“幸运的是，我们有《清明上河图》这样的宝贵资源，使我们可以穿越到过去和古人对话，带着好奇心来领略那个陌生而神奇的世界。”
史晓雷
中科院自然科学史研究所
科学传播研究中心副研究员
大家好，我是来自中国科学院自然科学史研究所的史晓雷。
大家都知道北宋张择端的《清明上河图》现藏北京故宫博物院，是该馆的镇馆之宝之一。它描绘了900年前开封地区，也是当时的首都，各阶层人们的社会生活场景。它为我们了解当时的社会生产方式提供了巨大的便利。自此之后，各个朝代都有不同的摹本和仿本，合起来有几十个。
另外，还有两幅比较著名的、与《清明上河图》同名的作品。一幅是明代仇英本的《清明上河图》，现藏于辽宁博物馆；另一幅清院本《清明上河图》，现藏于台北故宫博物院。它们都延续了宋代写实的风格，为我们了解古代社会提供了极佳的窗口。
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通过《清明上河图》了解古代社会
下图中的这个场景是在汴河的一个码头上，码头上有几位搬运工，他们手里拿着像木棍一样的东西。实际上，他们手里拿的东西不是木棍，而是竹签。
这是古代计件工资的一种形式。搬运工从码头上把粮食卸下来之后运到粮仓里，在这里领一根竹签，可以换一份工钱。这是经济史学家关心的问题。
作为一个科学史研究者，我关心什么呢？
在这个场景中，独轮车上面蒙了一层布。但是，这个布不是一般的布，仔细看的话，我们会发现这个布上有文字。
故宫博物院研究员余辉先生认为它是草书。当时北宋宋徽宗登基之后，重用权臣蔡京。蔡京搞了一场政治斗争，相当于当权派把反动派抄家之后，用独轮车把抄家的东西运到郊外，来进行焚烧。这个想法目前还没被证实，只是他的个人看法。
上面的例子是一些政治史学的研究，我本人做古代技术史研究，关注的点会有些不同。
这个场景中的独轮车非常奇特。一般情况下，独轮车是人在前面拉，后边有个人在推。但是，画中在前辕位置还有一个人在拉，有两个辕，所以独轮车有一定的平衡功能。他手里还拿着一根鞭子，前面有一头驴。这种驾驶方式，我们只能在这种类似《清明上河图》的绘画中看到，现在已经看不到了。
下面左侧这幅画展现的是当时大街上的一个修车铺，箭头所指的方向是一个框架锯。框架锯是一种工字形锯，在古代非常关键。比如要加工一个大型板材，如果没有这种框架锯，就要靠木楔子打进去再劈开，这样劈裂开的木板非常不平整。我们需要用锛，或其一些工具来进行加工，非常费劲。但是，有了框架锯就方便很多。
《清明上河图》里面出现的是中国最早的框架锯形象，为考证古代的物质文化史提供了极大的便利。
上图中右侧是汴河上的航船，即内河的船只。船只上箭头所指的是当时一种非常先进的高科技——可升降式的平衡舵。大家可以看到上面有悬挂的舵链，这样可以升降。汴河水浅的时候，舵要提升上去，否则舵就会改变航向，插到下面的话，会妨碍航行。
平衡舵是什么意思？舵就是改变航向。舵轴往中心移一点，力矩转就非常方便了，这是当时古人蛮有智慧的一个设计。
以上都是前辈们研究过的，下面谈一谈我和《清明上河图》之间的两个故事。
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《清明上河图》与辘轳
下图所展示的是辘轳，我小的时候看到大人经常用它，现在很难见到了。
三十多年前有一部非常火的电视剧《辘轳·女人和井》，这部剧的主题曲是当时的大歌星韦唯唱的。其中有一句歌词是：“女人不是水呀，男人不是缸，命运不是那辘轳，要把那井绳缠在自己身上。”这很形象，因为辘轳是曲柄的，摇动曲柄可以把水提上来。
因为这种辘轳带一个曲柄，我们就可以先叫它曲柄辘轳。这是中国古代很常用的，而且是古代很省力的一个提水机械，那么它产生于什么时候呢？辘轳这个词产生的比较早。
这是汉代的三幅辘轳图。但是这和刚才我说的还不一样，它基本是定滑轮式的，只改变力的方向，并不省力。
从汉代到北宋期间有很多辘轳的词出现，但是我们搞不清到底是这种辘轳，还是我刚才说的曲柄辘轳。
举一个例子，南朝的刘义庆写了一本书，叫《世说新语》。他讲了大画家顾恺之和三个朋友做游戏、开玩笑的一个故事。顾恺之说：“每个人说一句话，看谁说的最危险，谁就获胜。”
第一个人说“矛头淅米剑为炊”，就是说用长矛的尖淘米，用宝剑来做饭。第二个人说“百岁老翁攀枯枝”，在古代七十古来稀，百岁还要攀枯枝，那不是找死吗？第三个就是顾恺之说的，他说“井上辘轳卧婴儿”，这个词很危险，但是在这里我们搞不清楚，这个辘轳是前面那两种辘轳中的哪一种。第四个人说“盲人骑瞎马，夜半临深池”，这当然是最危险的了。
所以，从汉代到北宋期间，我们找不到曲柄辘轳出现的朝代。
有一次我在欣赏《清明上河图》的时候，看到有一支队伍在踏青。下图中画方框的地方是一块菜园子，菜园子里面就有口井。
《清明上河图》整幅图只有两口井，这是个圆口井，方框部分放大后就是右上方这幅图。在圆口井的上方，有很小的一个东西，如果不是做辘轳的话就没法儿解释。旁边有个人似乎是要提水，而且在他左侧的一方，有一个人挑着一个担子，应该是已经汲水而去了。
这是我国关于这种单曲柄、省力辘轳的最早形象之一。为了找更多的证据，后来在北宋墓葬里的一些砖雕和绘画中又找到一些，下图是其中一个。
图片中应该是一个儿童，长得比较矮，可以看到他在用力地摇辘轳，一个人在艰苦地摇曲柄提水。
通过这几个证据，结合《清明上河图》，证明在900年前在中原地区，辘轳已经在普遍使用了。
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《清明上河图》与风箱
下面再讲第二个故事，这个故事和明代仇英本的《清明上河图》有关。
我还小的时候，奶奶让我烧火做饭，用的是风箱。其实我们老家不叫风箱，而叫风匣，匣就是小木盒子。风箱非常好用，它的特点是什么？当时经常听到呱哒呱哒的声音，是风门在响，推和拉的时候会产生风。
它在古代不仅仅是烧火做饭的作用，古代中国发达的冶金也要全靠它来达到炼铁的温度。中国有个歇后语叫“风箱里的老鼠——两头受气”，这就和它的原理有关。风箱和《清明上河图》就有关系。
那风箱最早是什么时候产生的呢？英国学者李约瑟，早年在北宋书籍《演禽斗术三世相》中发现了两幅图，左面是一个打铁图，右面是一个打银图。后面有一个非常小的木柄，因为打铁需要的温度比较高，所以他断定宋代就有了风箱这样一个工具。
但是几年前我在国家图书馆文津古籍部看这个本子的时候，发现有疑点，这个书不是宋代的，是后来的。
我找到了三个证据，以下三个证据的左面是从这本书上截下来的图，右面是一个参考年代图。
第一个证据，左图中的男子头上戴了乌纱帽，这个乌纱帽有长翅，但这个长翅不是很长，而且有圆角。这是明代官服的一个特征，宋代的长翅是很长的。
基本符合事实的是，宋太祖赵匡胤为了防止大臣在朝上交头接耳，就把乌纱帽上的翅做得那么长，这样的话就不方便说话了。一些历史的绘画中也的确是这样。
另外，他的官服前面有个像补丁一样的东西，专业术语叫补子。实际上前胸、后背各有一个补子，这是明清官服，也是官员等级身份的象征。文官饰飞禽，武官饰走兽。所以衣冠禽兽早期就是指他们的，但是现在已经变成贬义词了。
右边的图是明代绘画，显示出明显的明代特征。
第二个证据是一个承差，承差就是过去传送文书的一种小官吏。他戴的帽子顶部平坦，四角皆方，它叫“四方平定巾”。
这种小官吏戴的帽子是明代朱元璋之后流行起来的。朱元璋上台之后，他认为“天下平定，四方平定”，所以就出现了这样的服饰。
右图是明代的一个版画，叫《琴心记》，讲的就是汉代卓文君和司马相如为了爱情私奔的故事。中间站着的这位老者，他戴的帽子和左图承差的一样，所以这是明代风格的服饰。
第三个证据是左图坐着的男子头上戴的帽子，专业术语叫“六合一统帽”，是用六瓣布做起来的，像半个西瓜，所以实际叫瓜皮帽。我们一般会看到地主老财戴这种瓜皮帽，流传到近代。
“六合”就是东西南北上下，也就是六个方向，这仍然是明太祖朱元璋之后才流行起来的。
右边的图也是参考年代的一本书——明刻本《红梨花记》，可以看到左边第二人戴的也是这种瓜皮帽。
综合这三个证据，我认为李约瑟关于《三世相》的结论是很值得怀疑的，而且我提供的证据是比较充分的。
有一次翻看一个关于仇英本《清明上河图》的书，原本在辽宁博物馆。我们可以从下图中看到有一个铁匠铺，里面有三个光着上身的男子在挥锤打铁，他们打的是一些日用器具，剪子、刀、斧头等。在他们后面是一个炉子，炉子的后面有一位男子正在拉扯风箱，而且我们能很清楚地看到火门。
明代仇英的画作年代应该是1543年，即16世纪中叶左右。仇英是南方人，生活在长三角一带，是明代四大才子之一。这样就证明在16世纪中叶，长三角地区应该普遍使用这种风箱了。因为不普遍使用的话，入画应该会有一个过程。这就把这个年代的风箱和《清明上河图》结合起来了。
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那些《清明上河图》中的古代黑科技
当然，在《清明上河图》中类似这样的场景还有很多，再举几个有趣的例子。
第一个例子是中国传统的一种提水灌溉工具，特别是在南方常用的一种器具，叫做龙骨水车，也叫翻车。现在应该很难看到了。
再看一个例子，仍然是在仇英本的《清明上河图》中，在汴河的一侧，也就是田地的一边，有一个草棚一样的东西，下面像个轮子，这是干什么用的？
这个很难猜，估计很少有人见到过，或者说很难了解到。这其实就是1637年宋应星《天工开物》中介绍的牛转翻车一类的东西，但是与它唯一不同的地方是牛转翻车没有棚子。
大家可以看到下面需要一头牛，人坐在木盘上赶牛，牛拉着圆盘，通过两个齿轮结构带动水车。这是当时很常见的一种用来提水灌溉的高科技。
下面仍然是在仇英本的《清明上河图》中，里面有一个染坊，中间可以看到有一个人托着一个像木架的东西，脚好像踩着什么，这就是踹布匠。
因为古代的生活也不那么单调，有花花绿绿的衣服，有各种植物染料、矿物染料来染色。染色之后棉布太皱，需要卷到布轴上，放在石板上面。踹布匠踩的是一颗像元宝似的石头，有几百斤重，叫元宝石，把它压到布轴上。他上去踩住，踩的时候不可能像耍杂技一样，肯定是要托住一个框架，然后再踩，这样布就平整光滑了。
在《清明上河图》中，无论是宋本还是明本，都可以找出很多反映当时社会现实的东西。
大家都知道摄影、摄像技术产生的很晚，大概在19世纪的上半叶。我们要了解古代社会生活、科学技术，很大程度上要依赖这些绘画或壁画资料。
幸运的是，我们有《清明上河图》这样的宝贵资源，使我们可以穿越到过去和古人对话，带着好奇心来领略那个陌生而神奇的世界。谢谢大家！
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原标题：中国古代有哪些黑科技？让《清明上河图》告诉你 | 史晓雷
来源：格致论道讲坛
编辑：aloysius