五 《考工記》——手工業技術規范的總匯

《考工記》的產生

隨著手工業生產的發展，人們積累了豐富的經驗。為生產更多更好的手工業產品，手工業內部分工的細密化和手工業技術的規范化與科學化，就成了這一時期手工業發展的突出特點。春秋末年齊國人的著作《考工記》就很好地反映了這一發展趨勢。

據《考工記》稱，當時“國有六職”——王公、士大夫、百工、商旅、農夫和婦功，表明手工業者在社會上占有較重要的地位。他們以“審曲面勢，以飭五材，以辨民器”為己任，擔負著各種手工業的生產任務。僅據《考工記》所載，當時的官府手工業包括有三十項專門的生產部門，“攻木之工七，攻金之工六，攻皮之工五，設色之工五，刮摩之工五，摶埴之工二”，它涉及運輸和生產工具、兵器、樂器、容器、玉器、皮革、染色、建筑等項目，每一項目又有更細的分工。如車輛的制作，除所謂“車人”外，還有專門造輪子的“輪人”，專門制車廂的“輿人”和專門制造車轅的“辀人”等。這種官府手工業生產專門化、內部分工越來越細的傾向，是手工業生產發展的結果，反過來，它對手工業技術的提高與手工業生產的進一步發展，又有著深遠的影響。《考工記》記述了三十項手工業生產的設計規范、制造工藝等技術問題，是一部有關手工業技術規范的匯集。這顯然是從大量的直接的生產經驗中總結出來的，對手工業生產有一定的制約和指導意義，是手工業生產發展到一定階段的產物，代表著當時技術發展的水平。更為可貴的是，作者不拘泥于一般經驗的敘述，對其中若干技術環節還進行了科學的概括，力圖闡明其內在的科學道理，使人們的認識向前推進一步。

車輛的制造

商周時候王室、貴族主要用來作戰和狩獵的車的形制已比較精巧。商代的車系由車轅、車輿和輪、軛等部分構成。各部分再細分，加上馬具和轡飾，其名目有幾十種之多。現已發現的商代后期車馬坑，都是車馬同坑，說明這些車是用馬拉的。

《考工記》記述了一套比較完整的官府制車工藝及規范。它首先對車的關鍵部件——輪子提出了一系列技術要求和進行檢驗的手段。第一，“規之以視其圓”,“欲其微至也。無所取之，取諸圓也”,“不微至，無以為戚速也”，即用規精細地校準輪子，視其外形是否正圓，因為不正圓，輪子與地的接觸面就不可能盡可能的小，也就轉不快。第二，“萭之以視其匡也”，就是說輪子平面必須平正，檢驗時將輪子平放在同輪子等大的平整的圓盤上，視其是否彼此密合。第三，“縣之以視輻之直也”，即用懸線察看相對應的輻條是否筆直。第四，“水之以視其平沉之均也”，即要將輪子放在水中，看其浮沉是否一致，以確定輪子的各部分是否均衡。第五，一輛車的兩個輪子的尺寸大小和輪重都要相等，其方法是“量其藪以黍，以視其同也；權之以視其輕重之侔也”。第六，輪子的整體結構必須堅固，即所謂“欲其樸屬”。第七，轂的粗細、長短要適宜。“行澤者欲短轂，行山者欲長轂，短轂則利，長轂則安”，也就是依據利轉和穩定的原則，對不同用途的車輛，選用轂的不同尺寸。第八，“輪已崇，則人不能登也；輪已庳，則于馬終古登阤也”，即要求輪子的直徑要適中，因為太大，人上下就不方便，太小，馬拉起來就吃力，好像經常在上坡一樣。第九，對軸要求材料美好，堅固耐久，轉動靈便，這就是所謂“軸有三理：一者以為微也，二者以為久也，三者以為利也”。第十，必須及時選用堅實的木料，即所謂“斬三材，必以其時”，等等。由此可見，技術的要求是很嚴格的，其考慮十分周全細密，而且又是十分符合科學道理的。如其中第一項說的就是要使滾動摩擦阻力降到最低限度的問題。根據滾動摩擦的理論，滾動時的阻力和輪子的半徑成反比，所以第八項是這一理論的直觀經驗的樸素描述。另外，《考工記》還對車輿材料的選擇及連接方法，車轅、車架的制作，對不同用途車輛的要求等問題分別進行了描述。這些都反映了當時車輛制作技術的很高水平。從已發掘出土的商周戰車來看，存在著用材比例不合理、重心高等設計方面的缺欠，而《考工記》提出的制作車輪工藝的十項準則，已消除了這些缺欠，這正是商周以來歸納長期制車和用車經驗得到的結果。

弓箭的制作

關于弓箭的制作，有“弓人”和“矢人”、“冶氏”的專門分工，其制造的程序各有十分細致的技術規定。書中對于弓的各個部件分別作了深入的考察，特別注重材料的選擇，如弓干的制作，就排比了七種材料的優劣，指出“柘為上，檍次之，檿桑次之，橘次之，木瓜次之，荊次之，竹為下”。這顯然是經過反復摸索實踐而得到的經驗總結。“弓人”對于如何增加弓干的彈力以射遠，如何增加射速，如何加固和保護弓體等問題作了探索，反映了人們材料力學知識的增長。

對不同用途的箭矢，如“矢人”所做的用以戰爭的兵矢，用于弋射的田矢，“冶氏”所做的用于田獵的殺矢，其鏃的長短、大小，鋌的長短，鐵管的設置，都有不同的比例規定。對于箭矢在飛行過程中起平衡和定向作用的羽毛的設置，則利用各個箭干在水中的浮沉程度，查明質量分布的情況，再酌情處理，即“水之，以辨其陰陽，夾其陰陽，以設其比，夾其比，以設其羽”，讓箭矢重心位置適當而利于飛行，使“雖有疾風，亦弗之能憚（擾亂）矣”。它還進一步研究了箭矢在空中飛行時，因重心和羽毛設置不當，引起的各種不正常情況，指出“前弱則俛（往下沖），后弱則翔（往上翹起），中弱則紆（繞彎），中強則揚（揚起），羽豐則遲（速度變慢），羽殺（少）則趮（不穩定）”，這是關于飛行物體的重心、形狀同重力、空氣阻力之間的關系以及箭矢飛行軌道的早期探索，而對箭矢制作的具體技術規定，正是建立在這一科學的考察基礎之上的。

鐘、鼓、磬等樂器的制造

我國古代的樂器僅《詩經》中記載的就有29種之多。周時按樂器的不同材料分為金、石、木、土、革、絲、竹、匏八種樂器，史籍上稱為“八音”。編磬是我國獨有的樂器，編鐘的出現在世界各民族中也以我國為最早。春秋戰國時期，簫和笛已相當流行，弦樂器中除了琴和瑟以外，還有箏。人們已在音樂實踐中形成了七音和十二律的音階體系，對于弦線和鐘、鼓、磬等樂器的發音要素也作了可貴的物理探討。《考工記》的記述就是其中之一。

《考工記》不但記述當時盛行的鐘、鼓、磬等樂器的制作技術，而且還明確指出鐘聲的來源系由于鐘的振動所致，鐘聲的頻率高低、音品則與鐘的厚薄以及形狀、大小和合金成分有關。“薄厚之所震動，清濁之所由出，侈（鐘口大而中央小）弇（鐘口小而中央大）之所由興，有說，鐘已（太）厚則石（聲不易發），已薄則播（散），侈則柞（咋咋然之咋，聲大而易發出），弇則郁（聲郁滯而不易出），長甬（柄）則震（震動得厲害）”。而鐘、鼓不同的形狀，會給人帶來很不相同的聲音感覺。“大而短，則其聲疾而短聞”, “小而長，則其聲舒而遠聞”。這些從長期制作樂器的過程中總結出來的對聲學問題的定性描述，遠遠超出了為樂器規定某種尺寸等的技術規范的意義，它已經為人們較自覺地對鐘鼓的形狀或厚薄做適當調整，使之達到預想的要求，提供了理論上的依據。同樣，對磬，《考工記》也作了科學的總結，指出磬體的厚薄同發聲高低間的關系，并明確提出了調音的方法，“已上，則摩其旁，已下，則摩其端”。這就是說如果磬體太厚，發聲因而太高，就把磐石磨得薄一點；如果磬體發聲太低，就磨它的兩端，使磐體相對地變得短而厚。

1978年，考古工作者在湖北隨州發掘了約公元前433年的曾侯乙墓，出土了編鐘、編磐、鼓和瑟等八種樂器共124件。其中鐘65件，每一鐘在規定的兩個部位敲擊均能發出兩個有一定諧和關系的音，它們構成了一套齊備的可供旋宮轉調的十二個半音的系統。在鐘的隧部和右鼓部位大多分別標有該鐘所發音的音階名。鐘的口徑大小不等，厚薄各異，甬的長度殊別，這便是為賦予各鐘以不同的音而設計的；有的鐘口還留有經過摩擦的痕跡，說明為校準音階等的需要，它們又經過了仔細的加工調試。這些不但印證了而且超過了《考工記》的有關文字記載的科學內容，說明這一時期人們的造鐘技術和音律知識已達較高水平。

練絲、染色和皮革加工技術

有關練絲、染色和皮革加工技術，《考工記》均作了記述。當時的練絲法是把絲麻布帛放在楝木灰和蜃灰汁里浸漬，利用灰漬中的堿性溶液清除油垢和去掉絲麻上殘余的膠質，然后清洗脫水。白天利用陽光曝曬漂白，晚間浸于井水中，利用井水溶解絲膠。如此反復數次，即可完成這一工序。這是絲麻和絲麻織物染色前的預處理工藝，對于提高染色質量是至關重要的。當時的染色法有多次浸染的套色法，是把準備染色的絲麻毛紗或織物分幾次先后浸入溶有一種或多種不同色彩染料的容器內，從而得到某一顏色的不同深度的近似色或其他各種新的顏色。所謂“三入為纁，五入為緅，七入為緇”指的就是這種浸染法。纁為深紅色，是三次浸入紅色染料而成；若將它又放入黑色染料浸染二次，便為緅（帶紅光的淺黑色）；再多浸二次則為緇（深黑色）。這種方法雖然比較麻煩，但效果卻比較好，所以直到近代，我國的染色手工業猶多沿用。關于制革，《考工記》記載了皮革質量的鑒定方法，進而討論了得到色澤“茶白”、質地“柔而滑”，各部分緩急均勻、縫制工整的加工處理方法，反映了皮革加工技術的進步。

城市和宮室的規劃設計

城市規劃和宮殿建筑，到周代已具有相當的規模，規劃設計也已有一定準則。對此《考工記》作了初步的總結。所記的都城制度是“匠人營國，方九里，旁三門，國中九經九緯，經涂九軌，左祖右社，面朝后市”。現已挖掘的春秋戰國時期的城市遺址，如晉國侯馬、古晉城、燕下都、趙邯鄲的規劃方式與記載基本相同。《禮記》中記述的周代的五門——皋門、應門、路門、庫門、雉門，以及三朝——大朝、外朝、內寢制度，對后世的宮殿、寺院、廟宇、住宅的平面布局有很大影響。關于城市和宮殿的建筑，除《考工記》之外，在《禮記》中也有較完備的記述。1978年，在河北平山縣戰國時期中山王墓出土了一塊金銀錯兆域圖銅版，版面厘米94厘米×48厘米，是一幅為建筑中山王、后陵墓群而作的總體設計規劃平面圖。該圖約按1︰500的比例尺繪制，是迄今所看到的我國最早的一幅建筑組群設計規劃圖。

數學知識

《考工記》還涉及分數、角度和標準量器容積的計算等數學知識。在制車和制造箭矢中都用到分數的概念，它是從生產的實際需要中產生的。由于制車、磬等器具時，不同的部位要求有不同的角度，于是各自產生了衡量角度大小的一些單位，如矩=90°，宣=45°，=67°30′，柯=101°15′，磬折=151°52′30″（或=135°）等等。《考工記》還載有標準量器的尺寸，而在制造標準量器時，顯而易見都要應用計算的方法來確定其容積。這些都反映了當時實用數學發展的水平。

《考工記》中關于青銅冶煉的“六齊”的記載，已在上一章作了介紹，不再贅述。《考工記》較全面地反映了春秋以前及春秋時期手工業生產發展的狀況，對各項手工業技術，它既記述其然，又多探索其所以然，使我們清楚地看到了我國手工業技術早期總結和提高的真切情況以及生產的發展、技術的進步與科學理論的概括之間相輔相成的辯證關系。只有在階級社會出現之后，才使人們在長期生產活動中積累下來的經驗有可能被記錄下來，經過整理、系統化而成為經驗科學。《考工記》正是這樣一部著作。雖然古代科學一般沒有超出經驗科學的階段，但它對于理論科學的產生卻是必不可少的準備和條件。