汉代手工业技术的发展

（作者简介：白寿彝（1909—2000），史学家、教育家、社会活动家，《光明日报》的创办者之一。著有《中国通史》、《史学概论》、《中国史学史》、《中国交通史》等书。）

一、手工业技术

１、造船和造纸手工业

以造船手工业来说，属于官府者，《汉书・百官公卿表》中缺载其主管机构及官名，但京兆尹有“船司空县”，颜师古注曰：“本主船之官，遂以为县。”以此言之，秦或汉初本有船司空一官。又同书水衡都尉属官有“辑濯令丞”，师古曰：“辑濯，船官，为檝櫂之假借。”《汉书・地理志》载庐江郡有楼船官，显然是郡国主管造船的官吏。从当时用船从事水战的需要量以及江南民间水上交通的需要来看，官府和民间的造船业应当都是存在的。从吴王刘濞能造“一船之载，当中间数十辆车”的大船和公孙述能“造十层赤楼帛兰船”等情况看，造船业的分工应当是很细致的。特别是长沙汉墓中出土的木船模型，前后有三舱，有桨十六支，后有舵，广州出土的木船一件，船上建重楼，桨十橹一。如无发达的民间造船业为基础，官府也无法造出这种大船来。可惜史料缺载，无以知当时民间造船业之详情。造纸手工业的出现，是汉代历史上的大事。我国史学界公认：“纸是中国人民最伟大的发明之一。它的发明对人类文化传播与推动所起的作用是不可计量的。在中国，有了纸，才有印刷术的发明；有了纸，才能大量地抄书藏书印书，书籍才能流通，文化才能传播；有了纸，在世界艺术史上大放异彩的中国绘画才能得到蓬蓬勃勃的发展。纸对世界文化的贡献也是同样大。传到欧洲就助成了世界历史上有名的文艺复兴和宗教改革，促进了社。”事实正是这样，这些话一点也不夸张。

西汉史籍缺载关于造纸的主管部门和官吏，但西汉时确已有纸的生产。《汉书・游侠・原涉传》，谓他在武帝时曾“削牍为疏”，可见这时尚无纸的使用。但《汉书・外戚・孝成赵皇后传》云：“时儿生日。后三日，客复持诏记，封如前予（籍）武，中有封小绿箧，记曰：‘告武以箧中物书予狱中妇人，武自临饮之。’武发箧中有裹药二枚，赫蹏书曰：‘告伟能，努力饮此药，不可复入，女自知之。’伟能即宫。”颜师古注引孟康曰：“蹏，犹地也，梁纸素令赤书而书之，若今黄纸也。”又引应劭曰：“赫蹏，薄小纸也。”由此可见，西汉后期，确已有纸使用。

东汉前期，已有纸写经、传者。《后汉书・贾逵传》云：章帝时，“逵自选《公羊》严、颜诸生高才者二十人，教以《左氏》与简纸经传各一通。”李贤注曰：“竹简及纸也。”所谓“简纸经传各一通”，即简写经传与纸写经传各一通。可见和帝之前，已有用纸写经传者。又《后汉书・和熹邓皇后传》云：永元十四年（公元102年），“至冬，立为皇后。……是时，方国贡献，竞求珍丽之物，自后即位，悉令禁绝，岁时但供纸墨而已。”此事发生在蔡伦于和帝元兴元年（公元105年）奏上其新的造纸术以前三年，更见蔡伦之前早已有以纸充贡献之物者。近人劳榦在其《论中国造纸术之原始》一文中，说他于1942年秋天，曾在额济纳河流域的烽燧台下，在已掘中，发现了一张汉代的纸，尚可见三十余字，且此旧坑曾出土和帝永元五年（公元93年）及七年的兵器簿，还出土了一枚永元十年的木简。此纸出土的位置，在永元十年木简之下，表明它埋入地下的时间应在永元十年之前。由此可见，在元兴元年蔡伦发明造纸术之前已有纸的使用了。1958年5月，在西安市郊灞桥的一座西汉墓中出土一叠大小不等的古纸片，共有八十八片。据鉴定，是用大麻的韦及树纤维制作的植物纤维纸。又1973年至1974年，在内蒙居延汉代遗址中，也发现了麻质纤维纸。可见，蔡伦之前确已有植物纤维纸，蔡伦只是改进了造纸术而已。

到了东汉，官府造纸手工业正式规范化了，由少府属官尚方令主其事。《北堂书钞》卷一○四引《东观汉记》曰：“蔡伦典作尚方作纸。”又《太平御览》卷六○五云：“黄门蔡伦，典作尚方作纸，所谓蔡伦纸也。”《后汉书・宦者・蔡伦传》云：“永元九年（公元97年）监作秘剑及诸器械，莫不精工坚密，为后世法。自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸。缣贵而简重，并不便于人，伦乃造意，用树肤麻头及敝布、鱼网以为纸。元兴元年（公元105年）奏上之。帝善其能，自是莫不从用焉，故天下咸称蔡侯纸。”李贤注引《湘州记》曰：“耒阳县北有汉黄门蔡伦宅，宅西有一石臼，云是伦舂纸臼也。”《后汉书补注续》云：“汉人能为纸者蔡伦之外，又有左伯。伯字子邕，东莱人。汉兴，用纸代简。至和帝时，蔡伦又为之，而子邕尤得其妙。故萧子良答王僧虔书云：‘子邕之纸，妍妙辉光。’”

由上可见，早在西汉后期和东汉前期，确已有纸的使用。不过这时的纸，多丝、絮参用造成。大抵这段时期，各地都在改进造纸的技术。故东汉和帝时前后，蔡伦、左伯同工造纸之术。他们的作法，显系总结大量民间造纸之法而成，并实现了从丝、絮参用造纸别用树皮、麻头、破布、鱼网等植物纤维造纸的飞跃。从此以后，用纸日多，如《北堂书钞》卷一○四引马融《与窦伯可书》云：“孟陵来赐书，见手书欢喜何量！书虽两纸八行，行七字。”又同书同卷引崔瑗《与葛元甫书》云：“今遣送许子十卷，贫不及素，但以纸耳。”按马氏为顺帝与桓帝间人，崔瑗则为吏于安帝以后，可见在和帝时蔡伦发明造纸术以后不久，纸的使用便大为推广了。随之而来的，必然是造纸手工业的发展。

２、采矿技术：

关于汉代的采矿技术，由于文献缺乏，我们只能据现存汉代古矿井了解。比如河南巩县铁生沟，有汉代采铁矿的矿区，内有方形和圆形两种竖井。类似的竖井在徐州利国驿汉代冶铁遗址采矿区也有发现。铁生沟矿井是沿矿脉平行掘进的，井下有道，有的巷道为斜坡形，可能与矿脉走向有关。沿巷道下掘，便进入矿床。从竖井和斜巷的位置看，当时已对不同的矿床采取了不同的采掘方法。河北承德专区汉代铜矿遗址，矿井约有一百多米深，中部采矿场上，遗留有坑木，整齐地堆成四方形，有两米多高，已经朽坏。有的坑木被压断，坑道里尚有未运走的矿石。矿石从坑道顶端（即掌子面）开采下来后，先运到采矿场，然后从矿井中运出去。发掘出来的采矿工具有铁锤、锤形器、钎子、铁锄、铁车轮等。由于矿井顺着矿脉开凿，因此矿井的形状不是直上直下，而是弯曲的。在有斜坡的地方，矿石靠人背，在平坦的坑道里，则用斗车拉。１９３０年，山东滕县宏道院出土的一块汉代画像石刻，描绘出采矿的劳动场面。在开采场里，有的用镐挖，有的用钎凿，还有三人合作的场面：一人扶钎，两人用锤打。矿石挖出后，从竖井中提升出去。这个画像石刻与古矿井遗址反映的情况相符。

３、冶炼技术

汉代的生铁一般是高碳低硅的白口铁。由于炉温增高和熔铸技术的改进，从西汉前期起，就出现质量比白口铁为优的灰口铸铁，如南阳瓦房庄出土的西汉东汉铁釜、浇口各一件则是高磷灰口铸铁。磷份增高，使铁水流动性改善，适用于薄壁大型容器的铸造，即使在现代也还有这样使用的。汉代出现这种新的铸铁材料，应是冶铁工匠有意地加入高磷铁矿或富磷熔剂的结果。特别重要的是，在巩县铁生沟和南阳瓦房庄出土的铁器组织中还发现了质量十分优良的球状石墨（铁生沟铁铲和瓦房庄铁䦆），与现行球墨铸铁国家标准中的一类A级球状石墨相当。球墨铸铁是1947年才在英国研制成功的一种高强度铸铁材料，目前在工业生产中应用广泛。在其研究过程中曾受到韧性铸铁中偶而出现的球状石墨的启发。而我国早在西汉后期已出现了球墨铸铁，可说是冶铸史上的一个奇迹。

４、制钢技术

汉代工农业生产和军事活动的需要，使各种制钢技术得到蓬勃发展。西汉前期刘胜墓所出钢剑，经检验是由块炼铁渗碳反复锻打而成的，由于锻打次数增多，钢的质量比战国燕下都钢剑有明显提高。到了东汉时期，又出现了以炒钢为原料的经“三十炼”的金马书刀和钢刀。《汉金文录》著录的永元错金书刀，铭文为“永元十六年（公元104年）广汉郡工官……卅炼史成长荆守丞主”。1974年山东苍山县出土的东汉钢刀，铭文有“永初六年（公元112年）五月丙午造卅炼大刀吉祥”，为接近共析成份（碳含量千分之八）的高碳钢锻成。稍后一些时期，在东汉中平年间（公元184—189年）又出现具有“百炼清刚”铭文的百炼钢刀。另一卓越的制钢工艺——铸铁脱碳成钢，则是从高度成熟的铸铁柔化术衍变而来。通过长期反复的实践，汉代冶铁工匠对于生铁的机械性能随着碳份的高低而变化这一点已有深入的认识。在实践上，他们能够把碳含量达4％左右或更高的铸铁，经过脱碳使内层也消除白口铁的组织，通体都成为高碳钢。这样，就创造了一种在固态下通过高温脱碳处理，把生铁变成钢的先进工艺。郑州东史马出土的东汉铁剪和南阳东汉铁戟等，就是这样制成的。由于生铁在浇注过程中，非金属和金属夹杂物可上浮撇去，金属组织较为纯净。因此，铸铁脱碳后所得到的钢，和现代碳素滚珠轴承钢的质量相近。这种制钢工艺从目前资料看，是我国所独有，很有独创精神。

东汉时期铁器种类增多，锻铁器比铸铁器有明显增加，铜兵器全被铁兵器取代，社会生产力也较西汉有提高，这和炒钢的发明和推广是分不开的。制钢术的进步，需要更多的生铁作原料，从而促进炼铁技术的发展。巩县铁生沟似已试用煤来冶铁。用煤作燃料是冶铁技术提高的重要因素。在鼓风技术方面，东汉时期以水力为动力，创制了“水排”鼓风装置，在钢铁史和机械史上都有重大的意义。从南阳地区诸冶铁遗址的实地调查看，有些炼炉即建在河边，很可能采用水力鼓风。南阳自战国以来即以冶铁著称，南阳大冶孔仅曾任西汉大司农和大农丞领盐铁事等要职，境内又有丰富的水利资源，“水排”在这里产生是很自然的。

５、铸造技术：

在铸造技术方面，汉代使用铁范和韧性铸铁更加广泛，技术上高度成熟。如南阳瓦房庄出土经检验的铁农具就有八件是韧性铸铁的，并且大都是质量较好的黑心韧性铸铁。它们铸作精细，退火完全，有的和现代韧性铸铁已无原则区别。温县烘范窑出土的叠铸范是战国齐刀币叠铸技术的进一步发展。其有十六类铸件，三十六种规格，如各种车马器和权等，最多的一次可铸得八十四件铸件，工艺设计和制作都十分精巧。为了易于清理、打磨，内浇口薄仅２毫米，采用预热铸型浇注。这一技术在解放后多年内仍被一些工厂用以大批量地铸造纺织机、缝纫机的零件。

汉代《淮南万毕术》说：“曾青得铁则化为铜。”“曾青”指天然硫酸铜。它与铁作用得金属铜。这就是胆铜法，它开创了水法冶金的新途径。关于铜镜铸造方面，长期使人们感兴趣而又众说纷纭的是透光镜的铸作。河南省博物馆所藏西汉铜镜一面，经过测试，证实有“透光”效应。近年来经用现代科学方法研究与试制，已经弄清楚它的作用机理，主要是由于镜体很薄，又在背面铸出花纹，冷却时造成铸造应力，再加磨制，而使镜面具有微小的曲度，这样在光的照射下，就可将镜背花纹、文字反映出来。汉代一些少数民族如居住在滇池周围地区的滇族具有发达的青铜文化。石寨山、李家山等处先后出土的大批青铜器和铜柄铁剑等，造型、铸作都很精美。其中，如贮贝器盖的细小部件，应是用失蜡法铸成的。大量青铜农具（如斧、䦆等）的出土，证实这里也和商周时中原地区一样，曾使用青铜农具进行耕作。汉代式样的“滇王之印”和铜洗，又说明汉代在云南设郡后，这一地区和中原的联系有所加强，加速了经济、文化发展。此外，如广西岭溪县等地出土的五铢钱、铜鼓等，也是各民族间文化交流，共同发展的实物例证。

二、科学技术：

１、候风地动仪的创造

经过公车司马令五年的转折，从顺帝永建元年（公元126年）起，张衡又回任太史令。这次任职直到阳嘉二年（公元133年）才得升迁。在这长达七年之久的时间内，他作出了一件震烁古今的伟大发明——候风地动仪。这是世界上最早的地震仪。这件仪器铸成于阳嘉元年（公元132年）。《后汉书・张衡传》中留下了一段有关候风地动仪的简要记载。依据这段珍贵的文字，今人王振铎复原了这件驰名中外的古地震仪。

张衡还作了另外一些机巧的器械。但其制作年代不明，且其制作详情也都已失传。不过，从传下来的一些简单描述中也可推知，其机构一定是很巧妙的。张衡制造过一种能飞的木鸟，类似今天的模型飞机。《广博物志》引《文士传》云：“张衡尝作木鸟，假以羽翮，腹中施机，能飞数里。”飞数里之说或许夸张。不过即使只有数丈，那也是一个杰出的成就了，因为那是世界上第一个机械飞行器。张衡制造过指南车。《宋书・礼志》云：“指南车，其始周公所作，……至于秦汉，其制无闻。后汉张衡始复创造。汉末丧乱，其器不存。”因而后来曹魏时马钧又一次作了再创造。张衡还作过一种有三个轮子的器械，《傅子》云：“张衡能令三轮独转。”张衡在所作《应间》中也说：“参轮可使自转。”不需外力而纯粹的自转是不可能的，这是件什么东西还难断定。今人孙文青《张衡年谱》引宋王应麟的话，认为是记里鼓车。记里鼓车的特点是能反映车所行经的里程，与“独转”、“自转”所强调的似乎是两回事。或许，这更象是一架风车，或水磨，因为它们是借助于自然的风力或水力驱动的，故仍可称之为“自转”。

２、时间的计量：

作为计量时间的仪器，漏壶是最早发明的。古籍载：“漏刻之作，盖肇轩辕之日，宣乎夏商之代。”。西汉以前的漏壶现在未见实物，传世最早的漏壶为西汉时制，1958、1967、1975年分别出土于陕西兴平、河北满城、内蒙古默特右旗，都是铜铸圆柱状，上有提梁，下有漏嘴，梁上方有小孔，是插刻箭的。为了改进单壶漏水不均匀的缺点，东汉时始用二级漏壶，以便互相补偿，如张衡的漏水转浑天仪。经过秦汉时代的发展和创造，圭表、仪象、日晷、漏刻等天文仪器得到很大发展，并已普遍使这些仪器构成了我国二千年间用于天文观测和时间工作的主要仪器系列。

文章来源：白寿彝：《中国通史·第四卷·秦汉》，上海人民出版社，2004年版。

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