撰文/常佩雨
17世紀宋應星所著《天工開物》一書，可謂我國乃至世界科技史上一部關于農業、手工業技術的百科全書。日本的三枝博音和薮内清分别把《天工開物》視為“中國有代表性的技術書”和“足以與18世紀後半期法國狄德羅編纂的《百科全書》相匹敵的書籍”。
一
宋應星，字長庚，江西奉新人，生于明萬曆十五年(1587)。宋應星曾祖父宋景，明嘉靖年間官至都察院左都禦史。祖父宋承慶和父親宋國霖都是庠生(秀才)。宋應星二十八歲到南昌參加鄉試，名列第三，考中舉人。以後幾次北上進京參加會試，都失敗而歸。四十七歲擔任江西省分宜縣教谕。四十九歲寫成《野議》《畫音歸正》和《原耗》等文集(後兩書已佚)。五十歲刊行《天工開物》一書，同年，發表《論氣》和《談天》兩篇自然哲學著作。五十一歲赴任福建汀州府推官。五十三歲辭職返鄉。五十六歲赴安徽阜陽任南直隸亳州知州。五十七歲辭官返鄉隐居，著有《春秋戎狄解》等書(已佚)。約卒于清順治年間。
宋應星生長在資本主義萌芽活躍的江南地區，在“數上公車竟不第”後，毅然抛棄科舉仕途，轉向研究“家食之問”，即科技實學。丁文江雲：“有明一代，以制藝(按，即八股文)取士，故讀書者僅知有高頭講章，其優者或涉獵于機械式之詩賦，或剽竊所謂性理玄學以欺世盜名，遂使知識教育與自然現象劃分為二，士大夫之心理内容幹燥荒蕪，等于不毛之沙漠。宋氏獨自辟門徑，一反明儒陋習，就人民日用飲食器具而窮究本源。”（陶湘本《重印天工開物卷跋》）宋應星廣泛研讀了《考工記》《山海經》《禹貢》《齊民要術》《西域行程記》《嶺表錄異》《北山酒經》《王祯農書》《本草綱目》等科技典籍，又深入現場調查研究，掌握第一手資料，終于寫成科技巨著《天工開物》。丁文江評價宋應星說：“其識之偉，結構之大，觀察之富，有明一代，一人而已。”
二
《天工開物》完成于崇祯九年（1636）宋應星任江西省分宜縣教谕時。當時他經濟狀況不佳，成書後無力刊刻，幸虧老友塗紹煃（約1582-1645，字伯聚）大力援助，使該書得以于次年在南昌府刊刻（參潘吉星《宋應星評傳》，南京大學出版社，1990，194-198頁）。這是該書的初刻本（簡稱塗本）。宋應星把其書定名為“天工開物”，其涵義大體包括：“天工”為天工和人工的縮語；“天工”指自然力，“開物”指人工開發；“自然力的開發和利用”等幾種說法。
楊維增則認為，“天工開物”的涵義應為：自然形成萬物及人對其開發利用。這有兩層意思：一是大自然形成萬物，而非“神創萬物”，也不是“心生萬物”或“理生萬物”；二是要把大自然的萬物變成物質财富還得靠人工。
當時歐洲處于後文藝複興時代，封建制走向崩潰，資本主義正在興起，科學革命和技術迅猛發展。中國封建社會也進入發展後期，出現資本主義萌芽。新情況促進了科技的新發展。《天工開物》即在此曆史背景下成書。
塗本《天工開物》全書十八章，分上、中、下三卷，并附有123幅插圖。據潘吉星先生統計，共85754字。上卷六章，中卷七章，下卷五章。每章都從典籍中找出二字雙音節詞語來命名。每章首有“宋子曰”作為引言，對該章内容作概述，其下為正文，各章末尾附以插圖。全書内容全面，涉及地域寬廣，對原料的品種、用量、産地、工具構造和生産加工的操作過程等記載都很詳細。作者通過實地觀察研究，對古代的生産技術成就進行總結，其結論值得充分重視。
上卷六章，内容包括谷類和棉麻栽培、養蠶、缫絲、染料、食品加工、制鹽、制糖等，即：一、《乃粒》(五谷)，主要論述水稻、小麥的種植，栽培技術和各種農具、水利機械，旁及黍、稷、粟、菽（豆類）等谷物。于南方種水稻技術介紹尤其詳細，提出“種性随水土而分”“将早雄配晚雌者幻出嘉種”等看法，提出了物種變異思想。二，《乃服》(紡織)，篇幅最長，占兩章，分為養蠶技術及絲織技術，包括棉、麻、絲、皮、毛來源和織造技術要點、工具、織機構造等，旁及棉紡、麻紡以及西北的毛紡，記載了當時世界上最先進的紡織機械提花機。三，《彰施》(染色)，介紹各種植物染料及染色技術，着重藍的栽培、藍靛提取及從紅花中提制染料的過程，還涉及各種染料配色及媒染方法。四，《粹精》(糧食加工)，主要論及水稻、小麥的收割、脫粒及加工成米面技術及工具，旁及其馀雜糧的加工。五，《作鹹》(制鹽)，着重叙述海鹽、池鹽、井鹽等鹽産地、制鹽技術及工具，尤詳于海鹽及井鹽。六，《甘嗜》(制糖)，以福建、廣東甘蔗種植、制糖技術及工具為重點，兼及蜂蜜及饴糖。
中卷七章，包括制造磚瓦、陶瓷、鋼鐵器具，建造舟車，采煉石灰、煤炭、燔石、硫黃，榨油，制燭，造紙等，即：七，《陶埏》(陶瓷)，介紹磚、瓦及白瓷的燒煉技術，涉及原料配制、造坯、上釉到入窯，尤詳于景德鎮燒造瓷器技術。八，《冶鑄》(鑄造)，是我國古代技術書中關于鑄造技術最詳盡的記錄，着重談鑄鐵鍋、鑄鐘及鑄銅錢技術，包括失蠟鑄造、實模鑄造及無模鑄造等方法，相關工藝圖極珍貴。九，《舟車》（車船），記述各種船隻、車輛結構及使用方法，船隻詳于内河運糧漕船，車輛側重北方四輪大馬車，旁及南北方獨輪車。記述我國最早采用的航行操縱工具——偏披水闆(船翼)，總結古代舵工創造的“搶風”（即逆風行船）經驗，提出舵、帆的力學原理問題。十，《錘鍛》（鍛造），叙述鍛造鐵器、銅器的工藝流程，從萬斤大鐵錨到繡花針，包括锉、鋸、刨等金屬加工工具在内，介紹金屬熱處理及加工技術。十一，《燔石》(焙燒)，重點讨論燒制石灰、采煤和燒煉礬石、硫黃、砒石技術，記載煤炭分類、采掘、井下安全措施。十二，《膏液》（油脂），論述十六種油料植物子實的出油率，油的性狀、用途，用壓榨法、水代法提制油脂的技術，旁及桕皮油制法及桕油制蠟技術。提出“出數借硫質而生”，是“化合物”概念和“質量守恒”思想的萌芽。十三，《殺青》（造紙），叙述紙的種類、原料，詳于記載竹紙、皮紙制造工藝流程、設備，繪制了造紙技術操作圖。
下卷五章，包括五金開采及冶煉，兵器、火藥、朱墨、顔料、曲藥的制造和珠玉采琢等。十四，《五金》(冶金)，記述金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鋅等金屬礦石的開采、洗選、冶煉、分離技術，金屬合金的冶煉，包括我國獨創的由鐵礦開始，依次煉成生鐵和熟鐵，再合煉成鋼的半連續化生産系統。還首次記述鋅(倭鉛)的冶煉，指出黃銅當“銅七(倭)鉛三”時延展性能最好。總結失蠟鑄造、泥模鑄造工藝、群爐彙流和連續澆鑄大件法，“灌鋼”、“生鐵淋口”、固體滲碳等先進工藝，繪制當時世界先進的鼓風設備——活塞式風箱圖。十五，《佳兵》(兵器)，叙述冷武器，詳于弓箭制造，簡介了弩機。關于火藥、火器，重在介紹提硝法、鳥铳、混江龍（半自動爆炸水雷）、萬人敵（邊轉邊爆的炸彈）等。簡略提及其馀火器。十六，《丹青》(朱墨)，主要叙述朱砂研制，從天然丹砂煉水銀，再從水銀與硫重新提煉為銀朱的技術。制墨重點談論松煙墨原料碳黑燒煉，旁及油煙墨。十七，《曲糵》(制曲)，介紹酒曲制造，不談釀酒，介紹酒母、藥用神曲及丹曲（紅曲）所用原料種類、配比、制造技術（良種選育法、酸度調節法、分段加水法）及用途，細緻叙述紅曲發酵過程中的顔色變化。十八，《珠玉》，叙述珍珠、寶石、玉的開采，兼及瑪瑙、水晶及琉璃等。
潘吉星先生曾按其内容相關性，把《天工開物》十八章重新分為下列八組：
第一組：《乃粒》《粹精》二章講谷物種植與加工。
第二組：《作鹹》《甘嗜》《膏液》三章論鹽、糖、油副食品。這兩組均與民食有關，應置于全書之首。
第三組：《乃服》《彰施》二章論衣料及染色，與穿衣有關。以上三組應構成上卷。
第四組：《五金》《冶鑄》《錘鍛》三章同屬金工，制品多為工農業生産工具及日用品。
第五組：《陶埏》《燔石》二章講陶瓷、煤炭、燒礦，與金工業務相近。四、五兩組應同屬中卷。
第六組：《殺青》與《丹青》二章論造紙、朱墨等文化事業。
第七組：《舟車》《佳兵》講車船及武器。
第八組：《曲糵》《珠玉》二章讨論酒母及珠寶玉器。應置于全書之尾。
六、七、八組可列入下卷。
三
1.《天工開物》保存了我國傳統農業和手工業生産工藝和技術成就的第一手文獻，是我國第一部農業、手工業方面的技術百科全書。
《天工開物》所記手工業部類遠遠豐富于我國第一部手工業生産技術總彙——《考工記》，技術亦較為進步。如《燔石》章叙述豎井采煤時在井下用竹管排除有毒瓦斯、安設巷道支護等安全技術措施。《乃服》章講養蠶術，介紹“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉種，一異也”，“若将白雌配黃雄，則其嗣變成褐繭”，記述中國古代人工雜交育種的成就。《五金》章首次明确叙述從爐甘石（碳酸鋅礦）制取鋅的技術。《天工開物》還反映了中外科技交流狀況。如《舟車》卷雲：“來往貿遷，以成宇宙”，“梯航萬國，能使帝京元氣充然”，簡略記述了日本刀、朝鮮紙、波斯礬、紅夷炮等。清康熙時官方編纂《古今圖書集成·經濟彙編·考工典》，對《天工開物》的手工業技術内容，多處全文照錄。
2.《天工開物》注重生産現場的實地調查、試驗、圖示流程與一手數據，展現了我國古代技術工藝的重試驗、重定量、便于操作的特征，具有科技方法論意義。
《天工開物》系統記述了各生産領域的技術過程、操作要點、原料及産品、生産工具形式，并注重使用插圖再現生産情景，便于模仿。論谷物時用浸種法育稻秧，“秧生三十日即拔起分栽”，“凡秧田一畝所生秧，供移栽二十五畝”。提出的兩個數據（秧生三十天即分栽插秧；秧田與本田的比例關系是1∶25），是經驗性的指導數據，極具操作性。《天工開物》對原料與能源的消耗、成品産率、設備構造及各部件尺寸等，都盡可能給以定量描述，且繪出工藝操作圖，便于操作。全書對傳統技術的描述具有科學性特征。書中論金、銀、銅單位體積重量，油料每石出油若幹斤，用響銅鑄鐘所耗原料數量及成器重量、尺寸，漕船各部件尺寸等等，都标出具體數字。對于生産過程中涉及的長寬高、重量、容積、比率、時間等技術指标，也作精細描述。大量設備插圖富有立體感，人物表情自然、動作逼真，各圖連貫起來可謂是中國古代技術史的長卷。人物最多的鍛造鐵錨圖，畫有十五人同時勞動。《燔石》卷指出，砒霜“生人食過分厘立死”。這與近現代研究出來的砒霜(As2O3)對人的中毒量、緻死量相契合，均是試驗得出的結論。在區分金、銀、銅每單位體積的重量時，已有比重概念。
3.《天工開物》保存了一系列樸素唯物主義自然觀與技術觀，是一部古代科學思想史的重要著作。
作者強調天工(自然力)，又重視人工，認為人工必須認識“天工”，通曉“物理”，才能進行社會生産，通過技術從自然界中開發出有用之物，因而他把圖書命名為《天工開物》。書中歌頌人工開發萬物的技巧和人的主觀能動性。論油脂時雲：“草木之實，其中蘊藏膏液，而不能自流。假媒水火，憑借木石，而後傾注而出焉。此人巧聰明。”充分顯示“人工”的重要性。書中認為“土脈曆時代而異，種性随水土而分”，反映了早期進化論思想。《天工開物》重實踐而輕空談，提倡觀察試驗而反對煩瑣考證，重實用而批判玄幻。總序中雲：“世有聰明博物者，稠人推焉。乃棗梨之花未賞，而臆度‘楚萍’；釜鬵之範鮮經，而侈談‘莒鼎’，畫工好圖鬼魅而惡犬馬，即鄭僑、晉華，豈足為烈哉？”書中還貫徹了“貴五谷而賤金玉之義”，這是對賈思勰《齊民要術》（約538）優良傳統的繼承，體現了注重實際的思想。書中描述物質經烈火燒煉發生的化學變化，卻堅持批判煉丹求仙的方術：“巧極丹鉛爐火，方士縱焦勞唇舌，何嘗肖像天工之萬一哉？”還多次對“鬼變枯柴”“珠徙珠還”等迷信神怪的荒誕謬說予以駁斥。
4.《天工開物》包含大量社會經濟材料，是了解明代社會經濟實況的第一手文獻。
書中從技術側面對明代商品經濟發展加以描述，展現了當時社會經濟發展的實況。如《曲糵》章雲：“凡燕、齊黃酒曲，多從淮郡造成，載于舟車北市。”述及明末國内市場貿易情況；《陶埏》章雲：“共計一杯工力，過手七十二方克成器，其中微細節目尚不能盡也。”揭示手工業的生産分工；叙述鑄造巨鐘，“甲爐既頃，乙爐疾繼之，丙爐又疾繼之”，分工明确，動作迅捷，多人合作，彼此銜接，俨然現代生産流水線的分工協作。