【中国文明专题】《环球》杂志：寻找“失落”的中国技术文明

蒹葭从风 · 发表于 2005-8-30 19:42:27

文/《环球》杂志驻洛杉矶记者/陈勇
　　要用电脑才能复制的编钟
　　洛塔尔·冯·法尔肯豪森是一个德国人，地道的贵族后裔，一口普通话却说得比大多数中国人还字正腔圆，他还给自己取了个中国名字——罗泰。
谙熟中国古代典籍，《周礼》《春秋》能信口道来的罗泰是加州大学洛杉矶分校艺术史系的教授，也是中国商周青铜器考古的权威。
　　罗泰的一大成就，是发现了中国西周时期青铜编钟的工艺特色，特别是西周时期编钟的高峰——曾侯乙编钟，是按照准确的音阶规律来设计制造的。
　　他说，一套编钟有8个钟，其中4个按“角徵羽宫”的核心音阶排列，各钟之间的音阶排列极其精确，“如果现代复制编钟，要达到这种精确，要先用电脑来计算”。
　　更让人叫绝的是，曾侯乙编钟是双音钟，一个钟其实能发出两个音阶，也就是一套编钟发出的旋律更加宽广，能相当于两套的作用。
　　罗泰说，编钟是周代“礼乐”的重要象征物，表现了社会阶层的秩序——“礼”，王室和诸侯能演奏的编钟，有严格的不同等级，这在《周礼·考工记》有部分反映。
　　“很明显，周代的工匠是按照既定的音阶规律来设计制造编钟的，但他们是怎么把音阶转变成青铜编钟制造时的物理标准呢？目前还说不清楚。”罗泰说。
　　现在人们只知道曾侯乙编钟是西周形制，但也结合了一些南方文化的因素，这一时期的编钟工匠想必有很丰富的经验积累，他们把经验升华成了规律，同时也善于吸收外来文化的影响。
　　不过西周之后，编钟的制造水平就已经衰落了。东周时期的编钟，除了“角徵羽宫”4个核心音阶之外，其他的音阶都已不再准确。
　　古人用金刚石打磨玉器
　　德国贵族后裔罗泰能说一口流利的普通话，但一个真正华人——哈佛大学四年级物理博士生陆述义却已经不怎么会说中文了。不过，这位出生于克利夫兰的华裔独辟蹊径，用现代物理方法研究中国古代工艺技术，却接连取得突破性成就。
　　精美的中国史前玉器表面为何如此光洁？陆述义和普林斯顿大学的姚楠、香港中文大学的苏芳淑以及美国自然历史博物馆的乔治·哈洛等研究人员发现，早在6000多年前的新石器时代，中国先民就已在使用金刚石和刚玉来加工玉器饰物。
　　研究人员用现代物理方法证明，中国人最早使用金刚石和刚玉，他们一度掌握的技巧，用现代加工方法也难以企及。
　　这一研究成果发表在2005年2月号的《历史纪年》杂志上。人类使用金刚石的历史由此上推了3000多年。此前科学界曾相信，古代印度人在公元前500年到公元前300年左右最早使用金刚石。公元1世纪，古罗马作家老普林尼最早记录了可能是金刚石的物质。
　　在南京博物馆研究人员陆建芳和王根富等人的参与下，陆述义等人研究了4件玉斧饰物，它们是从中国浙江良渚文化遗址和江苏三星村文化遗址发掘出来的，其中较古老的3件约是公元前4000年到公元前3500年的产品，较“新”的一件出土于后期良渚文化遗址，年代大约是公元前2500年。
　　研究人员用X射线衍射、电子探微针和电子扫描镜等手段对玉斧表面的探测显示，玉斧表面含有的细碎刚玉成分最高达到40%左右。
　　刚玉包括蓝宝石和红宝石，是硬度仅次于金刚石的天然物质，要将刚玉研磨成如此细微的碎粒也只有用金刚石才行。
　　为了验证这一结论，研究人员还用金刚石、硅石、石英砂这3种现代摩擦剂打磨加工玉石原料，并用原子力显微镜分别观察玉斧的表面和他们加工的玉石原料表面，结果发现，只有用金刚石打磨的玉石原料，其表面才能和中国出土的玉斧表面最好地吻合。
　　“即便如此，用现代工业方法加工的玉石，其表面的精致程度仍然不能与6000年前中国工匠的产品相比，”陆述义强调。
　　这一技术的出现看似突兀，推想起来也有合理的根据。陆述义对《环球》杂志记者说，他猜测史前的中国工匠为了制作出最精致的玉器“前赴后继”，在无数次试验和无数次失败后才发现金刚石是打磨玉器表面的最好材料，而刚玉是用来对玉器进行“粗加工”的。
　　离良渚文化遗址和三星村文化遗址约300公里的江苏北部和山东南部，各有一个金刚石矿，这为他们的观点提供了合理的依据。
　　“中国螺旋线”
　　陆述义对玉器的研究始于1999年。他回忆说，自己从9岁时就开始对地质感兴趣，并参加了一些地质学兴趣班。在普林斯顿读本科时，又开始接触和自己有深厚渊源的中国文化。
　　当时他参加了一个中国历史讲座，教师说中国古代的玉器可能是用石英砂打磨的，根据自己的地质学知识，陆述义产生了深刻的怀疑。“石英砂的硬度只稍微比玉高一点点, 而中国古代的玉有些是很硬的，”他说。
　　根据自己从山间溪流里淘刚玉的经验，他认为找到刚玉只需要很简单的技术，中国古代完全可以实现。由此，陆述义开始了对中国玉器加工技术的深入研究。
　　在此期间陆述义还有意外发现。他的研究合作者苏芳淑曾将河南淅川下寺的春秋楚墓出土的、已知最古老的带有螺旋形纹的玉环拿来给他看。该座古墓的主人死于公元前552年。
　　陆述义利用简单的数学和物理方法，对这只直径27毫米的玉环上的10个螺旋形凹槽进行了分析，结果发现它们与“阿基米德螺旋线”极为相符。
　　他用一个旧留声机模拟出了这样一个装置。该装置将一条细绳绑在留声机转盘轴上，细绳两端固定在留声机上部一条细杆上，来回做直线运动的细杆会带动转盘有规律地转动，悬挂在细杆上的尖笔最终在转盘表面划出阿基米德螺旋线。陆述义认为，制造类似装置的技术在公元前550年左右是存在的。
　　因此，陆述义在2004年6月的一期《科学》杂志上发表文章认为，中国可能早在2550多年前就开始使用精密复式机械，这一时间比西方发明类似机械要早数百年。而此前，中国古代玉器上的花纹雕饰曾被普遍认为是利用手工或只能进行一种形式运动的简单机械刻出来的。
　　陆述义在文章中说，安徽寿县蔡侯墓、江苏吴县以及陕西西安等地，都曾出土过带有精密螺旋形刻纹的玉环，这些刻纹的均匀性和精密度强有力地表明，它们是由机械加工出来的。要想刻出这些“阿基米德螺旋线”，所用装置必须能够将转动和直线运动精确地相结合。
　　陶工的旋盘等采用一种运动形式的简单机械，早在春秋时期之前就已在人类社会中得到使用。而可精确实现不同运动形式转换的复式机械，直到公元一世纪才首次在西方文献中出现。
　　陆述义说，由于以前认为是生活在公元前200多年的阿基米德最早明确提出了有关螺旋线方程，因此保守地说，新研究结果至少将复式机械诞生的时间提前了约300年。
　　这不仅表明中国有可能早在西方之前就开始使用精密复式机械，而且也意味着中国春秋时期的机械化发展程度可能比原先认为的要高。他推测，用于雕刻玉环上螺旋形凹槽的复式机械有可能是中国曲柄机械的前身之一。
　　为“失落”扼腕
　　如果说这些中国古代技术的诞生是历史的奇迹，它们的失落则更让人难以理解。和西方技术厚积薄发流传后世相比，中国古代的技术创造每每“神秘”消失，形成了历史的断层。
　　记者每次采访时都要问：“为什么它们没有留下来？”不过，就连考证出这些技术曾经存在的专家们也只能猜测它们是如何消失的。
　　但他们都不约而同地认为，这些技术都只是在很小的社会上层得到应用，而没有得到更大的“市场”，一旦社会出现变化，技术赖以存在的土壤也就消失；而且掌握技术的工匠没有足够的条件将其中秘密传授下来，造成技术的断代。
　　青铜编钟制造秘密的失落，就可能源于东周时期中国的社会变革。罗泰说：“编钟是只有君主和世袭诸侯才可以拥有的礼器，也只有他们才能动员那么多人力物力来制造。”但是春秋以后“礼崩乐坏”，旧诸侯衰落，新崛起的贵族把主要精力放在兼并和打仗等事情上，也不愿意“浪费”这么多资源来维持“礼乐”。
　　罗泰猜测，这种情况下掌握青铜编钟制造秘密的工匠很可能找不到市场，技术秘密也就随着他们进入了坟墓。而且工匠属于社会底层，文士们尽管在《周礼》中记载了编钟的形制，却没有完整记录它们是如何制造的。此后历朝中国君主为了“光复文物”，也曾屡次试图复制编钟，但因为技术奥秘的消失，已再也制造不出曾侯乙编钟那样的“绝品”了。
　　而金刚石打磨等技术失传，也可能如此归因。陆述义推测说，良渚文化时期的工匠只能通过个人接触来传授经验，而没有文字等将他们的心得记录下来。良渚文化的某些成果，比如种植水稻等对大多数人更加“有用”，更可能被古代中国文明的主流吸收，而玉器打磨这样的技术，只适合一小批富人，因此在良渚文化衰落时也就失去了踪影。
　　“我们研究的玉斧、玉环，很明显是从富人的墓里发掘出来的，也只有富人将他们作为有某种宗教或仪式意义的物件，”他强调说。
　　目前已知中国最早有文字记录的时代是近4000年前的商朝，长江中下游的良渚文化很可能和发源于河南地区的商文化没有直接联系，因此无法将金刚石的知识记录下来。此后，中国历史中出现有关金刚石的记录已经是宋朝。

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