世界中世纪科技史-第20章
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熙宁中（公元1068～1077年），宦官黄怀信设计修造龙舟的设施时发明了船
坞。方法是先凿一个可以容纳龙舟的大澳，下面置柱，架大木梁。使用时先
引水入澳，龙舟驰入，然后车出澳中的水，船体下落时就停在木梁上以供修
复。修完后放水入澳，船身浮起。因为澳上建大屋，作为藏船之所，故称船
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坞。金朝官员张中彦又发明了滑道，用大木修治成斜坡，乘凌晨霜滑时使人
拽船入水。船坞和滑道的发明改善了船工的工作条件，对船舶制造业的兴起
大有裨益。
远洋巨型海船的制造是宋元时期的另一大成就。根据马可·波罗的记载，
海船船身用枞木或松木制造，有1层甲板；船底和两舷用2到3层木板，有
4层舱室，共有房间50—100间左右；一般4—6桅，每船8—10橹，每橹4
人。大船甲板下的内舱之间采用水密隔舱，严密分隔。即使有一部分漏水，
也不会流入他舱，导致全船沉没。远洋海船巨大坚固和水密隔舱保证了航行
安全，促进了宋元海运的发展。例如1281年郑震率航海商船从泉州出发，经
印度洋航线花了3个月时间到达斯里兰卡，为中国海运赢得了声誉。
中国造船技术独辟蹊径，自成体系。西方的木帆船是从刳木而成的独木
舟发展起来的，因此其纵向主要构件是龙骨，横向主要构件是一条一条的肋
骨。而有人说：“中国船则从竹筏演变而成，把前后两端翅起来作为船头船
尾”。因此中国木帆船主要依靠大的夹持，横向强度靠短间距的横舱壁，
在受力较大的地方则设面梁。所以中国木帆船船尾中央比较适于装轴舵。用
指南针导航，用船尾舵掌握航向和有效利用风力被称为远洋航行的“三大必
要条件”。因此，欧洲借鉴了中国的造船技术，并使用了中国发明的罗盘和
舵，才真正开始了海上远航，并于15世纪开辟了航海的新时代。贝尔纳为此
高度评价中国的发明：“用了这两种发明物，在广阔海洋上航行就成为可以
实现的，而这类航行就大部分代替了早先迂回的沿岸往来。它仍破天荒第一
次开放了大洋，供人探险、战争和贸易，引起了巨大而迅速的经济和政治的
效果”。
（7）四大发明
举世闻名的中国四大发明——火药、指南针、印刷术、造纸术，对于世
界文明的影响是任何其他技术发明所比拟的：火药把骑士阶层炸得粉碎；指
南针直接导致了新的地理大发现；印刷术和造纸术的推广为传播世界文化知
识提供了极大的便利。可以毫不夸张地说，四大发明是照亮黑暗中世纪的第
一缕曙光，是中国为世界文明作出的最卓越的贡献。
我们已然在中世纪化学史部分提到了火药的发明和传播，而指南针由于
运用了大量的地磁学知识，我们在物理学史部分对它作了综述。至于印刷术
和造纸术，均属于典型的生产技术，特别予以重点介绍。
印刷术有“文明之母”之称，在技术史上占有很重要的地位。隋唐时期，
中国通用的是雕板印刷术，而到了宋代，活字印刷术诞生并逐步推广开来。
雕板印刷术主要包括两个工艺过程：刻板和印刷，就是把文字反写在木
板上，雕刻成为阳文反字的模板，字面向上放置；然后刷墨、贴纸，揭下来
后就成为带字的书页了。
雕板印刷术发明的确切日期现在还无法确认。有人认为最早可推溯到东
汉恒帝延熹八年（公元165年），但较为可信的说法认为是在隋朝。因为据
隋代费长房《历代三宝纪》记载，开皇十三年（公元593年）12月8日，隋
文帝杨坚诏书中有“废像遗经，悉令雕撰”的词句。还有一些其他的材料可
以间接证明。因此，认为它出现于6世纪初的隋唐之际，是比较一致的看法。
雕板印刷一般选用纹质细密坚实的木材为原料，虽然木刻费时费工，但
由于木刻工艺比较简单，印刷便捷，较以往传统的手写传抄优越百倍。而且
费用也比较低廉，因而深受人们欢迎。雕板印刷术不断被推广和传播，到9
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世纪时已相当普遍，成为一种新兴的重要手工业部门，对人们的经济生活和
科技文化生活起着越来越大的作用。
早期的印刷活动主要在民间流传，尤其在宗教活动中大量使用。这是因
为隋唐时期佛教昌盛，佛像、佛经的需求量很大。而手抄绘画费时费工，根
本满足不了需要。因此大量使用雕板印刷，发行量甚为可观。此外，雕板印
刷术还用于刻印诗集、音韵书和教学用书，以及历法、医药等科学技术书籍
的印刷。有力地推动了学术的交流与传播，极大地丰富了人们的精神文化生
活。
雕板印刷术产生后，首先传入邻近亚洲各国。大约于公元10世纪末传入
朝鲜，稍后又传入日本、越南等国。13世纪末，通过印制纸钞住入伊朗，再
从伊朗传入非洲的埃及，最后传入欧洲。欧洲现存的公元1423年的《圣克利
斯朵夫像》就是用雕板印制的。
在唐代基础上，宋代的雕板印刷术更加发展，趋于鼎盛。不过雕板印刷
虽然一版能印制成百上千本书籍，但刻板很费工费时，一本大部头书往往要
花费几年时间。而且版片体积庞大，存放不便。如果印刷印量少而又不重印
的书，版片用后便成了废物，很浪费人力、物力。因此，雕板印刷术进一步
发展的结果是宋仁宗庆历年间（1041—1048），平民毕升发明了活字印刷术。
它既能节约费用，又能缩短时间，非常经济方便。活字印刷术是世界印刷技
术史上的又一次伟大的创举，影响十分深远。
毕升生平事迹已不可考。他可能是一个工匠，起初在宫中供职为锻工，
后来告老回杭州。由于杭州刻书业昌盛，人人都知刻板的困难，因此毕升创
意烧制泥活字。沈括的《梦溪笔谈》详细记载了毕升发明的活字印刷术的原
理。
活字印刷术的基本原理，与近现代盛行的铅字排印方法完全相同。毕升
用胶泥制成泥活字，一粒胶泥刻一个字，经过火烧后变硬。事先准备好一块
铁板，将松香、蜡以及纸灰等混合在一起放在铁板上。铁板上再放一铁框，
在铁框里排满泥活字。排满一框后放在火上加热，松香、蜡、纸灰遇热融化，
冷却后便将一框泥活字都粘在一起。这时用一块平板将泥活字压平，然后刷
墨印刷。一版印完，将铁板放在火上加热，松香和蜡融化后即可取下泥活字，
以便再用。为了提高效率，将两块铁板交替使用，一板印刷，另一板排字。
第一板印完，第二板又已排好，印刷速度相当快。同时准备好几套泥活字，
可以重复使用。最常用的如“之”、“也”等字往往各有20多个，可以保证
一板当中不至于缺字。至于生僻字，则临时写刻，烧成后马上就能使用。
毕升完成了印刷技术史上最重要的突破，但他的活字印刷效果仍不理
想。由于泥字吸水性能差，用水墨印刷，笔划往往不够清晰。因此，元初著
名农学家王祯又改进制成了木活字。他在所著的《农书》中，对于刻写字体，
修整个木活字使其大小划一，排字上版术其平整，以及如何刷印等方法都作
了详细的记述，较好地解决了木活字印刷中的一系列具体的技术问题。他于
1298年试印了6万多字的《旌德县志》百部，不到一个月就完成。速度既快，
质量又好。木字吸水性较强，这是当时用水墨印刷的最佳方案了。此后元代
的铜活字，明代的铅活字，只有在改水墨为油墨以后才真正超过木活字。
值得称道的是，王祯采用以字就人的科学方法，创造了转轮排字架。他
将活字按韵分放在轮盘的特定部位，每韵每字都依次编好号码，登录成册。
排版时一人从册子上报号码，另一人坐在轮旁转轮取字，既提高了排字效率，
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又减轻了排字工人的体力劳动强度。
元代的木活字印刷术成熟后很早就传入朝鲜，再经朝鲜传入日本，此后
又开始向中亚传播。最近在甘肃省敦煌千佛洞发现了几百个元朝维吾尔文体
的木活字，这是世界上最早的木活字实物，也证明了元代活字印刷术已然传
到中亚。活字印刷术传入欧洲的路途可能是由蒙古人经俄国传入德国的。欧
洲最早制造活字板的是德国梅因兹地方的谷腾堡，时间约在公元 1444年到
1448年之间，比毕升晚了约400年。
活字印刷术不仅直接影响了亚洲各国，并且直接影响了世界的文明和进
步，两位伟大的科学家毕升、王祯功不可没。
四大发明之一的造纸术最早是由中国汉代的蔡伦发明。自蔡伦造纸经
后，中国的造纸术不断革新和进步。到隋唐时期，纸早已代替帛、简之类，
成为普遍的书写材料。由于隋唐印刷术的发明和推广，极大地促进了造纸业
和造纸技术的发展，造纸作为新兴的手工业遍及全国。
造纸所用的原料最能反映出某一时期造纸工艺技术的发展程度。例如，
魏晋南北朝时造纸技术已较汉代大有改观，就突出表现在除原有的麻、楮等
外，桑皮、藤皮也被利用来造纸。当时北方主要使用麻和楮，南方则多采用
藤皮。南方的藤纸由于质地匀细，外观整洁平滑，成为官方文书用纸，而名
噪一时。因此，南北朝造纸技术水平是明显高于汉代的。
到了隋唐时期，除了传统的麻纸、楮皮纸、桑皮纸、藤纸等继续发展，
同时又不断开拓利用了竹、檀皮、麦秸、稻秆等新的造纸原料。其中，竹纸
的问世标志着中国造纸技术的重要突破。因为竹子的纤维硬脆易折，加工时
不容易碾碎捣烂，因此，只有在当时已具备了纯熟精良的造纸技术，竹子才
能被开拓成为造纸的新型原料。竹纸出现后，由于它原料多、产量大、成本
低，因此竞争力很强，很快取代成本较高的藤纸推广开来。到了宋初，甚至
还出现了“姚黄”、“学士”、“召公”这样的上品。
用于书法、绘画的宣纸也是在唐代问世的。这种纸产于安徽宣州 （今泾
县）附近，唐代称这种宣纸为“玉版宣”。当时的宣纸以檀皮为原料，因此
产量很低，但质量很高。其质地细腻、洁白柔软，且经久而不变色，被誉为
“莹润如玉”。至今，宣纸仍然是纸中珍品。
此外，唐代造纸中的加矾、加胶、涂粉、洒金、染色等加工技术也大有
改进。因此，唐代的纸品种繁多，美观幽雅。有名的十色笺、五色金花绫纸、
薛涛深红小彩笺等，都是这一时期的佳作。
宋元时期造纸进一步普及。这一时期北方的桑皮纸、江南的楮皮纸、蜀
中的藤纸、越中竹纸，工艺水平很高，都享有盛誉。造纸术也传到民间。民
间用简单的方法，就可以制出糊窗纸、草纸、牛皮纸等民间用纸。这种古老
的方法一直流传至今。同时造纸技术和造出的纸张，也陆续传到了世界各地。
造纸术与印刷术相辅相陈，携手为世界文明进步、科学繁荣作出了卓越的贡
献。
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