途，用压榨法、水代法提制油脂的技术，旁及桕皮油制法及桕油制蜡技术。提出“出数借硫质而生”，是“化合物”概念和“质量守恒”思想的萌芽。十三，《杀青》（造纸），叙述纸的种类、原料，详于记载竹纸、皮纸制造工艺流程、设备，绘制了造纸技术操作图。
下卷五章，包括五金开采及冶炼，兵器、火药、朱墨、颜料、曲药的制造和珠玉采琢等。十四，《五金》(冶金)，记述金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属矿石的开采、洗选、冶炼、分离技术，金属合金的冶炼，包括我国独创的由铁矿开始，依次炼成生铁和熟铁，再合炼成钢的半连续化生产系统。还首次记述锌(倭铅)的冶炼，指出黄铜当“铜七(倭)铅三”时延展性能最好。总结失蜡铸造、泥模铸造工艺、群炉汇流和连续浇铸大件法，“灌钢”、“生铁淋口”、固体渗碳等先进工艺，绘制当时世界先进的鼓风设备——活塞式风箱图。十五，《佳兵》(兵器)，叙述冷武器，详于弓箭制造，简介了弩机。关于火药、火器，重在介绍提硝法、鸟铳、混江龙（半自动爆炸水雷）、万人敌（边转边爆的炸弹）等。简略提及其馀火器。十六，《丹青》(朱墨)，主要叙述朱砂研制，从天然丹砂炼水银，再从水银与硫重新提炼为银朱的技术。制墨重点谈论松烟墨原料碳黑烧炼，旁及油烟墨。十七，《曲糵》(制曲)，介绍酒曲制造，不谈酿酒，介绍酒母、药用神曲及丹曲（红曲）所用原料种类、配比、制造技术（良种选育法、酸度调节法、分段加水法）及用途，细致叙述红曲发酵过程中的颜色变化。十八，《珠玉》，叙述珍珠、宝石、玉的开采，兼及玛瑙、水晶及琉璃等。
潘吉星先生曾按其内容相关性，把《天工开物》十八章重新分为下列八组：
第一组：《乃粒》《粹精》二章讲谷物种植与加工。
第二组：《作咸》《甘嗜》《膏液》三章论盐、糖、油副食品。这两组均与民食有关，应置于全书之首。
第三组：《乃服》《彰施》二章论衣料及染色，与穿衣有关。以上三组应构成上卷。
第四组：《五金》《冶铸》《锤锻》三章同属金工，制品多为工农业生产工具及日用品。
第五组：《陶埏》《燔石》二章讲陶瓷、煤炭、烧矿，与金工业务相近。四、五两组应同属中卷。
第六组：《杀青》与《丹青》二章论造纸、朱墨等文化事业。
第七组：《舟车》《佳兵》讲车船及武器。
第八组：《曲糵》《珠玉》二章讨论酒母及珠宝玉器。应置于全书之尾。
六、七、八组可列入下卷。
三
1.《天工开物》保存了我国传统农业和手工业生产工艺和技术成就的第一手文献，是我国第一部农业、手工业方面的技术百科全书。
《天工开物》所记手工业部类远远丰富于我国第一部手工业生产技术总汇——《考工记》，技术亦较为进步。如《燔石》章叙述竖井采煤时在井下用竹管排除有毒瓦斯、安设巷道支护等安全技术措施。《乃服》章讲养蚕术，介绍“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉种，一异也”，“若将白雌配黄雄，则其嗣变成褐茧”，记述中国古代人工杂交育种的成就。《五金》章首次明确叙述从炉甘石（碳酸锌矿）制取锌的技术。《天工开物》还反映了中外科技交流状况。如《舟车》卷云：“来往贸迁，以成宇宙”，“梯航万国，能使帝京元气充然”，简略记述了日本刀、朝鲜纸、波斯矾、红夷炮等。清康熙时官方编纂《古今图书集成·经济汇编·考工典》，对《天工开物》的手工业技术内容，多处全文照录。
2.《天工开物》注重生产现场的实地调查、试验、图示流程与一手数据，展现了我国古代技术工艺的重试验、重定量、便于操作的特征，具有科技方法论意义。
《天工开物》系统记述了各生产领域的技术过程、操作要点、原料及产品、生产工具形式，并注重使用插图再现生产情景，便于模仿。论谷物时用浸种法育稻秧，“秧生三十日即拔起分栽”，“凡秧田一亩所生秧，供移栽二十五亩”。提出的两个数据（秧生三十天即分栽插秧；秧田与本田的比例关系是1∶25），是经验性的指导数据，极具操作性。《天工开物》对原料与能源的消耗、成品产率、设备构造及各部件尺寸等，都尽可能给以定量描述，且绘出工艺操作图，便于操作。全书对传统技术的描述具有科学性特征。书中论金、银、铜单位体积重量，油料每石出油若干斤，用响铜铸钟所耗原料数量及成器重量、尺寸，漕船各部件尺寸等等，都标出具体数字。对于生产过程中涉及的长宽高、重量、容积、比率、时间等技术指标，也作精细描述。大量设备插图富有立体感，人物表情自然、动作逼真，各图连贯起来可谓是中国古代技术史的长卷。人物最多的锻造铁锚图，画有十五人同时劳动。《燔石》卷指出，砒霜“生人食过分厘立死”。这与近现代研究出来的砒霜(As2O3)对人的中毒量、致死量相契合，均是试验得出的结论。在区分金、银、铜每单位体积的重量时，已有比重概念。
3.《天工开物》保存了一系列朴素唯物主义自然观与技术观，是一部古代科学思想史的重要著作。
作者强调天工(自然力)，又重视人工，认为人工必须认识“天工”，通晓“物理”，才能进行社会生产，通过技术从自然界中开发出有用之物，因而他把图书命名为《天工开物》。书中歌颂人工开发万物的技巧和人的主观能动性。论油脂时云：“草木之实，其中蕴藏膏液，而不能自流。假媒水火，凭借木石，而后倾注而出焉。此人巧聪明。”充分显示“人工”的重要性。书中认为“土脉历时代而异，种性随水土而分”，反映了早期进化论思想。《天工开物》重实践而轻空谈，提倡观察试验而反对烦琐考证，重实用而批判玄幻。总序中云：“世有聪明博物者，稠人推焉。乃枣梨之花未赏，而臆度‘楚萍’；釜鬵之范鲜经，而侈谈‘莒鼎’，画工好图鬼魅而恶犬马，即郑侨、晋华，岂足为烈哉？”书中还贯彻了“贵五谷而贱金玉之义”，这是对贾思勰《齐民要术》（约538）优良传统的继承，体现了注重实际的思想。书中描述物质经烈火烧炼发生的化学变化，却坚持批判炼丹求仙的方术：“巧极丹铅炉火，方士纵焦劳唇舌，何尝肖像天工之万一哉？”还多次对“鬼变枯柴”“珠徙珠还”等迷信神怪的荒诞谬说予以驳斥。
4.《天工开物》包含大量社会经济材料，是了解明代社会经济实况的第一手文献。
书中从技术侧面对明代商品经济发展加以描述，展现了当时社会经济发展的实况。如《曲糵》章云：“凡燕、齐黄酒曲，多从淮郡造成，载于舟车北市。”述及明末国内市场贸易情况；《陶埏》章云：“共计一杯工力，过手七十二方克成器，其中微细节目尚不能尽也。”揭示手工业的生产分工；叙述铸造巨钟，“甲炉既顷，乙炉疾继之，丙炉又疾继之”，分工明确，动作迅捷，多人合作，彼此衔接，俨然现代生产流水线的分工协作。