画说科技史之二：魏晋清流

《洛神赋图》中的双体船

中国历史朝代歌中有一句：“三分魏蜀吴，二晋前后延，南北朝并立，隋唐五代传。”我们将前三句概括便是本文要讲述的历史时期—魏晋南北朝。这段时期跨度不短，从220年曹丕代汉建魏到589年隋军灭陈完成统一，前后达369年。在这段时期里，华夏大地政权更替频仍，连年征战，民不聊生，不过，此时的社会思潮并未陷入桎梏，反而激荡澎湃，孕育出艺术上崭新的姿颜，整体上比汉代又前进了一大步。我们先就这一时期图画的题材和风格做三点概括，使大家有一个总的印象。

首先，魏晋南北朝延续了汉代艺术的写实传统，这点突出表现在河西走廊一带魏晋墓葬中的彩绘砖上。其实，自东汉末年，由于物资匮乏，中原地区已渐兴薄葬，但到魏晋时，河西走廊一带并未受较大影响。绘制彩绘砖的画匠极可能是当时社会底层的民间画工，生活阅历丰富，各种生产生活场景熟稔于心，所以绘画中广泛涉及现实题材。据相关学者统计，这些绘画作品中囊括了“农桑、畜牧、井饮、狩猎、林园、屯垦、营垒、庖厨、宴饮、奏乐、博弈、牛车、出行、坞壁穹庐、衣帛器皿、营帐、驿传、牵驼、车舆、滤醋、蚕茧、丝束”等众多现实题材。这些题材正是我们研究古代科技史、物质文化史求之不得的宝贝，更令人欣慰的是迄今出土的彩绘砖数量可观，嘉峪关、酒泉、张掖一带出土数量竟有700多块！较之于魏晋南北朝其他地区或其他图画题材，魏晋彩绘砖可算得上一股时代的清流，故此本文也以之命名。

其次，魏晋南北朝时期的文化深受玄学和佛学的影响。魏晋玄学，是当时士大夫挣脱经学迷信，用道家汇通儒家的一次极端尝试。一心追求内心修养而轻身外之物，结果是培育了一大批清谈家，其中典型代表便是著名的“竹林七贤”，有人称他们是我国有史以来最放肆的知识分子，与之相关的故事广为流传。最能体现这几位贤人清雅之姿的当属南朝时期的“竹林七贤与荣启期砖画”，整幅画藏于南京博物院，由近300块砖拼嵌而成，八位名士宽衣博带，席地而坐，高雅闲适，画风自然空灵，正是魏晋风度的真实写照。佛教在两汉之际传入我国，但在汉代只是依附黄老之学，并无大的影响。到了魏晋南北朝，佛教文化兴起，我国著名的石窟，如敦煌、云冈、龙门、麦积山、响堂寺等，无一不是始于这一时期。这些石窟中的壁画也“见证”了不少当时的科技。当年寺观壁画想必也类似，只可惜时光荏苒，“南朝四百八十寺”，已无“楼台烟雨中”。

“村里发展产业，最常见的就是注册合作社，然后动员贫困户入社，再以合作社的名义与企业签约，产业扶贫的模式就建立起来了。”这名驻村干部表示，发展合作社是产业扶贫最直接的展现形式，至少上级来检查时有说的。

第三，在魏晋南北朝时期专业画家开始登上历史舞台。老师在历史课上教授原始社会的历史时，经常会讲到两次社会大分工（畜牧业从农业中分离；手工业从农业中分离），分工意味着专门化程度提高，也使得一部分人术业有专攻。绘画也是如此，魏晋南北朝时期出现了以绘画谋生之人，而且培育了流芳百世的大画家曹不兴（三国，吴）、顾恺之（东晋）、陆探微（南朝，宋）、张僧繇（南朝，梁），后三位被明代杨慎归于“画家四祖”（另一位是唐代吴道子）。遗憾的是，这几人中只有顾恺之的画（摹本）流传至今，比如，故宫博物院藏的《洛神赋图》《女史箴图》《列女仁智图》。其中《洛神赋图》中的双体船有极高的技术史料价值。由于众多专业画家投身创作，绘画理论得到了充分发展。西晋文学家陆机认为绘画和文学一样重要，并认识到其独特的价值：“丹青之兴，比雅颂之述作，美大业之馨香。宣物莫大于言，存形莫善于画。”绘画的功能在于“存形”，这种写实传统和价值正是画说科技史最需要的。南朝画家谢赫在《古画品录》中提出绘画“六法”，更是被后世奉为经典。

对这一时期绘画艺术有了总体了解后，让我们先把目光聚焦于魏晋彩绘砖。

“耕-耙-耢”的耕作体系

在我国古代有一部非常重要的农学著作—贾思勰的《齐民要术》，这一著作成书于魏晋南北朝时期。《齐民要术》之所以重要，是因为它是我国现存最早、最完整的一部农书。贾思勰是齐郡益都人，大致在如今山东寿光县一带；其生卒年不详，目前仅知道他曾做过“高阳太守”，可是北魏时曾有两个高阳郡，一个在今天的河北境内，一个在今天的山东境内，学界争论纷纷，目前仍无定论。不过，《齐民要术》成书的年代大致可确定在530～540年。《齐民要术》涉及的内容非常广泛，用书中的话说是“起自耕农，终于醯醢（xīhǎi），资生之业，靡不毕书”。特别值得一提的是，该书系统总结了我国北方旱田以“耕-耙-耢”为核心、以防旱保墒为宗旨的精耕细作体系。

在现今城市的大商场、菜市场中，杆秤已经退出了历史舞台。不过，在农村地区它还在广泛应用。杆秤本质上是一种非等臂杠杆，需要掌握一定的力学知识方能制作。早在公元前2000年左右，印度河流域已经使用等臂天平。我国在战国时期的一些墓葬中曾出土多件等臂天平，其中以长沙左家公山出土的一套天平最完整，包括木杆、两铜盘和一套砝码。在我国，杆秤的使用要晚些，但究竟起源于何时，学界存有争议。

图1.酒泉西沟魏晋墓彩绘砖“耕田图”

但是笔者认为，魏晋南北朝时期，杆秤应该已经使用。前述《机械卷》引用了南朝画家张僧繇绘制的一幅执秤图（图5）。但该图其实出自现藏日本大阪市立美术馆《五星二十八宿神形图》中的亢宿，有人认为该画的作者是唐代的梁令瓒，也有人认为是张僧繇，只不过现存的是唐摹本（还有人认为是梁令瓒摹张僧繇本）。尽管作者仍存争议，但该画年代为唐代，美术史界并无异议。退一步讲，即便是张僧繇画作的唐摹本，作为南朝已出现杆秤之证据仍不可靠，因为美术史上以摹绘之名行改动之实的不在少数。那么，笔者为何认为魏晋南北朝已经出现杆秤了呢？理由有二。

图2.嘉峪关新城魏晋五号墓彩绘砖“耙田图”

图3.张掖高台县魏晋墓彩绘砖“耢田图”

杆秤起源的谜团

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耕-耙-耢，是怎么回事呢？理解它们的关键无非三种农具：犁、耙、耢。在《画说科技史之一：汉画万象》（发表在3A）中，我们已经提到了犁。汉代的犁，发展已经比较完备，特别是发明了配套使用的耕盘之后，耕作中回转更便利，而且牲畜两侧用力就比较均匀，使得古人的耕田作业能力更进一步。汉代耕盘的使用还不常见，在汉代图像中最常见的是二牛抬杠式，使用的是长直辕犁。汉代已经出现了单牛驾一犁的耕田方式，只是具体的系驾法并不清楚，也即“牛是如何拉犁的”我们并不清楚。到了魏晋时，一种学术界关注较少的双辕犁出现了。比如，甘肃酒泉西沟魏晋墓彩绘砖中这幅画（图1），描绘的就是一幅牛耕图，可以清楚看到牛身后的犁有两根辕，从犁梢底部延伸到牛颈。这种犁在后世并不多见，因为牛的身躯有一定宽度，双辕从牛身后分开后，无论在牛颈部如何连接，总要再有一定程度的收拢，但具体的技术细节现在仍无定论，只有一点可以确定，魏晋时我国出现了双辕犁。从技术史的角度看，这种犁较汉代那种带耕盘的犁有些落后，因为有了耕盘，犁身便可以缩短，耕田过程中回转就比较方便。这便产生了一个问题，为何随着时代的进步，魏晋时的技术反而落后了？其实这种状况在古代并不罕见，很大程度上这是技术传播的问题，山东滕州画像石上那种耕盘（《画说科技史之一：汉画万象》一文），可能使用的地域很少，而且迄今尚未发现汉代将其用于单牛耕田的证据，这也是很吊诡的事情，有待更深入地研究揭秘。

首先，约450年，北魏道士李兰发明了一种新型计时工具“秤漏”。该事件在梁代沈约《袖中记》和唐代徐坚《初学记》均有记载，“以器贮水，以铜为渴乌，状如钩曲，以引器中水于银龙口中，吐入权器，漏水一升，秤重一斤，时经一刻”。很显然这是一种将水的重量转换为时间单位的仪器。中国科技史学家李约瑟、华同旭等复原了秤漏的结构，从结构上看，均采用了杆秤。或者说，李兰发明的秤漏是以杆秤的普遍使用为前提的，而不可能相反。

上述魏晋彩绘砖印证了历史，但有时图画也会把研究者、欣赏者引入误区。例如，我国学者对中国杆秤起源问题一直存在争论，便与一幅“误绘”的临摹图有关，也可以说是一次 “误绘”引发的学术谜案。

耙和耢是两种整田农具，所谓整田，就是犁田后平整土地，以待播种。后世的耙主要有两种，一种方框状，一种人字形，下方有铁齿，使用的时候上方或站或蹲一人，在畜力牵引下可以把田中大的土块打碎，同时起到一定的平整作用。后世的耢以方形木为框架，其中编上荆条，使用方法和耙类似，可以进一步磨碎小的土块（故耢也称为耱），同时平整田地。笔者还记得小时候见过叔叔站在马拉的耢上，双手拽住马尾劳作的场景。有时候我也体验一把，尽管只是蹲在耢上，倒也惬意自得。不过，魏晋时期的耙和耢还不是这种形态，这也反映了整田技术的演进过程。先说耙，耙的主要特征是带齿，其形象最早出现在魏晋彩绘砖上，甘肃嘉峪关新城五号魏晋墓出土的彩绘砖（图2）T字形耙跃然“砖”上，系驾方式仍是二牛抬杠式，只是因为艺术表现手法之故，牛颈上的横杠被省略了。当然，魏晋彩绘砖上亦有单牛拉耙的，不过其系驾方式还不清楚。这也说明了一个问题，图像有时用处极大，有时也会丢失重要的信息。再说耢，耢的形象在汉画像石上已有，但数量极少，在魏晋彩绘砖上不但可以看到汉代那种横木状的耢，还可以看到框形耢（图3），后者明显有荆条或藤条编于其中，这和后世框形耢的差别已经很小了。《齐民要术》首次记载了耕-耙-耢体系，但是该书没有一幅图，对器物形制的描述又十分吝啬，不知害苦了历史上多少读书人！幸运的是，较早的魏晋彩绘砖为其做了最好的脚注。

图4.敦煌莫高窟第254窟“尸毗王割肉贸鸽”图（临摹）

图5.亢宿

争议的原因要从敦煌莫高窟北魏第254窟一幅壁画谈起。1979年4月，学者刘东瑞在《文物》上发表了一篇论文，其中引用了第254窟一幅佛教本生故事“尸毗（pí）王割肉贸鸽”图，就在这幅图上绘有一“杆秤”。但是，另一位学者刘文引用的是他人摹绘的一幅图（图4），临摹的时候临摹者把原图右方的尸毗王改绘为一秤砣，结果活生生把一等臂天平“变”成了杆秤。后来，这一错误结果以讹传讹，流传甚广，就连科技史界陆敬严、华觉明主编的《中国科学技术史·机械卷》也沿用了此图，一时成了我国最早使用杆秤的图像证据。更有趣的是，本来图中画的是天平，提纽就在中间，如果改绘成杆秤后，位于中间的提纽就解释不通了。为了解释得通，前述《机械卷》只好写道：“敦煌莫高窟北魏壁画中的执秤图（即第254窟壁画），虽属提系杆秤，但秤的制作比较原始，提纽几乎在衡木的中央，秤盘的篮子处于重臂一端的中间，这种杆秤依然保留有不等臂秤的痕迹。”可见，那位临摹者真是害人不浅，害得科技史学者如此“委曲求全”，硬是把无法解释的画解释“通”了。那么，是谁最早发现了临摹者的误改？他是敦煌研究院王进玉研究员。王进玉在《敦煌学与科技史》中专门论述过此问题，同时他发现敦煌莫高窟晚唐第156窟有一幅卖肉图中绘有一杆秤，这是我国迄今最早的杆秤图像证据。

其次，1989年河南焦作嘉禾屯林场出土了一批窖藏铜器，考古学家孙机认为，同窖出土的秤砣和秤盘便是同一杆秤的部件，年代为北魏或略晚。

文献[1]～[10]对认识两种力做出了多角度的解释，主要从力的机理给出了说明，但没有在力与机理之间的联系做出解释。

1.分析电路结构，弄清各电表测哪段电路的物理量。首先分析电路的结构，确定电路的连接方式，判断其为串联电路还是并联电路；这类问题中的电表多为理想电表，当电路中元器件较多且结构较为复杂时，首先对电路进行简化。电压表的阻值非常大，在电路中作开路处理，电流表的阻值非常小，在电路中作短路处理，这样电路中仅剩下电阻、开关、电源等基本电路元件，更容易搞清整个电路的电阻连接关系。其次弄清各电表测哪段电路的哪个物理量以及变阻器电阻变化的情况等。

因此大致可以认为，杆秤在魏晋南北朝时已经出现，但仍未发现相关图像资料，最早有较明确纪年的杆秤形象出现于莫高窟第156窟的卖肉图，该窟建于唐大中年间。敦煌莫高窟的壁画还蕴藏了哪些科技史上的秘密？我们将在下一篇系列文章中揭晓。