機械是人類生產(chǎn)和生活的基本要素之一，是人類物質(zhì)文明最重要的組成部分。機械的發(fā)明是人類區(qū)別其他動物的一項主要標(biāo)志，機械技術(shù)在整個技術(shù)體系中占有基礎(chǔ)和核心地位。機械技術(shù)與人類社會的歷史一樣是源遠流長，它對人類社會生產(chǎn)和經(jīng)濟的發(fā)展起著及其重要的作用，是推動人類社會進步的重要因素。中國的機械工程技術(shù)不但歷史悠久，而且成就十分輝煌，不僅對中國的物質(zhì)文化和社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了重要的促進作用，而且對世界技術(shù)文明的進步做出了重大貢獻。但是由于種種原因，中國的機械工程技術(shù)史的研究還相對比較薄弱，發(fā)展也不平衡。微觀研究方面的工作較多，而宏觀研究方面的成果較少。一些最基本的概念和范疇的探討沒有受到應(yīng)有的重視，這方面的工作也亟待加強。本文主要探討古今的機械概念及其演變、中國機械工程機械史的范疇與方法、中國古代機械史的分期與研究現(xiàn)狀等問題，提出一些初步的看法，以就正于專家學(xué)者。

　　一、機械的概念規(guī)定與機械技術(shù)史的范疇

　　1、機械的現(xiàn)代定義

　　研究機械工程技術(shù)史，首先需要明確機械的觀念規(guī)定。在我國現(xiàn)代的機械學(xué)著作中，“機械”一詞是機構(gòu)（mechanism）和機器（machine）的總稱。盡管各種機械的構(gòu)造、性能和用途各異，但從它們的組成和運動形式來看，卻有兩個共同特征：

　　1）它們是一種人為的實物構(gòu)件的組合。

　　2）它們各部分之間具有確定的相對運動。

　　凡同時具備上述兩個特征的構(gòu)件組合體便稱為機構(gòu)或機械。機器除了具備上述兩個特征外，還必須具備第三個特征：能代替人類的勞動以完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能。所以機器是能轉(zhuǎn)換機械能或完成有用的機械功的機構(gòu)。從結(jié)構(gòu)和運動的觀點來看，機構(gòu)和機器并無區(qū)別，因此泛稱它們?yōu)闄C械。

　　機構(gòu)和機器的定義來源于西方機械工程科學(xué)，它們都是現(xiàn)代機械原理中的最基本的概念，但在現(xiàn)代西方機械學(xué)著作中，并沒有一個作為機構(gòu)（mechanism）和機器（machine）的總稱的專門名詞或術(shù)語。在日本的機械工學(xué)中，機械概念是如下定義的：①

　　凡符合下述三項條件的，則定義為機械。

　�、偎�是物體的組合，假定力加到其各個部分也難以變形。

　�、谶@些物體必須實現(xiàn)相互的、單一的、規(guī)定的運動。

　�、郯咽┘拥哪芰哭D(zhuǎn)變?yōu)樽钣杏玫男问�，或轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臋C械功。

　　這里，“機械”一詞定義的是machine概念，這一定義與我國機械原理著作對機器的定義相同。mechanism一詞，在日本機械工學(xué)中譯為“機構(gòu)”，或音譯為メカニズム。

　　考慮到機構(gòu)和機器均屬現(xiàn)代機械學(xué)的基本范疇，我們采用能夠同時涵蓋機構(gòu)和機器的機械概念，也是有其合理性的。

　　設(shè)計機械的目的是完成預(yù)定的機械運動及完成特定的動作，一般來說，一種復(fù)雜機械都由三大部分組成。一是原動部分，它是機械動力的來源。二是工作部分，它處于傳動路線的終點，完成機械的預(yù)定動作。三是傳動部分，它是把原動機件的運動和功率傳遞給工作部分的中間環(huán)節(jié)。近代機械中又有第四個部分，即自動控制部分。

　　2、機械的古代涵義及其演變

　�。�1）中國古代文獻中“機械”一詞的涵義

　　“機械”一詞由“機”與“械”兩個漢字組成，探討該詞的涵義，首先須了解這兩個字在古漢語中的意思。

　　“機”在古漢語中原指某種或某一類特定的裝置，后來又泛指一般的機械。

　　古代常以“機”指弩上發(fā)箭的裝置，即弩機�！渡袝�！太甲》有“若虞機張，往省括于度，則釋”。但此篇可能作于西漢�！肚f子·齊物論》：“其發(fā)若機括�！薄夺屛摹贩Q：“機，弩牙；括，箭括�！卑创搜詮堝蟀l(fā)箭，以括入機，機動則發(fā)。東漢時成書的《說文解字》對“機”的解釋是“機，主發(fā)者也”，說的也是弩機。由弩機延伸，觸發(fā)式捕獸器也稱為“機”�！肚f子·山林》道：“豐狐，文豹……不免于網(wǎng)羅機辟之患�！奔粗笂A子一類的裝置。后來的“機防阱”和“機關(guān)”也是這個意思。

　　古代又以“機抒”指織布機�！痘茨献印�氾論》載“伯余之初作衣也，……手經(jīng)指掛，其成猶網(wǎng)羅。后世為之機抒勝復(fù)以便其用�！薄妒酚洝めB生傳》有“農(nóng)夫釋耒，二女下機”。南北朝《木蘭詞》有“不聞機抒聲，唯聞女嘆息”�！墩f文解字》：“抒，機之持緯者也�！彼巍都�韻》也說：“機以轉(zhuǎn)軸，抒以持緯�！笔憔褪撬笞�，而機為轉(zhuǎn)軸部件�！皺C抒”二字各表織機一個特征部件，因而后有只用一個“機”字代表織機的說法。①

　　由以上所述可知，“機”之本義當(dāng)指機械裝置中構(gòu)成轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動構(gòu)件。

　　《尚書》：“在璇璣玉衡以齊七政�！狈鼊佟渡袝�大傳》云：“旋機者，何也？傳曰：旋者還也，機者幾也，微也。其變幾微，而所動者大，謂之旋機�！边@里“機”為軸動之物�！豆茏印ば蝿萁狻芬草d：“奚仲之為車器也，方圓曲直皆中規(guī)矩鉤繩。故機旋機得，用之牢利，成器堅固�！边@是講車的部件生產(chǎn)的質(zhì)量檢驗工序，“機旋機得”是指達到轉(zhuǎn)動配合的精度標(biāo)準(zhǔn)要求。②

　　“機”還引申為許多機械發(fā)明的泛稱，《戰(zhàn)國策·宋衛(wèi)》說：“公輸般為楚設(shè)機，將以攻宋�！弊⒎Q：“機，械，云梯之屬�！薄盾髯印ぷh兵》有“固塞不樹，機變不張�！弊⒎Q“機變，謂器械變動攻敵也�！薄逗鬂h書·張衡列傳》說：“衡善機巧�！薄赌淆R書·祖沖之傳》：“初，宋武平關(guān)中，得姚興指南車，有外形而無機巧，每行，使人于內(nèi)轉(zhuǎn)之。”“機”字實際可以泛指各種靈巧和關(guān)鍵的機械裝置。

　　“機”的涵義由此延伸，出現(xiàn)了更具抽象的詞義�！俄n非子·十過》：“此存亡之機也�！薄兑葜軙�·大武》：“此七者，伐之機也。”“機”在這里指事物之樞要、關(guān)鍵�！肚f子·至樂》載：“萬物皆出于機，皆入于機�！笔柙唬骸皺C者，發(fā)動，所謂造化也�！边@是指事物變化之所由�！皺C”還指事物變化之跡象、征兆等等。這樣，衍生出大量相關(guān)詞匯，如機巧、機先、機兆、機密、機會、機緣、機要、機謀、機關(guān)和機衡等。

　　“械”在古代是指器械、器物等實物�！肚f子·天地》載“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多�！薄靶怠痹谶@里為一般器械或器具�！赌�子·公輸》：“公輸般為楚造云梯之械�！边@是指兵器�！稘h書·司馬遷傳》載：“淮陰（韓信），王也，受械于陳�！薄靶怠痹诖酥感叹�。

　　與“機”原指局部的關(guān)鍵機件有所不同，“械”在中國古代原本便指某一整體器械或器具，。這兩字連在一起，組成“機械”一詞，便成為為一般性的機械概念了。

　　在先秦時期的文獻中，已經(jīng)討論了抽象的機械概念�！肚f子·外篇·天地第十二》有一段關(guān)于機械技術(shù)思想意義的討論：

　�。ㄗ迂暎┮娨徽扇朔綄�為圃畦，鑿隧而入井，抱甕而出灌，然用力甚多而見功寡。子貢曰：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多，夫子不欲乎？”為圃者仰而視之曰：“奈何？”曰：“鑿木為機，后重前輕，挈水若抽，數(shù)如湯，其名曰槔。”為圃者忿然作色而笑曰：“吾聞之吾師，有機械者必有機事，有機事者必有機心。機心存于胸中，則純白不備。純白不備，則神生不定。神生不定者，道之所不載也。吾非不知，羞而不為也�！弊迂暡m然，俯而不對。

　　這段文字是中國技術(shù)思想史的重要史料，后面將進行專題討論。這里我們感興趣的是，子貢與老人的對話給出了機械的概念界定：機械是能用力甚寡而見功多的器械。

　　關(guān)于機械的概念，在《韓非子》卷十五《難》二中有類似的論述：“審于地形、舟車、機械之利，用力少，致功大，則入多�！边@里還有了初步的經(jīng)濟觀點。①

　　由此可知，中國古代早在戰(zhàn)國時期就已形成了與現(xiàn)代機械學(xué)中“機械”一詞涵義比較相近的機械概念和術(shù)語了。

　�。�2）西方古今的機械概念

　　英文的“machine”一詞，其涵義要比現(xiàn)代機械學(xué)界定的“機器”（machine）概念要廣。在一般使用上，它與漢語的“機械”一詞類同。美國羅伯特。歐布林（RobertObrien）所著《機器》一書中指出：英文的“machine”（機械）一詞來源于希臘文mechine及拉丁文mecina，兩者原意都指的是“巧妙的設(shè)計”。Machine作為一般性的機械概念的出現(xiàn)，主要是為了區(qū)別與手工工具。在西方，一般性的機械概念的提出，可追溯到古羅馬時期。

　　西方最先提出機械定義的是古羅馬的建筑師維特魯威（Vitruvii）。他在其著作《建筑十書》（約成書于公元前32－33年）給出了這樣的定義：“機械是把木材結(jié)合起來的裝置，主要對于搬運重物發(fā)揮效力�！彼麑�機械和工具作了區(qū)別：“機械（machane）和工具（organon）之間似乎有著以下的區(qū)別。即機械是以多數(shù)人工和很大的力量而發(fā)生效果的，如重弩炮和葡萄壓榨機。而工具則是一名操縱人員慎重地處理來達到目的的，如蝎形輕弩炮或不等圓的螺旋裝置。因此工具和機械都是利用上不可缺少的東西�！雹�

　　亞歷山大利亞城的希羅（HeroofAlexandria，公元1世紀(jì)）最早討論了機械的基本要素，他認(rèn)為機械的要素有五類：輪與軸，杠桿，滑車，尖劈，螺旋。希羅的論文只是關(guān)系到提升和推動重物，雖不夠全面，但卻反映了古典機械的特征。③

　　1724年，德國萊比錫的機械士廖波爾特（Leopold）給出的定義是：“機械或工具是一種人造的設(shè)備，用它來產(chǎn)生有利的運動；同時在不能用其他方法節(jié)省時間和力量的地方，它能做到節(jié)省�！雹�

　　馬克思在《資本論》中對充分發(fā)展了的機械給出了界定：“一切已經(jīng)發(fā)展的機器，都三個本質(zhì)上不同的部分——發(fā)動機、傳動機構(gòu)和工具機械工作機——構(gòu)成，發(fā)動機是整個機構(gòu)的動力�！雹蓠R克思在《1861—1863年經(jīng)濟學(xué)手稿》討論了機器與工具的區(qū)別，他指出：“以上所述已經(jīng)對機器和工具有什么區(qū)別的問題作出了回答。工具本身一旦由機械來推動，一旦由工人的工具（它的生產(chǎn)率取決于工人的技巧并需要他付出作為勞動過程的媒介的勞動）變成機械的工具，——機器就代替了工具。在這種情況下，機械應(yīng)該達到這樣的發(fā)展程度：它既能從人或牲畜，簡言之，從任意動作的那些原動力獲得動力，也能從機械推動的原動機獲得動力�！雹�

　　馬克思主要從經(jīng)濟學(xué)和生產(chǎn)工具發(fā)展的寬廣視角考察機器和機械的深刻涵義，力圖說明當(dāng)時的社會生產(chǎn)從工廠手工業(yè)向大機器工業(yè)的轉(zhuǎn)變。他認(rèn)為機器是代替人手操縱工具的機械系統(tǒng)，它從一開始就應(yīng)是“工作部分同傳導(dǎo)運動的機械和推動機械的原動機的組合”。馬克思還談到了當(dāng)時一些學(xué)者中關(guān)于機械和機器的概念：“就象在英國的在政治經(jīng)濟學(xué)家一樣，在英國的力學(xué)家中，可以遇到這樣一些人，他們認(rèn)為，機器與工具沒有本質(zhì)的區(qū)別；工具是簡單的機器，而機器是復(fù)雜的工具，或者說，兩者只有簡單機器與復(fù)雜機器之分。從這種意義上說，甚至最簡單的機械，如杠桿、斜面、滑輪、螺旋、楔、輪子等，也被叫作機器”①

　　19世紀(jì)中、后期，西方機械工程學(xué)家開始從機械的力學(xué)原理出發(fā)討論機械或者說機器的概念，從而給出比較專業(yè)和科學(xué)的定義。下面給出的是早期機構(gòu)學(xué)的兩部奠基性著作中的定義。

　　英國機械學(xué)家威利斯（R.Willis，1800－1875）在其《機構(gòu)學(xué)原理》（ThePrincipleofMechanism，1841年）所給的定義是：“任何機械（machine）都是由用各種不同方式連接起來的一組構(gòu)件組成，使其一個構(gòu)件運動，其余構(gòu)件將發(fā)生一定的運動，這些構(gòu)件與最初運動之構(gòu)件的相對運動關(guān)系取決于它們之間連接的性質(zhì)�！雹�

　　德國機械學(xué)家勒洛（F.Reuleaux，1829－1905）在其《理論運動學(xué)》（TheoretischeKinematik，GrundzügeeinerTheoriedesMaschienenwesens，1875年）中的定義是：“機械（machine）是多個具有抵抗力之物體的組合體，其配置方式使得能夠借助它們強迫自然界的機械力做功，同時伴隨著一定的確定運動�！雹�

　　威利斯給出的machine定義實際是現(xiàn)代機械原理中的機構(gòu)。勒洛則最早給出了現(xiàn)代機械學(xué)中的機器（即machine）定義。從勒洛開始，機構(gòu)概念與機器也被區(qū)分開來。20世紀(jì)的機械原理著作進一步明確了機構(gòu)和機器的概念。

　　勒洛的《理論運動學(xué)》建立了機械運動學(xué)的基礎(chǔ)，書中的許多概念、觀點和研究方法被沿用至今。20世紀(jì)初，出現(xiàn)了把機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)合在一起的機械原理著作。當(dāng)時西方的機械原理教科書中有如下的定義：

　�。�1）“機械者，固定部分與運動部分之組合體，介乎能力與工作之間，所以使能力變?yōu)橛杏弥�工作者也�！保?912年，Keown）④

　�。�2）“機械者，兩個以上物體之組合體，其相對運動皆繼續(xù)受一定之限制，使一種能力由之變化或傳達，以作一種特別之工作者也�！保�1915年，Mcksy）⑤

　　1930年，我國機械學(xué)家劉仙洲在編寫中國最早的機械原理教科書時，參考西方這類教科書給出了一個定義：“機械者，兩個以上之物體之組合體。動其一部則其余各部各發(fā)生一定之相對運動或限制運動，吾人得利用之使一種天然能力或機械能力發(fā)生一定之效果或工作者也�！雹�

　　1955年，烏克蘭奧德薩工業(yè)大學(xué)多布羅沃利斯基（В。А。Добрвольский）在一篇論文中給出了一個定義：“機械是為人所使用的勞動工具，在這個勞動工具中，形狀和尺寸適合的部分是由能經(jīng)受很高壓力（阻力）的材料所制成；在引入能量不斷作用下，能完成適合的實際上有利的運動和動作；這些運動和動作是人們?yōu)橥瓿杉夹g(shù)的工藝目的所必要的�！雹�

　　這里定義的“機械”，更確切地說是機器，即現(xiàn)代機械原理中的machine概念。

　　綜上所述，西方有關(guān)機械的一般性概念隨著機械的發(fā)展逐漸發(fā)生了變化，隨著機械工程科學(xué)的建立和發(fā)展而深化。從區(qū)分機械與手工工具開始，到區(qū)別復(fù)雜機械與簡單機械和工具，進而形成了機械工程學(xué)中最基本的機器和機構(gòu)概念。

　　3、機械工程技術(shù)史的范疇

　　機械工程學(xué)是以機構(gòu)和機器為基本對象的科學(xué)，各類和各種不同機械均屬機械工程技術(shù)的范疇。機械的種類繁多，可根據(jù)部分機械在某些方面的類同特性或特征化分類別。如希羅將簡單機械分為五類：輪與軸，杠桿，滑車，尖劈，螺旋。按馬克思對機器系統(tǒng)的分類，機械可分為發(fā)動機、傳動機構(gòu)和工作機。劉仙洲在《中國機械工程發(fā)明史（第一編）》中將機械分為七類，即：簡單機械、發(fā)動機或原動機、工作機、傳動機、儀表、僅用發(fā)動機原理的機械、發(fā)電機與電動機。

　　按機械的使用功能則可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；接服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械、運輸機械和化工機械等；按工作原理又可分為熱力機械、流體機械、往復(fù)機械和仿生機械等。

　　從動態(tài)觀點看，機械工程又是一個技術(shù)過程。它包含了人類的主要技術(shù)活動：

　�。�1）發(fā)明與革新；（2）設(shè)計與測試；（3）制造（加工與制作）（4）使用與維修。因此各種機械的發(fā)明、設(shè)計、加工與制造以及使用與維修均屬機械工程技術(shù)的范疇。發(fā)明和設(shè)計包含了更多的智力因素和思想與知識內(nèi)涵。制造和使用則包含了更多的體力因素和經(jīng)驗與實踐的內(nèi)容。機械加工與制作的對象以及加工制作過程無疑屬于機械工程技術(shù)的基本內(nèi)容，因此，某些通過機械加工獲得的技術(shù)產(chǎn)品，盡管不能看作是機構(gòu)和機器，也常常被認(rèn)為屬于機械工程的范疇。

　　機械工程技術(shù)史是研究機械工程技術(shù)發(fā)生、發(fā)展過程及其規(guī)律的一門學(xué)科。機械工程技術(shù)史的對象和范疇與機械工程技術(shù)的對象與范疇既有在內(nèi)在的聯(lián)系，由有著一定的差別。從認(rèn)識上看，機械工程技術(shù)是第一個層次，機械工程技術(shù)史是第二個層次，后者是以前者為基礎(chǔ)的。機械工程技術(shù)史是研究過去的機械技術(shù)的學(xué)問，與前者不同的特點是研究者和研究對象在時間坐標(biāo)上處于不同的位置，因此它重視從時間關(guān)系研究機械技術(shù)的特點和演變過程�？梢哉f，機械工程技術(shù)史的對象是歷史上的機械成果及其影響機械工程技術(shù)發(fā)展的各種主要因素。不僅歷代的機械發(fā)明、機械制造技術(shù)以及機械成果的推廣與應(yīng)用屬于機械工程技術(shù)史的范疇，而且影響機械工程發(fā)展的社會的經(jīng)濟、政治和文化等因素也屬于它考察的對象和范疇。

　　二、中國機械工程技術(shù)史的研究對象、任務(wù)和價值

　　1、中國機械史的研究對象與任務(wù)

　　中國機械工程技術(shù)史主要研究機械工程技術(shù)在中國的發(fā)展過程與模式，它的對象是中國歷代的機械成果及其影響機械工程技術(shù)發(fā)展的各種因素。機械技術(shù)的發(fā)展在許多方面有其一般性的規(guī)律，適用于不同的文化和國家，當(dāng)然也適用于中國。但是每個國家特別是不同文化傳統(tǒng)的國家有著不同的特殊環(huán)境和背景，各國機械的發(fā)展是不平衡的。有的國家和地區(qū)在機械技術(shù)的某些方面發(fā)展水平較高，另一些國家和地區(qū)則在機械的另一些方面發(fā)展水平較高；有的機械成果在某些國家傳播和發(fā)展較快，而在另一些國家推廣應(yīng)用十分緩慢。由于不同文化和社會因素的制約，各國機械工程技術(shù)的發(fā)展模式也并不是千篇一律的。因此不同國家機械工程技術(shù)的發(fā)展往往呈現(xiàn)出不同的特點。尤其是中國古代機械的發(fā)展，技術(shù)傳統(tǒng)與西方有很大不同，有其獨特的軌跡。既有許多優(yōu)點也有不少缺點，既有很多成功的經(jīng)驗也有不少失敗的教訓(xùn)，值得認(rèn)真加以總結(jié)。中國機械史的主要任務(wù)就是要整理和發(fā)掘中國歷代在機械工程方面的重要成果及其特點，揭示機械工程技術(shù)在中國發(fā)展的規(guī)律性和特殊性。

　　研究中國機械史應(yīng)從考察中國歷代的機械成果入手，首先需要掌握大量的歷史資料。中國歷史上有哪些重要機械科技成果？它們的水平和價值如何？中國傳統(tǒng)機械及其技術(shù)、工藝方法和西方有何不同？機械工程技術(shù)對中國社會生產(chǎn)有何作用和影響？這些都是需要機械史研究解決的基本性問題。只有對有關(guān)史料進行全面的清理和深入的分析，才能獲得這些問題的答案。對于中國古代機械史來說，歷代有關(guān)機械工程的成果主要反映在三類史料之中，即文字資料、圖像與圖形資料和實物資料。

　　中國機械工程的文獻史料，是有關(guān)古代機械的概念名稱、形制、材料、動力、結(jié)構(gòu)原理、工藝方法、應(yīng)用與推廣情況以及相關(guān)的社會歷史文化背景等方面的文字記載和描述。它包括各類典籍中的有關(guān)史料和出土文物上相關(guān)的銘刻資料等。除了少數(shù)一些技術(shù)著作中有關(guān)機械的專論性記述外，有關(guān)機械工程的文獻資料十分零散，大都分散在大量的各類古籍之中。圖像與圖形資料主要是古代美術(shù)作品和工程技術(shù)著作及其它典籍中的機械圖像與圖形，這些資料不僅存在于帛、紙為載體的古代繪畫作品和各類寫本和印刷本書籍中，而且大量存在于古代巖畫、銅器刻畫、磚石刻畫、壁畫等平面繪畫和浮雕作品之中。實物資料是考古發(fā)掘中出土的和傳世的與古代機械直接有關(guān)的各種實物，主要包括大量的古代各類機械成品、半成品、零部件、機械模型、明器機械和機械加工產(chǎn)品，目前在民間仍然尚存不少傳統(tǒng)機械，從技術(shù)上看屬于古機械的遺制，它們也是重要的實物資料。這些實物資料具有重大的價值，由此可以獲得更為確切和可靠的關(guān)于過去機械技術(shù)的信息，它們與文獻資料同樣屬于中國機械史的研究對象。搜集、整理和分析古代機械工程史資料，是中國機械工程史研究的一項基礎(chǔ)性工作。但是，由于多數(shù)文獻史料分散在數(shù)量極大的古籍和銘文中，各類與機械有關(guān)的古代繪畫作品則更是分散收藏于各地不同的機構(gòu)和個人手中，實物資料同樣分布在十分廣泛的地域范圍內(nèi)，此外還有大量資料流失國外，因此，對如此眾多的史料進行充分的發(fā)掘、整理和研究，由少數(shù)人在短期內(nèi)顯然是難以完成的。中國機械工程技術(shù)史的任務(wù)因而也十分繁重，必須多人接力工作，逐步擴大調(diào)查和研究的范圍，直到基本掌握整體面貌。

　　中國機械工程史還要探討影響中國機械工程技術(shù)發(fā)展的各種因素。除了研究諸如工匠和技術(shù)人員在機械工程發(fā)展中的作用、古代的技術(shù)觀和設(shè)計與管理思想對工程技術(shù)實踐的影響等內(nèi)部因素外，還應(yīng)分析文化與科學(xué)傳統(tǒng)、社會經(jīng)濟與政治制度、戰(zhàn)爭與軍事、思維方式、技術(shù)政策與組織管理制度以及對外交流關(guān)系對機械工程發(fā)展的影響等諸多外部的因素。這些因素對于古代機械工程的發(fā)展有時起促進作用，也有時起阻礙作用。有的因素只有短期影響，有些則長期發(fā)揮作用。這方面的研究，涉及領(lǐng)域很多，情況極為復(fù)雜，因而難度也更大，任務(wù)更為艱巨。如果要想在中國機械史的宏觀研究方面取得突破性的進展，就必須在這方面有更多的投入和下更大的功夫。在搜集、整理和分析古代機械工程史資料的基礎(chǔ)工作取得重要進展后，研究工作的重點應(yīng)逐漸向這方面轉(zhuǎn)移。

　　2、中國機械史的價值

　　中國的機械工程技術(shù)在漫長的歷史發(fā)展過程中形成了自己獨特的風(fēng)格。中國古代機械工程技術(shù)，是世界機械史的一個組成部分，在世界機械工程史上占有重要位置。

　　中國古代機械工程技術(shù)成果具有重要的歷史價值，有許多機械發(fā)明和技術(shù)成果在世界機械史上處于遙遙領(lǐng)先的地位，其中不少成果還傳播到了世界各地，對世界機械技術(shù)的進步起到了直接的促進作用。著名科學(xué)史家李約瑟在討論中西科技交流與比較問題時曾指出：“有少數(shù)幾種基本技術(shù)曾經(jīng)從古代美索不達米亞朝四面八方傳播，……可是，中國人的發(fā)明就多了。這些發(fā)明在公一元世紀(jì)到十八世紀(jì)期間先后傳到了歐洲和其他地區(qū)。這里包括：（1）龍骨車；（2）石碾和水力在石碾上的應(yīng)用；

　　3、水排

　�。�4）風(fēng)扇車和簸揚機；（5）活塞風(fēng)箱；6平放織機（它可能也是印度的發(fā)明）和提花機；（7）繅絲、紡絲和調(diào)絲機；（8）獨輪車；（9）加帆手推車；（10）磨車；（11）拖重牲口用的兩種高效馬具，即胸帶和套包子；（12）弓弩（13）風(fēng)箏；（14）竹編蜒和走馬燈；（15）深鉆技術(shù)；（16）鑄鐵的使用；（17）游動的常平懸吊器；（18）弧形拱橋；（19）鐵索吊橋；（20）河渠閘門；（21）造船和航運方面的無數(shù)發(fā)明，包括防水隔艙、高效率空氣動力帆和前后索具（22）船尾的方向舵；（23）火藥以及和它有關(guān)的一些技術(shù)；（24）羅盤針，先用于看風(fēng)水，后來又用于航海；（25）紙、印刷術(shù)和活字印刷術(shù)；（26）瓷器。我寫到這里時了句點，因為二十六個字母都已經(jīng)用完了，可有許多例子、甚至還有重要的例子可以列舉。我們決不能認(rèn)為對以上任何一種發(fā)明已經(jīng)沒有話可講了，也不能認(rèn)為在所有例子中，都有足夠的證據(jù)可以充分證明，后來歐洲應(yīng)用的是從較早的中國人的實踐中得來的。但是所有這些例子有一種共同之點，這就是它們在中國應(yīng)用的時期，確實早于它們在世界其他部分出現(xiàn)的時期。有時甚至要早得多�！阿倮罴s瑟博士列舉的這些實例絕大多數(shù)都是中國古代的機械發(fā)明或相關(guān)的技術(shù)成果，由此可見，中國古代的機械技術(shù)成果不僅在中國科技史上占有突出地位，而且在世界機械史乃至科技史上的地位也是不可低估的。

　　中國機械史的歷史價值還表現(xiàn)在傳統(tǒng)機械工程技術(shù)在中國古代社會經(jīng)濟和科技發(fā)展中占有十分重要的位置。中國自古以來以農(nóng)業(yè)立國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在古代歷史發(fā)展進程中始終占據(jù)核心地位，因而作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)機械在生產(chǎn)中的作用極為重要。農(nóng)業(yè)機械技術(shù)方面的大量發(fā)明、革新及其推廣應(yīng)用對社會生產(chǎn)力的提高起了極大的作用。同樣，機械在水利工程、建筑工程、交通運輸、紡織等領(lǐng)域中也發(fā)揮著重要作用。機械技術(shù)在軍事上具有舉足輕重的作用，先進和精良武器與軍事裝備的制造都要依賴先進的機械技術(shù)。中國古代在天文觀測方面能夠取得許多重要成就，與先進天文儀器的作用密不可分，而眾多先進天文儀器的出現(xiàn)則反映了中國古代精密機械制造技術(shù)的發(fā)達。明代宋應(yīng)星編著的《天工開物》是一部關(guān)于中國古代工程技術(shù)的百科全書，其中講述機械技術(shù)的內(nèi)容占了全書一半以上的篇幅，也說明機械技術(shù)在古代工程技術(shù)中的重要地位。因此，傳統(tǒng)機械技術(shù)根植于中國古代社會生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域之中，機械技術(shù)的進步不僅促進了生產(chǎn)的發(fā)展，豐富了古代的社會生活，而且成為推動古代不同領(lǐng)域科技發(fā)展的有力工具。

　　中國機械史的研究不僅具有重要的歷史價值，而且具有較高的現(xiàn)實價值和意義。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

　　首先，中國古代機械工程技術(shù)是中國科學(xué)文化的重要組成部分，傳統(tǒng)機械的技術(shù)成果是我國優(yōu)秀的科學(xué)文化遺產(chǎn)，因此中國古代機械史的研究具有重要的文化價值。機械技術(shù)在人類物質(zhì)文化史上一直占據(jù)核心地位，人類文明的發(fā)展階段一般以機械技術(shù)的重要成果作為主要劃分標(biāo)志，便是最好的說明。而我們的祖先創(chuàng)造了許多杰出的機械科技成果，為后世留下了大量的物質(zhì)文化財富，發(fā)掘、整理和研究這些機械成果對于豐富祖國科學(xué)文化寶庫無疑極為有益。但過去這方面的工作開展得還遠遠不夠，中國機械工程機械史仍是一個有待開發(fā)的領(lǐng)域，在目前情況下進一步開展中國機械史的研究也顯得尤為重要。

　　第二，技術(shù)發(fā)展有很強的繼承性和規(guī)律性，中國機械史的研究有助于揭示技術(shù)發(fā)展特質(zhì)，可以起到溫故知新、闡明方向和趨勢的作用，因此具有重要的借鑒價值。中國歷史上在機械科技方面的成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)，對于現(xiàn)今科技的發(fā)展很有借鑒價值。中國古代與機械有關(guān)的技術(shù)觀和技術(shù)哲學(xué)思想，對于我們認(rèn)識技術(shù)與人、技術(shù)與環(huán)境以及技術(shù)與社會的關(guān)系仍有參考價值。中國古代的一些技術(shù)思想和方法與舉措正好與現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的時代要求相切合，對于認(rèn)識和解決技術(shù)給現(xiàn)代社會帶來的環(huán)境污染，能源和資源的枯竭等一系列負(fù)面效應(yīng)也有積極的參考意義。中國近現(xiàn)代機械史的研究則對于制定國家的技術(shù)規(guī)劃、技術(shù)發(fā)展與引進的政策和戰(zhàn)略更是有著直接的借鑒作用。

　　第三，研究和學(xué)習(xí)中國機械工程史，闡明中國傳統(tǒng)機械技術(shù)的興衰歷程，了解科學(xué)家、發(fā)明家的生平、成就和思想，不僅可以學(xué)到科學(xué)和歷史的知識，還可從中獲得啟示和汲取教益，因而中國機械史還有著比較重要的教育價值與作用。機械工程技術(shù)史知識的傳播有助于人們了解機械工程技術(shù)的概念和原理的來龍去脈，加深對機械科技的認(rèn)識和理解。培根說；學(xué)史可以使人明智。對于青年學(xué)生與專業(yè)科技人員來講，機械史的知識則可起到開拓視野的作用。

　　第四，研究中國機械史，不難發(fā)現(xiàn)一些古老的機械技術(shù)、工藝和原理在現(xiàn)代仍然發(fā)揮著作用或具有實用價值。中國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械與古農(nóng)具至今在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，具有極強的生命力。我國的許多傳統(tǒng)金屬工藝仍在實際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。在秦始皇陵墓中出土的青銅箭鏃表面上有一層含鉻的黑色致密層，埋在地下兩千多年沒有腐蝕�，F(xiàn)代金相學(xué)研究證明這樣處理有很強的抗腐蝕能力。此項表面處理技術(shù)顯然具有古為今用的價值。類似的實例還有很多。機械史的研究有助于認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)機械的現(xiàn)代意義和實用價值。

　　三、中國古代機械史的分期問題

　　研究中國機械技術(shù)的總體發(fā)展進程，必須把中國機械技術(shù)的形成與發(fā)展過程劃分為幾個不同的歷史階段，因此，中國機械史的分期問題是進行中國機械工程史宏觀研究的一個重要問題。合理的分期不但可以反映中國機械工程發(fā)展的階段性，同時也應(yīng)反映出中國機械科技發(fā)展的特點和主要線索。

　　關(guān)于中國機械史的分期問題，已有一些學(xué)者有所涉及和討論，但目前尚未進行充分的研究，也未得出一致的結(jié)論。1984年，郭可謙、陸敬嚴(yán)先生最早專門討論了這一問題。他們提出了將中國機械史分為四個時期的方案：①

　�。�1）簡單工具時期，相當(dāng)于原始社會時期，即石器時代。分為兩個階段：粗制工具階段（舊石器時代），和精制工具階段（新石器時代）。

　�。�2）古代機械時期，大約從四千年到十九世紀(jì)四十年代。包括三個階段：從古車出現(xiàn)到秦以前為迅速發(fā)展階段；秦到宋元時期為成熟階段；明代到十九世紀(jì)四十年代為緩慢前進階段。

　�。�3）近代機械時期，從一八四○年至新中國成立前夕。

　�。�4）現(xiàn)代機械時期，新中國成立后的發(fā)展時期。

　　在1985年，筆者提出了關(guān)于中國機械史的另一種分期意見，將中國機械史分為六個時期：②

　�。�1）形成與積累時期，從遠古到西周時期。

　�。�2）迅速發(fā)展和成熟時期，從春秋時期到到東漢末年。

　�。�3）全面發(fā)展和鼎盛時期，從三國時期到元代中期。

　�。�4）緩慢發(fā)展時期，從元代后期到清代中期。

　�。�5）轉(zhuǎn)變時期，清代后期到中國成立前夕。

　�。�6）復(fù)興時期，新中國成立后的發(fā)展時期。

　　最新出版的《中國科學(xué)技術(shù)史》機械卷有“中國古代和近代機械工程發(fā)展概述”一章，論述中基本上采用了第一種分期方案。

　　1987年出版的《中國的百科全書》機械工程卷有詞條“中國古代機械史”、“中國近代機械工業(yè)”和“中國現(xiàn)代機械工業(yè)”分別涉及了中國古代機械工程技術(shù)、近代機械工業(yè)和現(xiàn)代機械工業(yè)發(fā)展的分期問題。這里僅介紹周世德先生在“中國古代機械史”條目中采用的古代機械史分期方案：③

　�。�1）春秋以前（公元前770年前）。

　�。�2）春秋至漢魏時期（公元前770年前～公元265）。

　�。�3）兩晉宋元時期（公元265～1368）。

　�。�4）明清時期（1368～1840）。

　　上述分期方案都有各自的分期依據(jù)，并較好地反映了機械史與中國通史的關(guān)系。在反映中國機械工程發(fā)展的內(nèi)部規(guī)律和特點方面，雖然也得到較好的處理，但細節(jié)方面似乎尚有進一步探討的余地。筆者認(rèn)為中國機械史的分期應(yīng)以機械科技的重大轉(zhuǎn)變和突破為主要依據(jù)，這就需要分析和研究各個歷史時期各種機械在動力、材料、結(jié)構(gòu)原理、工藝和功能等方面的發(fā)展水平和變化情況。此外，還應(yīng)注意考察不同時期間機械工程知識的水平和先進機械的推廣與應(yīng)用情況以及機械的社會功能與作用。中國機械工程技術(shù)的發(fā)展是一個以波浪式曲線前進的過程。常常由于某一方面或幾個方面（如材料、動力、工藝等方面）的重大轉(zhuǎn)變或突變引起機械工程技術(shù)的主要內(nèi)容發(fā)生了變化，使其達到新的水平，這樣就形成了幾個不同的自然發(fā)展時期。據(jù)此，我們在又在上述方案的基礎(chǔ)上，提出了如下關(guān)于中國古代機械史分期的修訂方案：

　�。�1）古代機械技術(shù)的萌芽時期，從舊石器時代開始到新石器時代。

　�。�2）傳統(tǒng)機械技術(shù)的初步形成時期，夏、商、西周時期。

　�。�3）傳統(tǒng)機械技術(shù)的進一步發(fā)展時期，春秋戰(zhàn)國到三國時期。

　�。�4）傳統(tǒng)機械技術(shù)的成熟與鼎盛時期，魏晉南北朝到元代。

　�。�5）傳統(tǒng)機械的平緩發(fā)展與西方機械的傳入時期，明初到十九世紀(jì)中葉。

　　四、中國古代機械工程史研究的歷史與現(xiàn)狀

　　在我國，中國機械工程技術(shù)史的現(xiàn)代研究發(fā)端于20世紀(jì)二三十年代。張蔭麟、劉仙洲和王振鐸等是早期中國機械史研究工作的主要開拓者。張蔭麟于1925年翻譯了英國學(xué)者穆爾（A.C.Moule）1924年發(fā)表在ToungPao（通報）上的專題論文“TheChineseSouth-PointingCarriage”，中譯文題目改為“宋燕肅、吳德仁指南車造法考”，發(fā)表在《清華學(xué)報》第2卷第1期（1925）上。張蔭麟又于1926年在《清華學(xué)報》第2卷第2期上發(fā)表了“宋盧道隆、吳德仁指南車之造法”一文。此后，他又在1928年發(fā)表了論文“中國歷史上之‘奇器’及其作者”（《燕京學(xué)報》第1卷第3期）。30年代開始了較為全面的古代機械的文獻資料發(fā)掘、整理和專題復(fù)原研究。1935年劉仙洲在清華大學(xué)出版了《中國機械工程史料》（約6萬字）一書，首次依據(jù)現(xiàn)代機械工程分類方法整理了中國古代機械工程的史料，初步勾勒出了中國古代機械工程的基本輪廓。幾乎與此同時王振鐸也開始了復(fù)原地動儀、指南車與記里鼓車的工作，他于1936年發(fā)表了專題論文“漢張衡候風(fēng)地動儀造法之推測”（《燕京學(xué)報》第20期，10周年紀(jì)念專號），1937年又發(fā)表了重要論文“指南車記里鼓車之考證及模型”（《史學(xué)集刊》第3期）。40年代，劉仙洲又發(fā)表了“王征與我國第一部機械工程學(xué)”（見《國立清華大學(xué)學(xué)報》1期，《真理雜志》1卷2期）和“中國在熱機歷史上的地位”（《東方雜志》39卷18期）兩篇有影響的論文。

　　西方學(xué)者早在19世紀(jì)后期就開始關(guān)注中國古文獻中有關(guān)機械發(fā)明的記載，20世紀(jì)初在歐洲的技術(shù)史著作中已有關(guān)于中國古代機械發(fā)明的探討。如奧地利著名技術(shù)史家霍維茨（H.T.Horwitz）在1913年出版的技術(shù)史著作中對中國的機械發(fā)明作了論述。此后直到30年代，在他的不少論著中都有關(guān)于中國古代機械的討論①。葛雷斯（H.A.Giles）于1906年，勞佛爾（B.Laufer）于1912，分別對中國古代指南車進行了復(fù)原研究②。穆爾（A.C.Moule）于1924年發(fā)表了研究指南車的專題論文，并根據(jù)《宋史》的文獻記載給出了具體的復(fù)原方案。穆爾的工作引起英國學(xué)者的關(guān)注，此后戴科斯（K.T.Dykes）提出了采用差動輪系復(fù)原指南車的設(shè)想（1942年），蘭徹斯特（G.Lanchster）于1947年利用差動輪系制作了復(fù)原模型。美國學(xué)者霍梅爾（R.P.Hommel）在1921年在至1928年、1928年至1930年前后用了8年時間在中國各地調(diào)查傳統(tǒng)手工業(yè)技術(shù)，在進行了廣泛的實地調(diào)查后，寫成專著ChinaatWork；anillustratedRecordofthePrimitiveIndustriesofChina‘sMasses，whoseLifeisToil，andthusanAccountofChineseCivilization，于1937年在紐約出版，其中包含了大量傳統(tǒng)機械與工藝方面的內(nèi)容，配有大量實物照片，是一部具有重要歷史和文化價值的著作。恰特萊（H.Chatley）在1942年在TransactionsoftheNewcomenSociety（22，117）上發(fā)表了TheDevelopmentofMechanismsinAncientChina（古代中國機械學(xué)的發(fā)展）綜論研究性論文，在西方首次較全面地論述了中國古代機械的發(fā)展。在國外，對中國機械史研究最有建樹的學(xué)者還是李約瑟博士。他從50年代開始發(fā)表有關(guān)中國機械史方面的論文，1965年他的巨著《中國科學(xué)技術(shù)史》的機械工程卷（ScienceandCivilizationinChina，Volume4，PhysicsandPhysicalTechnology，Part2，MechanicalEngineering）由劍橋大學(xué)出版社出版，它是第一部英文的中國機械史的學(xué)術(shù)專著，在國際上影響極大。李約瑟編撰此書時利用了大量的中國機械史的原始資料和研究成果，同時參考了許多世界與西方機械史的文獻和研究成果，在比較科學(xué)史的視角對中國機械技術(shù)的發(fā)展及其重要成果進行了深入研究。日本和臺灣學(xué)者較早分別將此書翻譯成日文和中文出版，中國大陸的中文譯本也在2000年有科學(xué)出版社和上海古籍出版社出版。

　　20世紀(jì)50年代以來，中國機械史的研究工作在中國經(jīng)歷了十分曲折的過程。在50年代至60年代前期，劉仙洲做了一系列機械史專題研究工作，發(fā)表了多篇論文，并主持匯集中國工程史料。1962年他編著的《中國機械工程史（第一編）》一書由科學(xué)出版社，這是第一部中國古代機械史的著作，論述了中國古代的主要機械發(fā)明成就，從機械原理和原動力的角度出發(fā)整理了中國古代機械工程發(fā)展的脈絡(luò)。1963劉仙洲年撰寫的《中國古代農(nóng)業(yè)機械發(fā)明史》問世，這是第一部全面歷史中國古代農(nóng)業(yè)機械成果及其發(fā)展的著作。王振鐸則在發(fā)掘古代文獻和文物資料的基礎(chǔ)上，對許多機械成果做了深入的專題研究。他在中國歷史博物館主持復(fù)原了水運儀象臺、候風(fēng)地動儀、指南車、記里鼓車等一系列古代機械裝置。他們的杰出工作，奠定了中國機械工程史這一學(xué)科的基礎(chǔ)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了重大影響。正當(dāng)中國機械史的研究被引向深入之時，爆發(fā)了史無前例的“文化大革命”，導(dǎo)致了科學(xué)文化大災(zāi)難�！拔母铩逼陂g，和其他學(xué)科一樣，機械史的研究也完全處于停頓狀態(tài)�！拔母铩币院�，中國機械史的研究得以恢復(fù)和發(fā)展，老一輩學(xué)者也續(xù)有力作刊行，如清華大學(xué)出版了根據(jù)劉仙洲生前匯集的史料編纂而成的《中國科技史資料匯編一農(nóng)業(yè)機械》（1985年），王振擇先生出版他的論文集《科技考古論叢》（1989年）。同時，同濟大學(xué)、中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所、北京航空航天大學(xué)等單位，都積極開展了中國機械史的研究工作和國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，并通過招收機械史的研究生，努力培養(yǎng)新一代的專業(yè)研究人員。一些大專院校開設(shè)了機械史的選修課，取得了良好的效果。從20世紀(jì)80年代起，中國機械史的研究隊伍開始形成，研究工作逐漸活躍，發(fā)表論文數(shù)百篇，涌現(xiàn)了不少具有較高質(zhì)量和較大影響的專題研究成果。如陸敬嚴(yán)先生主持的古代機械模型復(fù)原等課題，華覺明先生參與主持的曾侯乙編鐘的復(fù)原研究，楊青、錢小康等先生參與主持的秦陵銅車馬技術(shù)研究等都取得了突出成果。綜合性與系統(tǒng)性的整理與研究工作也有重要進展，如1986年機械工程師進修大學(xué)刊行了郭可謙、陸敬嚴(yán)合著的《中國機械史講座》，1986年文物出版社出版了華覺明等撰寫的《中國冶鑄史論集》，和，1992年北京理工大學(xué)出版了張柏春撰寫的《中國近代機械簡史》，1995年山東科技出版社出版了蘇榮譽等編撰的《中國上古金屬技術(shù)》，1998年清華大學(xué)出版社出版了張春輝編著的《中國古代農(nóng)業(yè)機械發(fā)明史》（補編），1999年大象出版社出版了華覺明撰著的《中國古代金屬技術(shù)》。此外，臺灣中央文物供應(yīng)社也在1987年出版了萬迪棣編撰的《中國機械科技之發(fā)展》一書，此書被收入中華文化叢書中。90年代初期，中國科學(xué)技術(shù)史叢書委托陸敬嚴(yán)、華覺明主編《中國科學(xué)技術(shù)史》的機械卷，錢小康、張柏春、何堂坤、楊青、趙豐、黃麟雛、劉克明和馮立升等多位學(xué)者參加編寫，于1997年完成全書的編撰工作。此書于2000年由科學(xué)出版社出版，全書約69萬字，與前面幾部通史性中國機械史著作有所不同，它突破了簡史的范疇，是一部較大型的中國機械工程學(xué)術(shù)著作。此書對中國機械工程的歷史發(fā)展做了比較系統(tǒng)的論述和討論，對已有的研究成果進行了一次較全面的總結(jié)。這表明，中國機械史的研究已走出初創(chuàng)階段，進入了一個新的歷史發(fā)展時期。

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