燒造瓷器(《天工開物》)
化學我國五千多年前的仰韶文化時期已有彩陶,四千年前的龍山文化時期用快輪製黑陶。五千多年前的大汶口文化遺址中發現陶製的成組酒器,表明當時已有釀酒技術。河南鄭州二裏岡、安陽小屯及江西清江縣吳城村等地商代遺址中出土的青釉器,用高嶺土製坯,經1200℃高溫燒成,表麵施釉,胎質與釉的化學成分接近宋、明瓷器,已是原始青瓷器。瓷器是我國重要的發明之一。春秋戰國時,我國已能製造琉璃器物,出土有琉璃璧、琉璃珠等。秦代製陶技術水平高超,秦始皇陵東側俑坑曾大批出土身高1.8米左右的陶兵俑與和真馬體形相當的陶馬。公元前2世紀,我國已有煉丹術,其後約在八九世紀傳至阿拉伯,12世紀傳至歐洲。同一時代,《淮南萬畢術》中有用雄黃燃燒後的氣體殺蟲的記載,歐洲遲至1763年才製成含砷的殺蟲劑。同一書中,還有從硫化汞中提取汞的化學知識。西漢初期,已能用麻類纖維造紙。至105年,東漢蔡倫總結經驗,改進原料與技術,造出質量較好的紙。造紙為我國古代四大發明之一,12世紀傳至歐洲。漢代,已能用碎豆製作豆醬。東漢魏伯陽著成最早的煉丹術專著《周易參同契》,書中記載汞與硫的化合、“鉛丹”還原為鉛以及汞與鉛生成合金等化學反應。四世紀時,晉代葛洪《抱樸子》中記載了可逆反應等許多化學反應。宋人《諸家神品丹法》一書,載有唐以前人或唐人《伏火硫磺法》一條,其用硫黃、硝石、炭化後的皂角製造火藥的配方,是世界上關於火藥的最早記載,後人繼起研究,於13世紀傳至阿拉伯,不久傳至歐洲。火藥是我國人民的偉大發明,對世界文明產生重大影響。唐代出現名陶“唐三彩”,製瓷工業成為獨立的生產部門。1044年,北宋曾公亮主編的《武經總要》中,記載有軍事上不同用途的火藥的配方及工藝流程,當時朝廷在河南開封設有專門製造火藥的工場“火藥作”。北宋於開封並設有“猛火油作”,表明當時已冶煉石油,以供作戰之用。宋代製瓷有很大進步,瓷器工藝講究,並大量出口,江西景德鎮開始形成“瓷都”。我國製瓷技術10世紀傳至亞洲鄰國,15世紀傳至歐洲。南宋時,宋慈在《洗冤錄》記載的急救方中提到燒酒,可見前此中國已掌握含乙醇很多的蒸餾酒的釀造技術。1596年,明代李時珍的《本草綱目》記載了二百七十六種無機藥物的化學性質以及蒸餾、蒸發、升華、重結晶、沉澱等技術。1637年,明末宋應星在《天工開物》中將鉛、銅、汞、硫等化學元素看作是基本的物質,而把有關反應產生的物質看作是派生的物質,說明當時已有化學元素概念的萌芽。1652年左右,明末清初方以智在《物理小識》中記載了煉焦炭的方法。明代製瓷工藝進一步發展,由單色釉發展到多彩瓷,明清之際並出現結晶釉工藝。對於天然氣的利用,魏晉時已用於煮鹽。明代宋應星《天工開物》記述四川利用“火井”中的天然氣煮鹽,至清代,以自貢市為中心,號稱“鹽都”。中國古代化學涉及燃料、建築材料、陶瓷、冶煉、造紙、顏料油漆、食品、火藥、醫藥、煉丹術等各個方麵,曾經對世界文化作出過輝煌的貢獻。紙、瓷器、火藥是中國勞動人民的偉大創造,也是影響到世界人類文明進程的重要發明。
冶金我國冶金工藝始於新石器時代的晚期。在河北唐山大城山龍山文化遺址中曾發現紅銅製造的銅牌(距今約四千年以上),說明銅器手工業可能在龍山文化氏族中首先出現。在稍晚的甘肅武威娘娘台等地的齊家文化遺址中發現有單範鑄造和經過冷鍛的紅銅器,表明此時已能煉銅,其純度達百分之九十九點八以上,煉鐵(《天工開物》)
發現物有刀、錐、鑿、匕等工具及指環等裝飾品。古籍記載,至公元前21世紀時,夏禹命九牧收集銅,鑄成九鼎。至商代,青銅冶鑄已達成熟階段,近數十年中,曾在湖北黃陂出土大量商代中、前期的青銅器。安陽出土的司母戊大方鼎,鑄造工藝複雜,則是後期具代表性的大型青銅器。商周時期,鑄銅為統治階級所控製,所鑄多為禮器、用具與兵器。1960年在山西侯馬發現東周晉國鑄銅作坊,出土陶範三萬餘塊,可辨識器型的約一千餘件,其中禮器、用具、兵器外,工具範有钁和鏟等。戰國時期成書的《周禮·考工記》總結了商周以來青銅配料的經驗,分別敘述了六種不同比例的青銅的性能及用途。從商代始,已懂得采用“失蠟鑄法”,鍍錫、銅兵器刃部用鍛打後的隕鐵薄片,以及製造錫、鉛、金器。春秋以來,大件青銅器采用器身和附件分別鑄造,然後再以合金焊接成整體的工藝。同時,我國人民已掌握冶鐵技術。戰國初,已發明鑄鐵技術,比外國早一千八百年左右,河北興隆縣壽王墳曾出土大量戰國鐵範,其中有複合範和雙型腔及金屬型芯,當時已有較高的鑄造水平。戰國時,又發明用柔化退火製造可鍛鑄鐵,及使用多管鼓風技術,比歐洲約早兩千年左右,還掌握塊煉鐵固態滲碳製鋼和淬火技術,皆為世界冶金史上的重要成就。公元前2世紀,秦始皇設鐵官管理全國冶鐵事業。漢武帝進一步實行鹽鐵官營,據《漢書》記載,當時全國設鐵官四十九處,從事礦冶手工業者達十萬人以上。冶鐵遺址發掘表明,西漢時煉鐵豎爐有較大規模,有的豎爐高達四米左右。當時已使用煤煉鐵、用石灰石等為熔劑造渣脫硫,並采用破碎和篩選礦石的整粒技術,又出現早期的預熱鼓風設備,而歐洲一千多年後才有煉鐵豎爐,17世紀才用煤煉鐵。西漢時還發明低溫炒鋼爐、坩鍋爐和反射爐等煉鋼設備,煉出質量較高的鋼,有的鋼在雜質含量、組織均勻等方麵已接近現代優質鋼水平。東漢時,澆鑄陶範的製作更加精細合理,反映殼型鑄造工藝已達較高水平。公元前2世紀,發明“膽水浸銅法”。三國時,已能冶煉白銅(銅鎳合金)、黃銅(銅鋅合金),製造器物。北魏窖藏鐵器出土漢魏至北魏時的鑄件表明,其中有低矽灰口鐵、鑄鐵脫碳鋼等成品。南北朝時廣泛應用灌鋼技術,在近代煉鋼法發明前,是一項先進的煉鋼技術,為我國勞動人民的傑出創造。北宋時,青堂羌族人民具備冷鍛加工硬化鍛造鐵甲的先進技術,雖強弩射之不能入。宋初,“膽水浸銅法”大量用於生產,張潛編成《浸銅要略》,當時年產量達180萬斤左右,是世界上最早的濕法冶金技術。宋代礦冶業發展很大,元豐元年(1078),年產鐵約550萬斤,產銅約1460萬斤。宋代趙希鵠《洞天清祿集》中記載了我國古代勞動人民很早就發明的鑄造銅器的蠟模造型法,即現代精密鑄造中廣泛采用的“失蠟鑄法”,這一發明是我國人民對鑄造技術的重要貢獻。由於高水準的鑄造工藝和發達的鑄造業,才保證了宋代許多大型精密儀器,如“水運儀象台”的創製成功。公元15世紀,明代中葉,我國已大量生產金屬鋅,宋應星《天工開物·五金》中有冶煉“倭鉛”(即鋅)方法的記載,歐洲至18世紀才開始冶煉鋅。同一書中,還記載了我國古代冶煉生鐵、熟鐵(低碳鋼)的連續生產工藝及鋼鐵熱處理工藝、固體滲碳工藝等。我國冶金工藝起源早,曆史悠久,在多方麵都曾在技術上居於當時世界上的最前列,先民的發明創造充分證明了中華民族非凡的創造力。
建築在距今六千年前,我國新石器時代仰韶文化早期的西安半坡遺址中,已有半地下室和地麵木架建築兩類房屋,外形呈圓形和方形。有的室內鋪有地板,堂室之間打有隔牆,說明當時已具有空間組織的觀念。其他仰韶文化遺址的住房,土牆有的經過火燒硬化處理,起到類似牆石的作用。較晚的齊家文化遺址,許多房屋地麵鋪有白灰層,具有三合土的加固防潮的性能。六七千年前,南方木結構建築技術已具相當水平。浙江河姆渡遺址中,木構件已帶有榫卯,有方、圓形及帶梢孔的各式公母榫頭。廣東曲江石峽距今四千多年的墓葬中,曾發現大小成套七種型式的石锛和石鑿,皆為當時有專門用途的木工工具。河北槁城台西村商代遺址中,發現過三十二齒的銅鋸。至春秋末,公輸班為當時最著名的木工工匠,他曾改進鋸齒形狀,傳說發明過刨和墨鬥等工具,曾營造許多精巧的建築物和軍事用的攻城器械,後世人將他尊為木工的祖師。西周至戰國時期,我國陸續產生瓦片、鋪地的平磚、空心磚、排水的陶製管道等建築材料品種。我國仰韶文化遺址中有許多很大的村落,如鹹陽市尹家村遺址有一百三十萬平方米,此當為後來城市建設的萌芽。傳說“鯀作城邑”,推測夏代開始已有城邑。今河南偃師二裏頭遺址東西長約2公裏,南北近1.5公裏,內有宮殿基址兩組,考古認為可能是夏代建築遺址,建築由堂、廡、門、庭組成,此地原為夏代一重要都邑。或認為是商代早期城邑。至商代,統治者多次遷都,都邑不僅規模較大,且有一定的整體布局。鄭州西郊發現的商城遺址,周長近7公裏,城內有大麵積建築(宮室、住宅)遺址,城外分布有冶鑄青銅及骨器製造的手工業作坊,井井有條,不相混雜。西周時,以周公營洛邑為代表,建造了周天子實行政治、軍事統治的一係列大小城市。規定諸侯的大城不超過王都大小的三分之一,中等的五分之一,小的九分之一。城牆高度、道路寬度及各種重要建築物都必須按等級建造,不得僭越。隨著奴隸製的崩潰,春秋戰國時期出現了一個城市建設的高潮,如吳都闔閭城、趙都邯鄲、齊都臨淄、楚都鄢郢、魏都大梁等,都是諸侯的據點,也是工商業大城市。秦代統一以後,集中全國人力與六國技術成就,在鹹陽修築都城、宮殿、陵墓,著名的阿房宮、驪山陵,至今遺址猶存。秦始皇為防禦匈奴,擴建原有秦、燕、趙長城,聯成長3000餘公裏的防禦線,西起臨洮,東至遼寧遂城,以後曆經各朝修建,成為古代世界上最偉大的工程之一。始皇時,又大修馳道,東起山東半島,西至甘肅臨洮,北抵遼東,南達湖北一帶,主線路寬五十步,道旁植樹,工程浩大,是古代築路史上的傑出成就。秦以前已有磚,始皇陵東側俑坑中有磚牆。至漢代,建築中廣泛使用磚,木結構建築技術漸趨成熟,已出現多種拱頂結構和高達四五層的樓房。晉代和南北朝時期,統治者宣揚佛教,建造大量寺、塔、石窟等,高約40米的河南登封縣北魏嵩嶽寺磚塔至今巍然屹立,保存完好,顯示了當時高超的建築水平。隋唐時期,興建了規模巨大的長安城,城周長35.5公裏,城市規劃整齊,氣勢宏偉,最寬的大街寬達150米,幹道亦在30米以上,住居民120餘萬人。唐代木構建築技術有新的進展,在大型建築上取得很大成就,西安唐大明宮麟德殿遺址表明,其建築麵積達八千多平方米,是已知的我國古代最大的單棟建築。自戰國中期開始出現的鬥拱技術,至唐代已相當複雜華麗,成為我國古建築中很有特色的結構。隋代工匠李春於大業年間主持設計建造了著名的趙州安濟橋,橋長50.82米,寬9.6米,淨跨37.37米,所采用敞肩結構為世界橋梁工程的首創,曆經地震的考驗,一直保存至今,是古代橋梁工程的傑出成就。北宋木工喻皓,於公元989年,主持設計建造高11層的汴京開寶寺木塔,因其地常刮西北風,他將塔身修成略向西北傾斜以增強塔身的抗風能力,是建築史上高層建築的一項創造,他總結前人及自身的經驗寫成《木經》三卷。公元11世紀初,我國台州(今浙江臨海縣)用陶筒引泉水入城,供州民飲用,類似自來水的設施,是城市建設的重要進展。1033年,北宋在青州(今山東益都市)建成用木梁交疊而成的拱橋,名“虹橋”,其疊梁結構,為我國古代建築工程技術的卓越成就。1056年,遼朝建成山西應縣佛宮寺木塔,高67米,內部采用斜撐和支柱相結合的結構方式,曆經數次地震而至今完好,木塔上共有不同型式的鬥拱五十多種。1059年,北宋蔡襄在泉州主持建成長360丈的大石橋“萬安橋”。建橋時用蠣房膠固橋基,首創“筏形基礎”,為古代建橋工程中重要發明。1169年開始在潮州海陽縣興建的廣濟橋,是世界上第一座開關活動式大石橋。1103年,北宋李誡編著的《營造法式》刻成,其內容包括土木工程技術、建築設計和規範、估工算料的規定等,總結曆代經驗,是我國和世界建築史上的寶貴文獻。明代中葉的《營造正式》(又名《魯班經》)總結了古代南方民間建築的豐富經驗,在民間廣泛流傳,有很大影響。明代對元大都加以擴充和改建,建成宏偉的首都北京城。北京規劃嚴整,街道平直,建築群重點突出,主次分明。城內有較完善的磚築下水道係統。華麗的宮殿與巨大的建築群充分體現了我國古代勞動人民在建築技術和建築藝術上的創造性。自1564年始,西藏人民重建拉薩布達拉宮,曆經五十多年。宮殿依山而築,自腰至頂高達13層,巍峨磅礴,內部結構複雜,凝聚了藏族人民的智慧與勞動。清初,工匠出身的雷發達及其子孫七代,先後主持了北京圓明園、頤和園、玉泉山、香山、北海和中南海等處的規劃設計,為我國古代建築作出了出色貢獻,被稱為“樣式雷”。他曾製成可以揭開房頂觀察內部結構的建築模型,為我國以活動模型進行設計之始。此外,古代象征王權和用於祭祀、教育的“明堂”、“辟雍”,唐武則天時所建者曾高達294尺(約88.2米);明、清皇帝用於祭天的天壇;明代皇帝的陵墓十三陵,清代關外四陵及東、西陵;清承德行宮避暑山莊與外八廟;自宋以來眾多精致秀麗的江南園林;各地形式多樣的民居建築;別具一格的新疆維吾爾族建築等,也是我國古代建築史上有代表性的成就。我國古代建築曆史悠久,具有多方麵的創造發明和高超的技術水平,曾產生眾多傑出的匠師,至今仍有大量風格形式各異的古建築精品傳留於世。傳統的中國古建築在世界建築史上占有重要地位,是一個獨特的學派和體係。參見“建築園林”類各條。
機械製造我國古代傳說,夏代大禹治水,陸行乘車,泥行乘橇,又一傳說謂商湯的祖先相土發明馬車,另一祖先王亥用牛車載運貨物。可見商代以前已有車用來代步或運貨。考古發掘證明,河南安陽等地有出土的商代戰車,陝西、山東、北京等地區有出土的西周戰車,說明從商代起,指南車(複原圖)
已使用馬車作戰和運輸。商周的車獨轅雙輪,輪直徑較大,有輻條十八至四十根。春秋戰國時期,車軌寬逐漸縮小,輻條數增加,轅的長度變短,駕車馬匹多為兩匹或四匹,已出現高架車與巢車等新型車輛。《周禮·考工記》中有輪人為輪、輪人為蓋、輿人為車、輈人為輈四節,又對獨輈馬車(即小車,又名輕車、戎車)、直轅牛車(即大車)的構造和性能作了介紹,這一部分是世界上第一部評述木車設計構造的文獻。由於諸侯各國爭雄稱霸,幹戈不息,攻伐征討對戰車的需求與日俱增,青銅工具的出現改進了木工工藝,因而戰車的製造工藝達到高峰。《考工記》的記述,表明當時不僅對車與車輪的力學原理有較深的認識,而且對零件提出具體的性能要求和質量檢驗標準。秦始皇陵東側發掘的兵馬俑坑中,有木製戰車十一輛,均係四馬駕駛,型式不一。漢代,騎兵代替戰車,當時用於交通、遊樂乘坐的有安車、軺車、駢車、輜車,大多雙轅(曲轅或直轅)。漢代至唐,統治階級所用除馬車外,尚有牛車。漢代已有一人推的獨輪車,見於畫像磚及石刻浮雕,當時或稱為“轆車”(也作鹿車)。三國時諸葛亮曾對轆車加以改進,以適應崎嶇的蜀道。北宋時始有“獨輪車”的名稱,外形結構多樣,因地製宜。南北朝以後,產生大型車輛,使載重量增加,當時有裝二十個車輪的大型運輸車以及駕有十二頭牛的大車;又出現磨車,將石磨放在車上,行十裏磨麵十斛。五代時出現三輪車。明代,為運輸建築材料,曾設計製造八輪車,又有裝貨的高架四輪大車,用馬騾八至十二匹,載重五十石。西漢時,我國已有科學家製造出用複雜齒輪傳動的記裏鼓車,三國時代曹魏科學家馬鈞試製成功古已失傳的指南車,後多次失傳、再造,《宋史·輿服誌》詳細記載了它們的內部齒輪構造,今有王振鐸複原製作的模型。這兩種車出現於封建社會前期,反映了我國兩千年前機械工程技術的高度水平。我國古代耕作用耒耜,漢武帝時,趙過發明同時能播種三行的三腳耬,將開溝、下種、覆土三道工序連在一起由同一機械一次完成,是我國古代農業機械方麵的重大發明之一。東漢時發明用人力、畜力、風力和水力作動力的龍骨水車,在全國廣泛使用,為我國最著名的農業灌溉機械之一。西漢末,發明了用水力舂米的水碓和磨麵的水磨,後來又改進為連機碓和水轉連機磨,效率更高。唐代,張遂、梁令纘造水動天象儀“渾天銅儀”,宋代,蘇頌造“水運儀象台”,都是機械製造上的卓越成就。元代,郭守敬發明滾柱軸承,歐洲到15世紀才有類似設計;王禎《農書》中記載有用水力推動的“水轉大紡車”,歐洲到十八世紀才有類似機械。明代,鹽井的鑽鑿設備的主要構造與工作原理已同近代頓鑽相似,卡鑽事故的處理技術和器具與近代處理同類問題的器具的結構和工作原理也相一致。1840年左右,我國筒井鑽鑿深度已超過一千米,四川地區天然氣的開發與利用已達到相當大的規模。1626年,明代王徵編成《新製諸器圖說》,是我國第一部較有條理的機械工程專著,他還譯述了介紹歐洲器械的《遠西奇器圖說》。其他,如公元8世紀,唐代李皋主持建造的不用帆槳而用輪子撥水前進的戰船“車船”,結構簡單堅固,航行迅速;唐代用於切削製造加工金銀器物用的金屬切削車床,也都是中國古代勞動人民在機械工程技術上的重大成就。
造船與航運我國大約在七千年前已發明獨木舟、篙及船槳,即《周易·係辭》所說“刳木為舟,剡木為揖。”今浙江餘姚河姆渡新石器時代遺址中,有木槳出土,說明當時獨木舟是水上的重要交通工具。川、閩、贛、黔、桂等地發現的兩三千年前的船型棺葬具共二十餘隻,形製與獨木舟相像,可反映早期獨木舟的形製與製造技術。木板船大約出現於三千多年前的殷商早期,有多種形製,在甲骨文中,字形作“”,糟運海船(《天工開物》)
由獨木舟發展而來,最簡單者為三板船。此時已懂得用帆,木板船進而為木帆船。西漢時,由舵槳逐步演變成自動控製航向的舵,東漢墓中發現的陶製船模上即設有舵。至12世紀末,歐洲經由阿拉伯人引進中國的船上的尾舵,比我國約晚一千年以上。我國勞動人民根據不同的水域和航行要求,創製了多種的舵,有升降舵、平衡舵等。至遲在宋代,我國內河船上已廣泛使用平衡舵,歐洲至18世紀末才開始采用。平衡舵至今仍是降低轉舵力矩的普遍有效的措施。金屬錨的使用大約在六朝以前,南朝梁顧野王《玉篇》中始見“錨”字。舵與錨是我國人民在船用設備上的重要發明創造。櫓的擺動類似魚尾的搖動,傳說魯班削木為櫓,東漢劉熙《釋名》一書中已有“櫓”字。近代船舶的螺旋槳,實際上是櫓進一步發展的結果。至東漢時,帆已是船上常備的推進工具。至公元10—13世紀的宋代,我國木帆船“八麵駛風”的技術已臻成熟,徐兢《宣和奉使高麗圖經》記載當時海船上桅高十丈,風正時張布帆五十幅,桅杆之顛,更有小帆十幅,風息時用之,形式多樣,有很高的效能。春秋戰國時,吳國造戰船有名,主要有艅艎、三翼等,用於戰爭。越、楚、齊亦善造船。秦、漢時是造船史上第一次高峰。秦始皇曾乘海船巡遊,並派徐福率船隊入海求仙,傳說徐福後來到達日本。今廣州發現有規模巨大的秦代造船工場,據考所造船隻約寬6—8米,長30米,載重約50—60噸。此外,在陝、川、皖、浙、閩等地也有專門的造船工場。漢代造船業發達,所造客船、貨船、戰船數量巨大,類型繁多,航運貿易遍於三江五湖。樓船的建造,標誌著造船技術的發達。先秦產生的舫船,至晉到達鼎盛時期,用於遊覽、載運、作戰,唐以後漸消失。自春秋戰國至清代,內河或海上運糧則使用漕船,明代時有一種前後兩截接成的“對漕船”,最大者可載重150噸,小的可載30—50噸,遇河道狹窄或擱淺時可一分為二,分段移動,裝卸時可兩截拆開同時進行,實為今天“分節駁”的始祖。公元五世紀時,南齊祖衝之曾創製日行百餘裏的“千裏船”,可能是一種車船。至唐德宗時,李皋創造車輪戰船,用人力踏轉輪,由輪上槳葉撥水前進。至南宋時,李綱曾在長沙試造。楊麼起義時得到進一步發展,船行如飛,進退自如,其大型的裝有二十四個車輪,以一百餘人踩踏,是一種半機械裝置的先進戰船。其後虞允文在采石磯即用此種車船,反擊南侵的女真軍,取得勝利。歐洲車船至16世紀才出現,晚於我國唐代李皋約八百年。宋代海船的海外航行,已越過南洋到達波斯灣,當時已有指南針導航。今福建泉州灣發現的宋代海船,複原總長為35米,寬約10米,排水量在400噸上下,載重量200噸以上,可載貨幾千石。15世紀,明初永樂年間,鄭和奉命率大型船隊七下西洋,遠航至東南亞、南亞、西南亞、非洲東北部一帶。據載,其所用船由南京、浙、贛、湖廣等地建造,每次船隊大約由一百多艘大小“寶船”組成,其中大型“寶船”在四十至六十艘左右,出航人數約在兩萬七千人以上,包括將士、船師、水手、工匠、醫官、翻譯及其他辦事人員,船上並裝載大量食物、淡水、生活必需品、交易貨物及贈送禮品等。鞏珍《西洋番國誌》記載,大型寶船上的篷帆與錨,“非二三百人莫能舉動”。在南京出土的寶船舵杆長達11.07米,舵的升降要靠絞車來操縱升降。由於巨大而優良的船舶和高超的航行技術,才完成了世界航運史上空前的遠航壯舉。此後,明政權實行海禁與鎖國政策,我國居於世界領先地位的造船與航海事業很快一落千丈。清代繼承明代海禁政策,造船業日益衰微,遠遠落後於世界潮流,直至近幾十年才有突飛猛進的發展。
紡織據考古證明,我國紡織起源極早,約在五萬年以前,山頂洞人已用針眼狹小、針尖較銳利的骨針縫製獸皮衣,以禦寒風雨雪。新石器時代的彩陶器上,有穿長袍束腰帶戴尖頂帽的人像,可見當時已能用葛、麻纖維用手搓拈後編織成衣服。此後產生了原始紡織工具“紡專”,也稱紡輪,即用陶質或石質製作的專盤將植物纖維紡成線。江蘇吳縣草鞋山曾發現五六千年前的葛布殘片。至浙江吳興錢山漾遺址發現的四千六百年前的平紋苧麻布,細密程度已類似現代的龍頭細布。周代時,設有“掌葛”與“典枲”的官吏專管葛與麻的事務。周天子用於做冕的細麻布,其經線之密可與今之府綢媲美。西漢時,四川所產麻織品“蜀布”已遠銷印度及中亞、西亞一帶。我國為家蠶發源地,最早織造絲綢,大約於四千七百多年前已經開始,錢山漾遺址中有絲帶、絲線、絹片等遺物。商代已能織提花的綺。至周代,品種質量更有提高。春秋戰國時,齊紈、魯縞都是著名的絲織品,行銷各國。漢代絲織品愈精美,長沙馬王堆漢墓出土之素紗單衣,薄如蟬翼,重不足一兩。此外還有花紋色彩絢麗多彩的錦、綺等。唐代,絲織品中比較特殊的有繚綾、輕容等薄質產品以及宣州貢品絲織紅線毯。宋代出現的有江浙一帶的貢羅,潤州與常州產的雲紋羅,以及紵絲(後來改稱為緞)、緙絲等。我國在商代中期以前,已有用木棉纖維織成的棉布,南方少數民族很早就從事木棉織品生產,雲南“百疊花布”在東漢時已傳入中原,今新疆地區,東漢時已有藍白印花棉布,吐魯番盆地(古代高昌地區)在5世紀時已種植棉花。北宋時,長江南北大量種植草本棉花。元代鬆江黃道婆改革棉紡織機具,推廣先進棉紡織技術,使我國江南棉紡提高到一個新的水平。毛紡織也起源於新石器時期,周代,貴族穿細羊毛織物製的毳衣,平民穿粗毛紡織的褐衣。漢代至晉,新疆地區出產各種顏色毛紗製成的斑斕多彩的斑罽、毛羅、褐以及彩色地毯,圖案設計具有獨特的民族風格。至元代,毛毯生產規模更大,品種更多。明、清時,不僅銷到阿富汗、印度等地,並開始向西歐出口。中國的紡織機械,漢代時已出現手搖紡車,新石器時代出現原始織布用具,秦漢時期,廣泛使用臥織機織造布帛,采用腳踏板裝置,而歐洲至公元六世紀才有腳踏織機。商代已有提花織機,至西漢時,用複雜的提花機織造錦、綾,三國時魏國馬鈞,曾改造織綾的舊提花機,使花型變化多端,生產效率有很大提高。英國李約瑟認為西方提花機係由中國傳去,使用時間晚於中國四百年。紡車,在晉代時,由三錠腳踏紡車發展出一種有三十多個錠子的紡麻大紡車,采用繩弦集體傳動方式帶動錠子,元代時,“中原麻苧之鄉皆用之”。宋、元時,又有利用水力的水轉大紡車,王禎在《農書》中曾詳盡記述並繪有圖樣。由於諸多複雜的原因,以及元明以後麻織品為棉布所取代,水轉大紡車未能獲得質的飛躍。
園藝我國在六千年前的新石器時代開始培植蔬菜,至周代已很發達,春秋戰國時成為專業。中國農村普遍生產瓜果蔬菜,皇家則有專用菜園,以供食用,自古具有精耕細作的傳統。我國蔬菜品種豐富,大約有160種,常見者約百種,原產中國和由國外引入者各一半。《詩經》記載的有瓜、瓠、韭、葵、葑、荷、芹、薇、等。北魏賈思勰《齊民要術》記載的黃河流域的蔬菜有瓜、冬瓜、越瓜、胡瓜、茄子、葵、蔓青(葑)、蘆菔、蔥、韭、芥菜、胡荽、苜蓿等三十一種。除馴化培育外,我國很早就不斷引進外來蔬菜,改變其習性,創造出新的優良的類型與品種,如黃瓜、茄子、辣椒、菠菜,萵苣、扁豆、刀豆、菜豆、西紅柿等。我國曆代勞動人民為在一年中均衡供應新鮮蔬菜,爭取多收早獲,創造了保護地栽培、軟化栽培、假植栽培等多種形式,如風障、陽畦、溫室等技術,至今仍在沿用。我國是世界上三個最早和最大的果樹原產地之一。自古以來,華北產桃、李、杏、梨、柿,栗、棗、柰、山楂、櫻桃等,長江流域以南產柑橘、橙、柚、龍眼、荔枝、枇杷等。自漢代通西域始,桃、梨、杏傳入印度、伊朗等國,其後又傳入歐洲;葡萄、石榴,核桃則由西域傳入中國。15世紀時,中國的甜橙由葡萄牙人引種到歐洲,19世紀後半葉,中國的柿子傳入歐洲。為了培育出高質量的果品,我國人民很早就掌握果樹嫁接原理,發明嫁接法,即所謂“移花接木”之術。在一千五百年前北魏賈思勰的《齊民要術》中已作了總結。唐宋以後,應用更為普遍,並進一步推廣到其他花木,使果樹及花木發生變化,愈加豐富多彩。為了推廣種植,又發明壓條法和插枝法。如楊柳即用插枝法栽種新樹。我國又是茶樹的原產地,自西漢時巴蜀間開始栽培,至唐代遍及南方各地。花卉的栽培,曆史悠久,《詩經》、《楚辭》所述,多為野生。至漢代帝王上林苑有池館之設,遂多培蒔;晉代潘嶽、陶潛皆措意花木栽培,唐人好牡丹,成為風氣,富人亭榭,隱者幽居,莫不羅致奇花異卉;至宋代尤為發達,貴賤皆好養花,徽宗於汴京建艮嶽,分區栽種花木,已具植物園之雛形,其時洛陽名園眾盛,牡丹之名甲天下,揚州芍藥聞名全國。明清而下,愈益豐富繁盛,因而為今天留下極多之奇葩異卉品種,美化了曆代人民的生活。自宋代始,為花草竹樹所作譜及論園藝之書不下數百種。其最著者如戴凱之《竹譜》、陳翥《桐譜》、陸羽《茶經》、蔡襄《荔枝譜》、歐陽修《洛陽牡丹記》、王觀《揚州芍藥譜》、劉蒙《菊譜》、王貴學《蘭譜》、樸靜子《茶花譜》、餘鵬年《曹州牡丹譜》、範成大《範村梅譜》、陳景沂《全芳備祖》、清改編《廣群芳譜》、陳淏子《花鏡》等。我國在園藝方麵作出了卓越的貢獻,為世界人民提供了經過曆代辛勤培育形成的豐富而優秀的蔬菜、果木、花卉品種。
養蠶我國是最早養蠶、栽桑、織絲的國家。古代有黃帝妻子嫘祖發明養蠶繅絲的傳說。在浙江吳興錢山漾新石器時代遺址中,發現有盛在竹籃中的絹片、絲帶、絲線等,說明約四千年前,已有蠶桑絲織生產。殷周時期,蠶桑生產有很大發展,殷墓中的玉蠶和青銅器上的蠶形裝飾,說明蠶在人們心目中的地位。殷商甲骨文中有關於祭祀蠶神的記載。養蠶
記載夏末殷初農業氣象物候的《夏小正》謂“三月……攝桑……妾子始蠶。”至周代,南方北方廣大地區皆栽桑養蠶,絲綢為統治階級衣著的主要原料,《詩經·豳風·七月》有婦女采桑勞動情景的生動描繪,《左傳》、《儀禮》等古籍中有關於蠶室及養蠶器具蠶架、蠶箔的記述,此時養蠶技術已達成熟。漢代《氾勝之書》及北魏賈思勰《齊民要術》,對推廣地桑(魯桑)及桑樹整修技術有具體的記述,為我國古代人民提高桑葉產量和葉質經驗的總結。早在兩千多年前,人們已知道用清水“浴蠶”,保護蠶種,後更以朱砂溶液、鹽水、石灰水以及其他藥物溶液來消毒卵麵,去除病菌,如微粒子病原蟲和膿病毒等。在公元六世紀以前,人們已開始注意蠶種的選擇,至宋末,選種已包括選蠶、選繭、選蛾、選卵四項。通過層層嚴格選種,淘汰有病或體質虛弱的蠶種,以提高第二代蠶的體質和對疾病的抵抗力,與19世紀法國微生物學家巴斯德通過嚴格選種以切斷微粒子病原蟲的胚胎傳染途徑的主張基本一致。在長期養蠶生產中,我國蠶農積累了豐富的防治蠶病的經驗,包括修整和打掃蠶室蠶具、為蠶室蠶具消毒、藥物添食、淘汰隔離病蠶等內容。宋元以後,形成了各種不同類型的品種,有的一年裏能連續不斷孵化幾代,並且利用雜交培養出“嘉種”。此外,自公元前40年,我國山東蓬萊、掖縣一帶人民即已采收野生柞蠶繭,製作絲綿,至明代,山東蠶農已掌握成熟的放養柞蠶的技術與方法。清代,又傳到遼東、河南、陝西、雲南、貴州等地。我國蠶種和養蠶方法,於公元前11世紀的西周傳入朝鮮,秦代時傳入日本。漢武帝時,我國絲綢經西域傳到中亞、西亞,直至羅馬。公元7世紀,養蠶法傳到阿拉伯與埃及,10世紀傳入西班牙,11世紀傳入意大利,15世紀蠶種與桑種被帶到法國,繼又傳入英國。我國古代論述蠶桑的著作有已失傳的《蠶法》、《蠶書》、《種樹藏果相蠶》等漢代著作,後世所著有《秦觀蠶書》、《豳風廣義》、《廣蠶桑說》、《蠶桑輯要》、《野蠶錄》、《樗繭譜》等。養蠶是我國人民對世界文明的卓越貢獻。
珠算我國古代重要計算方法。從有文字記載始,我國就遵循十進位計數法,算籌計算的方法稱為籌算,完成於春秋戰國時,使用時期長達一千七百年以上。珠算即運用裝有算珠的珠算盤進行運算,它由籌算發展而來。“珠算”一詞,始次出現於東漢徐嶽的《數術記遺》此書所記算具十三種,用珠的有太一算、兩儀算、三才算、九宮算、珠算五種。珠算,據北周學者甄鸞注釋,每位有五顆可移動的珠,上麵一顆相當於五個單位,下麵四顆,每顆相當於一個單位,已具備現代算盤的雛形,是後世珠算盤的萌芽,也是世界上有關珠算的最早記載,然據數學史家考證,《數術記遺》實為甄鸞(約570年前後)偽托和自注,因而簡易珠算盤的出現可定為六世紀中葉,英國李約瑟《中國科學技術史》數學卷附有其複原圖。中唐以後,由於農業、手工業商業及對外貿易的發展,出現大量簡化籌算算法的計算歌訣,至北宋時期,珠算乃獲得普遍的應用。明代數學家程大位《直指算法統宗》(1592年)記載,自元豐元年至紹興三十二年(1078—1162),共出現《盤珠集》、《走盤集》、《通微集》、《通杭集》四部與珠算有關的著作,惜全部散佚不傳。此後,金末學者劉因有五言絕句《算盤》詩一首,元末陶宗儀《輟耕錄》中也有“算盤珠”,“撥之則動”之語,皆可見宋、元時期是我國珠算術十分流行的時期。15世紀中葉的《魯班木經》中有製造珠算盤的規格,16世紀柯尚遷《數學道軌》中有“初定算盤圖式”,其十三檔珠算盤的樣式,與今製完全相同。有關珠算術的口訣見載於明吳敬《九章算法比類大全》、王文素《算學寶鑒》、徐心魯《盤珠算法》。程大位《直指算法統宗》成書於萬曆二十年(1592),十七卷,內收數學應用問題五百九十五個,全用珠算術進行運算,為珠算術方麵重要著作。一般算盤為十檔至十五檔,明末有人製造長達八十一檔的算盤,專為開方之用。大約在公元1338—1401年間,我國珠算盤與珠算口訣傳入日本,先後並傳至亞洲其他國家。日本保存的文安元子年(1444)的古珠算盤,其型製與我國一樣。珠算術至今仍在我國和國外的計算中普遍使用,繼續發揮其方便、快捷的優越性。在一般的四則運算中,其速度可與電子計算器媲美,它是我國人民天才的發明創造。