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《永乐大典》载蒸汽机?
来源:北京晚报 | 蔡辉  2024年09月19日08:29

“蒸汽机是古代中国发明的。当年郑和下西洋的宝船就使用了蒸汽机,《永乐大典》中有记载……”这不是天方夜谭,而是网上反复流传的一段谣言。

造谣者编出两条“史料”:

其一,称《永乐大典》之《机器秘谈》之六十四篇《论火船》云:“火船为祖冲之父子所发明也,其法为铸一竹筒形大铁锅,上下盖皆密闭,锅身置二角管,左角管直而与锅身倾斜,与锅相通……因其只烧火加水,人不费力,又谓之千里船。”文理不通,分卷亦错。

其二,称明代《海外谈·船运》记:“次年,船运司长郑和公乃引闽越人转石磨之旱缸,以火烧水令旱缸内塞往复来往而驱使宝船前行矣。二百船东行,时停时止,费三月又八天而至毕鲁。”明内官仅四司(惜薪司、钟鼓司、宝钞司、混堂司),并无船运司。

现代蒸汽机经瓦特改良而成,它推进人类从传统走向现代,这本是常识,个别网友为抓眼球,偏要大喊“牛顿、爱因斯坦抄袭了《永乐大典》”“《永乐大典》藏着西方崛起的秘密”“不喝热水的西方人怎会发明蒸汽机”“Machine的 词源 即Mo(磨)和China(中国),是中国人发明蒸汽机的明证”……这些谣言假扮成学术讨论,绕过网络监管,一边传递了虚假的历史知识,一边用反智精神影响网民。

蒸汽机的发明、改进与普及是复杂事件,《永乐大典》时代绝不可能完成,具备科学素养的现代国民对此应有正确认知。

懂蒸汽不等于懂蒸汽机

通俗故事常称烧水时蒸汽顶起壶盖,启发了少年瓦特,可能是编造的。蒸汽蕴含动力,古人早知。古罗马数学家希罗在公元60年时,发明“汽转球”,用蒸汽驱动旋转。西汉刘安则在《淮南万毕术》(约完成于公元前2世纪,万毕犹言万法毕于此)记“铜缶雷鸣”现象,“取沸汤(开水)置瓮中,坚塞之,内(纳)于井中,则作雷鸣,闻数十里”。

均无实用,只是玩具。

据学者何继江整理,此后热尔贝(1120—1125年)、达芬奇(15—16世纪)、卡丹(意大利数学家,1557年)、贝松(法国数学家,1578年)、波塔(1601年)、布兰卡(意大利设计家,1629年)等都曾利用大气压强进行创新发明。古代中国人也设计出风箱、水排,后融入到蒸汽机中。

1671年,来华传教士南怀仁(1623—1688年)和闵明我(1610—1689年)发明了一辆汽车,曾向康熙展示。

在1687年德国《欧洲天文》上,南怀仁撰文:“在车之中部,设一火炉。炉内满装以燃烧之煤。炉上则置一汽锅。在后轮之轴上,固定一青铜制之齿轮……当蒸汽在较高压力之下,由汽锅经一小管向外急剧喷射时,冲击于轮叶之上,使轮及轴迅速旋转,结果车遂前进。”从记录看,只是汽动车,非蒸汽机车,很难投入使用。上世纪40年代,美国学者曾提出,人类第一辆汽车的发明者是南怀仁。

1680年,法国医生帕潘发明了高压锅,因此成英国皇家学会会员。帕潘是著名学者波义耳和惠更斯的学生,1690年,他根据高压锅的原理,构想出蒸汽机,并撰文《花钱少而能获得最大动力的新方法》。

英国从“勤业”转向工业

1712年,英国工程师纽科门发明蒸汽机,法国、德国均购多台,很快放弃,因热效率仅0.5%。英国煤矿主能接受,因英国煤矿埋藏浅,挖3吨煤,烧2吨,仍有利润;法德煤矿深,挖出的煤不够消耗。

自然条件好之外,英国技术史学者麦克法兰认为:“软因素”亦不可忽略,即:“历史上的每一个文明都走上了‘勤业道路’,去从事更加勤勉的人力劳动,却没有走向工业化。”

历史上的快速增长阶段,每次都因人口、战乱等,迅速转向停滞,此即“马尔萨斯陷阱”,英国首次从“勤业”增长转向“工业”增长,也是“经济增长”首次长时段跑赢“人口增长”。

英国的秘诀是:

首先,通过大航海,英国把持全球市场,不只靠自身需求缓慢增长,致商业活力陡升,对新技术产生巨大需求,当时英国纺织业依赖水力,纺织厂集中在水力资源丰富的兰开斯特地区,但水力供给不稳定,亟待改善。

其次,确立专利制度。在《上帝与黄金》一书中,学者米德感慨道:古代中国人设计一款捕鼠夹,邻居们会赞美他,称他是“鼠夹王”,但大家都免费用他的技术,几十年后,没有任何创新;英国人却已升级无数次,每个升级者都赚到了钱。

其三,基础教育进步,打破身份藩篱,让学院知识与工匠知识充分融合。

其四,学习世界各国先进技术。伊斯兰的数学、中国的四大发明、印度的纺织印染技术、新大陆的种植技术……在科学理论上,英国人被斥为“什么也没做”“什么也不懂”,只是将不同文明的技术成果组合起来,成为强者。

差点去俄罗斯打工

瓦特本是普通工匠。据学者迟红刚、徐飞在《瓦特蒸汽机技术创新的社会视角分析》一文钩沉,1756年,瓦特本想在老家格拉斯哥开店,遭行会拒绝。格拉斯哥大学给了他一个“大学数据仪器制造”的职位。在与大学生罗比森(后成著名物理学家)交谈中,瓦特首次听说蒸汽机。

1763年至1764年,学校让瓦特修理一台废旧的纽科门蒸汽机,瓦特发现它的效率太低。1765年,瓦特做了一个简单装置,但深感开发费用惊人,打算收手。热力学教授布莱克将瓦特介绍给企业家罗巴克,瓦特常听布莱克的课,曾就改良蒸汽机,向他讨教。罗巴克正打算开煤矿,立刻为瓦特提供了研发资金。

1769年,瓦特完成第一台样机,却解决不了相关工艺,无法投入生产,罗巴克的公司也倒闭了。瓦特沮丧地说:“在人生的一切事物中,没有比搞发明创造更愚蠢的了。”瓦特想去俄罗斯打工,新投资人博尔顿经营工厂多年,手下有大量熟练工人,他们帮瓦特蒸汽机突破了工艺瓶颈。

当时英国法律规定,专利权期限不超14年,瓦特实验阶段用了6年,剩8年,遂请求英国议会延长,竟真的延长到1800年。瓦特将上市的首台蒸汽机命名为“议会号”,以表感激之情。

为收回成本,买瓦特蒸汽机的用户除交机器钱,还要交专利费——每节约一吨煤,要给瓦特的公司一半钱。用户们大为不满,经漫长的法律博弈后,英国政府再次支持了瓦特。1799年,瓦特一次获赔3万多英镑巨款。

跌跌撞撞,瓦特终于完成了“18世纪难度最大的发明”。

只达到博物学层面

常有人问:“蒸汽机为何只诞生在英国?”其实,蒸汽机研发成功是小概率事件,或有无数伟大发明死在成功的路上,已被后人遗忘。历史不能“倒放电影”,将“现存”误为“必然”。

改良蒸汽机,两点不可缺:

一是资本支持。罗巴克、博尔顿投资瓦特,不是想为人类做贡献,而是为了发财,但游戏规则好,自私、贪婪等个体恶也能转化为公共善。

一是专业语境。在《科学和技术分别为瓦特蒸汽机的发明贡献了什么》一文中,学者何继江指出,蒸汽机的发明不来自理论突破,但研发前,瓦特已知从水变成水蒸气,体积增2000多倍,纽科门蒸汽机把“大约有四分之三的蒸汽白白浪费掉了”。有科学实验方法和量化方法加持,瓦特才能成功。

科学进步离不开共同认可的术语系统、思维方式、实验手段、判断标准等,保证相互沟通,这被称为“范式”。在古代中国,定义模糊,很少实验,科技论文难懂,未形成“范式”,只及博物学层面,达不到科学层面。

《永乐大典》即博物学的书。明成祖给它的定位是:“天下古今事物散载诸书,篇帙浩穰,不易检阅。朕欲悉采各书所载事物类聚之。”只为储备旧知识,非生产新知识。

《永乐大典》初期由解缙负责,他召集了147人,第二年完成。明成祖认为“所纂尚多未备”,又让姚广孝主持,召集2169名朝臣文士、宿学老儒,也只用了两年。正如学者张忱石在《〈永乐大典〉史话》中指出:“由于急于成书,又出于众手,故违乖体例,前后不一,自相矛盾的地方也是不少的。”

研发不能只靠科学家

瓦特蒸汽机的热效率只有4.5%。瓦特后来又进行两次重大革新,此后又有无数发明家参与。事实是:会烧水,不等于能研发蒸汽机,还需突破冷凝、密闭、热效率提升、材料选取、定制生产等瓶颈。

近代以来,教科书、大众媒体强调科技重要的同时,对研发之难往往一笔带过,沉浸在“灵感+汗水”的通俗叙事中,忽略了有没有人用、经济效益如何、怎样获取研发经费、如何有效组织……而解决这些问题,不能只靠科学家。

中国古人想研发蒸汽机,还有一大困难,即在观念上必须突破传统对气的理解。学者余出说:“‘空气’压根没有被(传统)中国文化意识到。”古人的气是“清轻者上为天,浊重者下为地,冲和气者为人”,指宇宙生成论或道德实体,未经客观化,无法推导出大气压力、真空等。

《永乐大典》中涉气内容,当代国人都读不懂,当年西方人又怎能读懂,岂能推动产业革命。

《永乐大典》编成后,一直藏在皇宫,1562年—1567年录了副本。南明(1644—1662年)时,西洋传教士可进入皇宫,此时西方在诸多科技领域已领先,根本不需要《永乐大典》提点。

1609年,当徐霞客开始壮游,伽利略已发明天文望远镜,开普勒发表了第一定律、第二定律;1667年,顾炎武完成《音学五书》的前一年,牛顿创立微积分,并完成对白光的分析……胡适先生发现,当时东西方的研究方法相似,关注内容却大不同。欧洲学者致力于科技改变世界,中国学者忙着整理道德学问和古人智慧,日渐丧失现实感。双方呈现出代际落差。

清政府放不开手脚

1792年,马戛尔尼使团访华,礼品中有瓦特蒸汽机模型,瓦特曾很担心专利权流失。或因跪拜礼之争,使团工程师未能向乾隆演示。

许多学者认为,因乾隆颟顸,中国错过这次重大历史机遇。但欧立德在《乾隆帝》一书中认为,乾隆事先咨询了迎击喀尔廓(今属尼泊尔)入侵的福康安,知侵略军指挥是英人,遂态度改变。学者沈艾娣在《翻译的危险》一书中认为,马戛尔尼出使是成功的,双方约定再派使者详谈,乾隆颇显傲慢的诏书,只是对英方的临时要求不快,马戛尔尼表示理解。

1820年,国人才知蒸汽机。海外归来的谢清高口述《海录》时,在《咩哩干国》(即美国)中称:“其国出入多用火船,船内外俱用轮轴,中置火盆,火盛冲轮,轮转拨水,无烦人力,而船行自驶。”

清代末期,曾国藩意识到蒸汽机的价值,令华蘅芳、徐寿等研发,后者设计出样船,曾国藩高兴地在日记中写道:“窃喜洋人之智巧,我中国人亦能为之,彼不能傲我以其所不知矣。”

然而,晚清引入蒸汽机几十年,并未带来巨变。一是专利保护成各方圈占利益的工具,二是以为引进外国设备,拆解一下即可,结果做出来的皆低仿。开明者意识到应学习现代科技,可大儒倭仁上纲上线,称这是“以夷变夏”“上亏国体,下失人心”,清政府亦不敢放开手脚。

直到1910年,清朝机器设备进口只占17.5%。惜倭仁式人物后继不绝,只是改去写“网文”。至于《永乐大典》,正本久佚,副本在上世纪初大量流失海外,应该不是被西人拿去再发明蒸汽机了。