刘仙洲与中国古代机械工程史学

孙正坤

【摘 要】文章主要从五个方面对刘仙洲的机械史学治学思想进行了一系列的评价，同时对后世继承刘仙洲思想的两部专著进行了简单的介绍，初步评述了机械学家和机械工程教育家刘仙洲对中国古代机械工程史学研究的贡献。

【关键词】刘仙洲 古代机械工程史学 治学思想

刘仙洲在1962年和1963年分别出版了两部专著《中国机械工程发明史》和《中国古代农业机械发明史》，1970年在《我今后的工作计划》中，草拟出《中国机械工程发明史（第二编）》的提纲，相关资料也有了一定的完善，但由于种种原因没有将其完成[1]。其实刘仙洲从20世纪二三十年代就开始对科学技术史资料进行收集和研究，收集了大量的资料，并编写了大量有关科技史的研究资料和图书。笔者本文就主要以上述两本专著为主，对刘仙洲的机械史学治学思想进行深入研究。

一、刘仙洲的治学思想

（一）应用图片资料对古代机械进行解释

使用图片可以使得对古代机械的解释更加清晰明确，但是使用图片的方式和方法也是很重要的。刘仙洲在他的机械史研究中，巧妙地使用了自行绘图方法，引用考古发现和历史资料中的图片、与古代机械相近的现代图片以及其他书籍中的图片等，更加清晰地展现了中国古代机械，使他的专著变得丰富多彩。

1. 自行绘图方法。

为了便于理解中国古代机械，刘仙洲对很多的中国古代机械进行自行绘图。其中主要的绘制方式有两种：其一是运用机械制图的方式对古代机械进行解析；其二就是画出实体图对古代机械进行解析。另外还有一种就是将实体图和类似机械制图相结合的方式。第一种方式最明显的例子就是在《中国古代农业机械发明史》第二章第6节中的两脚耧（如图1所示）。刘仙洲运用现代机械制图的方式将两脚耧的各部分组成及其形状表达得十分明确。

A.重块； B.悬绳； C.闸板； D.楔子；

E.子粒；F.下漏子粒；G.漏孔；H.开口；

I.竹签；J.耧斗

同时，刘仙洲也使用绘制实体图的方法绘制了很多图片用以解释说明中国古代机械发明。例如，他在《中国古代农业机械发明史》第四章《灌溉机械》第5节中绘制了3个辘轳图并将其各个部件标上字母，解释其各部件的名称及运行方式：“图中A为辘轳把……用时，回转A柄则柳罐上升。向反方向回转则柳罐下降。”[2]

此外，刘仙洲在他的研究中还采用了实物图与机械制图思想相结合的方式来解释中国古代机械。例如，在《中国机械工程发明史》第四章第3节《水利》中（《中国古代农业机械发明史》中也有这一介绍），刘仙洲对立式帆风轮的解释就采用了这一方式（如图2所示）。从图中我们可以看出他將该机构的各个部位用字母标出，以搭配图片并且用字母来表示各部件的方式来说明立式帆风轮的工作方式及原理，能更清晰说明这些机械发明。

用这三种方式对古代机械进行说明，比起直接用语言叙述显得更加直观，使得古代机械发明中的各部位的名称、组成结构以及工作方式与原理一目了然。同时，用配有字母的图片来表示机械的各部件，便于说明古代机械发明的方式，并更清晰地表达古代机械的工作原理和方式。

2. 对其他图片的引用。

刘仙洲引用的其他图片主要来自考古的发现和资料、与古代机械相近的现代图片以及其他书籍中的图片等。其中，运用考古资料的图片证明刘仙洲不仅对古代以及近代文献资料的重视，同时也证明了他将中国考古事业的发现也应用到中国机械史的研究当中。如在《中国机械工程发明史》一书中，刘仙洲引用的一副山西芮城县匼河村发现的石器，是考古学家贾兰坡在1960年发现的，刊登在《人民画报》1961年第12期，而刘仙洲这部书在1962年5月出版。刘仙洲在那个信息并不发达的时代，对考古发现如此跟紧，可见在他的心中考古发现对机械史研究是多么的重要，他对考古的关注是多么的用心。

此外，刘仙洲的研究中还引用了与古代机械相关的近代图片以及其他书目作品的图片等对古代机械进行解释，有些解释还采用了多种图片表示方法，如对于辘轳的介绍就采用了绘制实体图加引用近现代图片的方式。这些方式使得对古代机械的解释更加清晰。

（二）注重考证古代机械发明起源

在作品中，刘仙洲对古代机械起源进行了很多考证。在1935年出版的名为《中国机械工程史料》的小册子中就有很多关于机械起源时间的考证，例如犁的发明时间，约在公元前2150年左右；杵臼的发明时间，公元前3200年以前等[3]。刘仙洲的其他作品中也包含许多关于机械发明起源的探究。

刘仙洲在1964年发表过一篇关于机械发明起源的文章，叫《我国独轮车的创始时期应上推到西汉晚年》。虽然笔者对于他对诸葛亮的“木牛流马”的推断持保留意见，尽管这篇文章中对中国古代独轮车技术出现的时间判断存在瑕疪，但是还是有可圈可点的地方。最开始，刘仙洲通过文物专家龚廷万寄来的关于渠县燕家村沈府君阙东阙背面的浮雕上及渠县蒲家湾一个无铭阙背面的浮雕上各发现了一个独轮车图[4]。这两幅图据考古推断是汉安帝时期的。汉学家许慎的《说文解字》中收录有一个“”字，对其的解释为：“车輮规也，一日一轮车。”于是刘仙洲将独轮车的起源大致推断到了东汉时代。这一推断既有文献考证的支持，还有实物图片的佐证，其准确性还算是可以被普遍认可的。后来，经当代史学家史树青的提示，刘仙洲以“鹿车”为线索，对“鹿车”是否为独轮车，“鹿车”的发明时间等问题进行了考证。刘仙洲引用《后汉书》与《太平御览》，证明独轮车是由人力推动的，同时引用西汉哀帝时期与鲍宣相关的故事，将“鹿车”提前到了西汉晚期，但还是无法证实“鹿车”是一个轮子。

在证明是否为独轮的问题上，我对刘仙洲是抱有一定怀疑态度的。他引用了干宝的《搜神记》以及古文献学家王重民在《敦煌变文集》卷八中引用的《孝子傅》中关于董永的故事，结合容庚《汉武梁祠画像录》以及清朝篆刻家瞿中溶《汉武梁祠画像考》[4]对于董永故事的画像的描述以及画像进行对比，于是他认为除了没有虚构的织女以及小孩外，与图片基本相符，得出“鹿车”就是独轮车的结论，将独轮车的发明时间推测到了西汉晚期。但是这一推测依然存在问题，因为与图片描述不是十分相符，将画像联想成其他现象也是可以的。从分析来看，用这种图片首先要找到“鹿车”这个切入点，找到古籍中最早期出现的年代以及其他可以证明的蛛丝马迹，得出部分证据；再通过其他文献找到其他证据证明这个切入点就是我们所想要的研究对象。用这种推断方式还是要小心的，因为这个切入点容易影响人的思维，使人容易做出错误的推断，得出可能经不起推敲的结论。

（三）用现代机械理论编史及解释

在对古代机械进行解释的时候，刘仙洲大多采用了现代机械理论的解释方式，这与他接受的现代工程教育是有一些关系的。在刘仙洲的《中国机械工程发明史》中有很多地方都体现了这一点，例如他在第三章对风箱工作原理的解释中就运用了这种方式。劉仙洲在文中运用了现代力学的手法对古代风箱的工作方式进行了介绍：“用时，推搧风板之柄向前，则搧风板后的空气稀薄，压力降低，外部空气遂压开E门向箱内流入。同时搧风板前的空气浓厚，压力升高F门被压紧闭，搧风板前的空气由箱流入空管，推活塞V使之向右，并经过出风口G而吹入冶炼炉中……”[2]（如图3）

刘仙洲用现代大气压力的理论来解释古代风箱的工作原理，用这种方法固然很好，可以让古代机械更容易让现代人所接受并了解它们的工作原理。但是用这种方式来解释古代机械难免会让现代人对古代机械产生一系列的误解。例如：古代工匠制造机械工具自有古代工匠设计的体系以及方式，只不过这些理论体系和方式可能已经遗失或无法考证，运用现代科学技术理论对其考证很容易影响现代人对古代工艺的理解和认识，使得人们很容易认为中西方的机械工艺都是一体化的。因此，第三章最好还要用弹力、重力、摩擦力等西方力学概念来解释中国古代机械运行原理。

（四）部分考证不够精准

刘仙洲在解释中国古代机械对惯力（即惯性）的应用时，运用了王振铎对古代张衡的地动仪运转原理的推断。我认为推断这个东西一定是不大可靠的。《后汉书》卷八十九《张衡传》：“中有都柱，傍行八道，施关发机。”对于这几句话的理解，众说纷纭，虽然大都是与惯性相关的推测。而且刘仙洲只举出了文物与博物馆专家王振铎的例子，也没有指出哪部对张衡地动仪介绍的古籍中提出他的地动仪就是用到了惯性原理这样相类似的解释。而且用一个现代人推断的例子作为论证的基础，这种方式会使文章的可信度大打折扣。

（五）重视原始文献的收集整理

从20世纪20年代开始，刘仙洲就开始着手从事对机械史方面资料的搜集整理工作；1933年，刘仙洲在《清华周刊》上发表了《中国旧工程书籍述略》[5]；1937年，刘仙洲在《清华大学土木工程会刊》上发表了《中国机械工程史料》的小册子，分为十三章、十二类，一共整理了一百二十多则有关机械工程的史料[6]；1948年，刘仙洲又在《清华大学学报（自然科学版）》上发表了之后得到的新的机械工程史料。这体现了刘仙洲对资料收集锲而不舍、努力坚持的精神。在此之后到出版两部专著的时候，刘仙洲一直在利用业余时间进行机械史的史料收集和研究工作，直到去世前，他还一直坚持不懈地对中国古代机械进行研究。

在《中国旧工程书籍述略》中，刘仙洲将中国清代以前的工程书籍以清同治前后为分界线对中国古代机械进行分类整理。其中，清同治前的工程书籍共收集整理介绍了32册。清同治以后到清末的书籍共分为四类整理，分别为土木工程类12部、机械工程类27部、采矿冶金类18部以及兵工与化学工程类11部。而且刘仙洲对其中的很多书籍进行了简单介绍，为后人对古代以及近代工程书籍的研究提供了一定的便利条件。

在《中国机械工程史料》小册子以及之后的《续得中国机械工程史料十二则》中，刘仙洲都把每种机械发明的资料按照类别更容易地进行分类整理，使得古代机械发明可以按机械类别进行文献查找，而且把每种机械所对应的书籍内容都分类写出，给后来对机械史的研究者提供了很大方便。例如：“犁，《山海经》：后稷之孙叔钧所作。《耒耜经》：农之言耒耜也……木金凡十一事。《农书》：犁，垦田器……故曰犁。”[3]就是按照这种方式，刘仙洲将各种古代机械资料进行编辑整理，为之后的两部专著等作品中罗列的清晰翔实的资料奠定了坚实的基础。

二、对后世的影响及比较

刘仙洲是中国机械史的奠基人之一，他在机械史的资料整理、收集以及机械史编史方面都有着重大的贡献。后来很多机械史的学者都受到了刘仙洲的影响走向了机械史的研究道路或是在研究上有所启发。下面是受刘仙洲的两部专著以及其他研究手稿启发而编著的两部机械史专著与其的比较研究。

（一）对补编的影响及比较

《中国古代农业机械发明史（补编）》这部书是张春辉组织编写的，于1998年2月出版。这部书是在刘仙洲的《中国古代农业机械发明史》的基础上，又搜集了大量的后30余年的新的考古资料进行重新编写的。这部书虽然整体是按照历史发展的顺序进行编写的，但是内部的分类还是按照刘仙洲对于农机用途的分类方式将其分为六类：整地机械、播种机械、中耕除草机械、灌溉机械、收获及脱粒机械、谷物加工机械[7]。

（二）对第二编的影响及比较

《中国机械工程发明史第二编》这本书是清华大学以“中国古代机械发明史研究”的名义按照刘仙洲在1970年撰写的《我今后的工作计划》中的《中国机械工程发明史第二编》写的十章提纲中提取的七章重新编写而成的[8]。这本书以中国工程师编辑委员会收集的大量资料为基础，同时加入了大量的考古资料，利用刘仙洲编写的提纲加以改造，同时将机械技术放入社会、经济以及历史环境中，得出了一些新的结论[9]。

【参考文献】

[1]《刘仙洲纪念文集》编辑小组.刘仙洲纪念文集[M].北京：清华大学出版社，1990.

[2]刘仙洲.中国机械工程发明史[M].北京：科学出版社，1962.

[3]刘仙洲.中国机械工程史料[M]北京：国立清华大学出版事务所，1935.

[4]刘仙洲.我国独轮车的创始时期应上推到西汉晚年[J].文物，1964（06）：1-5.

[5]游战洪.刘仙洲与中国机械发明史研究[A].第四届中日机械技术史及机械设计国际学术会议论文集[C].2004.

[6]刘仙洲.续得中国机械工程史料十二则[J].清华大学学报（自然科学版），1948（S1）：141-144.

[7]张春辉.中国古代农业机械发明史（补编）[M].北京：清华大学出版社，1998.

[8]杨舰，戴吾三.清华大学与中国近代科技[M].北京：清华大学出版社，2006.

[9]张春辉.中国机械工程发明史第二编[M].北京：清华大学出版社，2004.