朝宗两宋(上)
中国古代的科学技术在宋代达到了顶峰。北宋学者沈括的《梦溪笔谈》被著名的英国科技史学家李约瑟称为“中国科学史的坐标”，沈括也被李约瑟誉为“中国整部科学史中最卓越的人物”。四大发明中，火药与指南针诞生于宋代；《武经总要》《营造法式》等科技著作以及苏颂、韩公廉设计建造的大型天文仪器—水运仪象台也出现于宋代……另外，宋代文人的地位显著提高，促使了文化和艺术的繁荣，甚至有人将这一时期称为“中国的文艺复兴”，宋代的绘画作品(简称宋画)便是这场文艺复兴的集中体现者。
宋画有两大特征：首先，宋画摆脱了宗教与贵族题材的羁绊，涌现了大量的世俗画，比如张择端的《清明上河图》、李嵩的《货郎图》、李唐的《艾灸图》、马远的《踏歌图》等；其次，宋画以高超的写实技巧摹绘自然，比如林椿的《葡萄草虫图》、马远的《白蔷薇图》、赵佶的《柳鸦芦雁图》等。美国著名的中国美术史专家高居翰如此评价宋画：“在他们的作品中，自然与艺术取得了完美的平衡。他们使用奇异的技巧，以达到恰当的绘画效果，但是他们从不纯以奇技感人。一种古典的自制力掌握了整个表现，不流于滥情。艺术家好像生平第一次接触到了自然，以惊叹而敬畏的心情来回应自然。他们视界之清新，了解之深厚，是后世无法比拟的。”正是从这个意义上，本系列的宋代部分我们以“朝宗两宋”命名，一方面表达对宋画的仰慕之情；另一方面借用了李约瑟的科学史观，他认为近代科学的汪洋大海是不同古老文明科学细流“朝宗于海”的结果。宋画对前代绘画优秀传统的继承与弘扬，道理亦然。
《清明上河图》中的锯与舵
谈汉代画像石，若不谈山东的画像石就说不过去，因为山东画像石出土数量多，分量重。谈宋代的写实画，《清明上河图》总绕不过去，亦是此理。《清明上河图》是一幅画，却被后世学者当作一门学问进行长期深入的研究，这在艺术界并不多见，恐怕只有清代的《红楼梦》可以类比。笔者不禁想到王小波的一篇文章《我看国学》，批评某些红学研究者，本来就是一本书，却硬要把整个大千世界都塞在其中，结果只能走上歧途。国内《清明上河图》的研究，也有类似的问题。
有人统计，目前世界各地博物馆收藏的《清明上河图》有30多个版本，但多是明清的仿本。仿本中当然也有价值很高的，比如辽宁博物馆藏的明代仇英本《清明上河图》，若从写实角度考察明代苏州世俗生活，就很有价值(目前正在辽宁博物馆的“古代绘画展”中展览，有意者可前去一睹真迹)。但本文所谈的《清明上河图》，专指故宫博物院收藏的张择端所绘的那幅名作。
关于张择端，现存史料甚少，目前我们只知道他是山东诸城人，早年游学汴京，后在宋徽宗时期供职翰林图画院，尤擅作舟车、市肆、桥梁、街衢、城郭，存世作品除《清明上河图》外，另有藏于天津博物馆的《金明池争标图》。
《清明上河图》呈现的北宋科技，学界论述不少，择二例简述如下。
图1《清明上河图》中的制车作坊
第一例是框架锯或框锯的出现。所谓框锯，就是现在仍常见的工字形锯，在工字形木框的一侧安装锯条，另一侧捆缚绳带，在绳带上一般缚有绞杆—用于调节锯条的张力。国家博物馆的孙机和同济大学李浈对框锯的起源和发展做过专门论述，特别提到《清明上河图》中一个制车作坊地面上摆放了一支框锯(图1)，这是我国最早的框锯形象。李浈认为，框锯的发明在我国古代木工技术史上具有划时代的意义。因为它的出现，使解木变得较为简单易行，制材效率显著提高。原来可能要许多人共同进行的操作，现在只要两个人即可。那么在框锯出现之前，解木是如何进行的呢？大型板材靠木楔劈裂，小型的靠斧劈开，然后再用锛(单面刃，使用时手柄与刃口垂直)斫平，最后才是刮削。如果要精加工的话，还要进行研磨(平木用的刨，明代才出现)。框锯于解木之地位，由此可见。
第二例是汴河上船只使用的平衡舵。舵是控制船只运动方向的操纵装置，故我们常常称某一群体的领导为“掌舵人”。早在东汉时，我国已经出现了船尾舵。1954年，在广州市出土了一件东汉陶船明器模型，陶船尾部就有一舵，这是船尾舵的雏形。舵杆的顶端有一孔，应是安装舵柄用；舵面后部上方也有一孔，用于靠岸时悬吊船舵。武汉理工大学造船史专家席龙飞认为，东汉陶船上这种舵为“拖舵”，因为这种舵还不能沿着垂直的舵杆轴线转动，保留着以桨代舵的痕迹。据其考证，转轴舵出现在唐代。到了宋代，《清明上河图》所绘汴河上的商船和客船，全部采用了船尾舵(图2)。更重要的是，这些船尾舵均是升降式平衡舵，所谓升降式，即舵叶可以随水的深浅调整高低位置；所谓平衡舵，即舵杆的两侧均有舵叶，这样转动起来比較省力。当然除了升降式平衡舵技术，在《清明上河图》中还反映了不少宋代造船技术，学界亦有专著论述。
图2《清明上河图》中的升降式平衡舵
笔者在研究这幅画时，也有一点心得，分享如下。“同名异物”的现象在历史学中很常见，一方面可能是语言传播的问题，一方面可能是事物本身的发展演变所导致。比如“辘轳”这个词，在历史上多指一种汲水机械。但我们现在理解的那种手摇(曲柄)辘轳究竟是什么时候出现的呢？《清明上河图》可以帮助我们解开这个谜。
汉代汲水的辘轳，就是指井上的定滑轮装置。这不仅可以通过数以千计的汉代文物印证，也有陶井明器模型和画像石等作为佐证。到了北宋，手摇式辘轳的形象开始出现。《清明上河图》中绘有两口井，一口在闹市区赵太丞医铺旁，是个井口呈田字形的饮水井；另一口在郊外的菜园中，井口呈圆形，上设一辘轳(图3)。绘画中对辘轳着墨不多，但可以辨认出它是手摇辘轳。过去研究《清明上河图》的学者提到过该辘轳，但并未留意其技术史价值。笔者又根据出土的一些文物资料—如北宋的砖雕作品，考证结果是：至晚在北宋中晚期，手摇辘轳已经比较普遍了(详见《百科知识》2012年3月B刊《〈清明上河图〉中的“宝藏”》一文)。 (史晓雷)