活字印刷Movable Type
雕版印刷在唐代已经成熟,宋代更成为书籍生产的主流方式。而真正意义上的「活字」,出现在北宋庆历年间(1041—1048):据《梦溪笔谈》记载,平民毕昇用胶泥刻字、火烧使其坚硬,按韵排列储字,排版时取字敷药、压平即可印,印完再加热取下,字可重复使用。
这是世界上最早的活字印刷记录,比欧洲早约四百年。不过在整个宋代,活字印刷并没有取代雕版成为主流——汉字数量庞大、字模制作与检索成本高,而雕版在印量大的书籍上效率并不低。技术上的先进与实用中的普及,并不总是同步。
关于毕昇与《梦溪笔谈》
毕昇的事迹仅见于沈括《梦溪笔谈》卷十八的一条记载,生卒年与籍贯今均不可考。这条仅三百字左右的记录,是研究活字印刷起源的核心文献。
指南针与航海The Compass at Sea
人工磁化指南针的出现不晚于北宋。沈括在《梦溪笔谈》中记录了四种支挂方法(水浮、置指甲、置碗唇、缕悬),并指出磁针「常微偏东,不全南也」——这是关于磁偏角的最早明确记载之一。
更重要的是它很快被用于航海。北宋末年朱彧《萍洲可谈》记广州海舶「夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针」;到南宋,《诸蕃志》等书已把罗盘当作航海的常规设备。指南针使远洋船只在阴天也能保持方向,是海上贸易能够长期稳定运行的技术前提。
火药与火器Gunpowder and Firearms
现存最早的成文火药配方见于 1044 年编成的《武经总要》,书中记有三种配方,分别用于毒药烟球、火炮与蒺藜火球,硝、硫、炭的比例已有一定规范。
| 时期 | 器物 | 说明 |
|---|---|---|
| 北宋 | 火球 · 火药箭 | 以燃烧为主,配合弹射器或弓弩使用 |
| 南宋 | 霹雳炮 · 震天雷 | 含爆炸性,金军、宋军、蒙古军交战中都曾使用 |
| 南宋 | 突火枪 | 以巨竹为筒、内装火药子窠,据载「声如炮,远闻百五十余步」,一般被视为管形火器的早期形态 |
关于火药配比
《武经总要》所载三种配方中,硝的含量明显高于唐宋以前常见的燃烧类配方,说明当时已在实践中摸索出提高爆炸力的途径。但宋代火药仍未达到后世黑火药的最佳配比,威力有限,主要作用还是纵火、发烟与震慑。
天文与机械:水运仪象台The Astronomical Clock Tower
1092 年,苏颂与韩公廉在开封主持建成水运仪象台:一座三层的高台建筑,上层置浑仪观测天体,中层置浑象演示星象,下层设报时装置与动力机构。它以水力驱动、通过一套齿轮与擒纵机构保持均匀运转,是中国古代最复杂的天文仪器之一。
苏颂为此写成《新仪象法要》,详细记录了台体结构、零件尺寸与图样,使后世得以复原。一般认为,其中的擒纵装置是早期机械钟表关键部件的祖型——这一评价虽有争论,但水运仪象台在世界钟表史上的地位是公认的。
《梦溪笔谈》:一个人的观察史Dream Pool Essays
沈括的《梦溪笔谈》共二十六卷、约六百余条,内容涵盖天文历法、地理地质、数学、物理、医药、工艺与典章制度。其中记录了几项关键发现:
- 活字印刷(毕昇)的完整工艺,是唯一的一手记录。
- 磁偏角的观察:「常微偏东,不全南也」。
- 以流水侵蚀解释华北平原与雁荡山地形成因,属于极早的地貌成因思考。
- 记「隙积术」「会圆术」等数学方法,涉及高阶等差级数与弧长近似。
- 对石油的记载与命名:「此物后必大行于世」。
英国学者李约瑟把《梦溪笔谈》称为「中国科学史上的坐标」——一部由官员业余写成的笔记,成为了解宋代科技最重要的窗口。
主要参考
- [宋]沈括《梦溪笔谈》
- [宋]曾公亮 等《武经总要》
- [宋]苏颂《新仪象法要》
- [宋]李诫《营造法式》