再论西夏鼓风机(3)

1 定名图1 《锻铁图》在以往的研究中，对于西夏《锻铁图》（图1）中鼓风设备的定名还未有确切说法。围绕其构造、原理、工作方式等特点，有“木扇”“风箱”等主要说法，甚至有“木扇式风箱”这样的称谓，有的命名还附加了“竖式”“双扇”等构造上的限定。林业勤、黄兴、刘培峰等称其为“木扇”；苏冠文称其为“木制门扇式竖式风箱、木风扇”等；王星光、柴国生、徐庄等称其为“木扇式风箱”；王文芝称其为“双木扇风箱”；王大宾称其为“双扇式风箱”；姜茂发称其为“活门木风扇”；李约瑟著、鲍国宝等译《中国科学技术史》称《锻铁图》中鼓风设备为“锻铁炉鼓风机”。在这些描述性的称谓中，“木扇”和“风箱”提及最多，这是描述该物性质的最基本要素，即属于哪一类，如果“木扇”和“风箱”分属两类，那么“木扇式风箱”这种说法自可排除，由此可进一步理清该设备在整个中国古代鼓风机发展过程中的定位，这也是探讨《锻铁图》中鼓风设备定名的意义所在。首先“木扇”和“风箱”属于专用名词，“木扇”的说法在元代始见，而“风箱”更是晚至明代。《农书》中载：“古用韦囊，今用木扇。”①王桢：《农书·卷十九》，清文渊阁四库全书本，第8页。《农政全书》②徐光启：《农政全书·卷十八》，清文渊阁四库全本，第5页。也沿用了此说法。《农书》成书于元仁宗皇庆二年（1313），《熬波图·铸造铁柈》（图2）中的鼓风机被认为与西夏鼓风机在原理上相近，其作者陈椿生于元世祖至元三十年（1293），卒于元惠宗至正元年（1335），那么《熬波图》中鼓风机与《农书》中“木扇”为同时代无疑。“风箱”说法则在明代开始出现，如《越镌集》中载：“所得倭银，在船镕化有炉冶焉，有风箱器具焉。”③王在晋：《越镌集·卷之廿一》，明万历三十九年（1611）刻本，第20页。文献记载中并不见木扇与风箱之间有何种关系，如果从构造原理上来看，风箱以活塞和密闭箱体为主要特征，而木扇与之最大的区别是不具备密闭箱体，据此，“木扇式风箱”这种说法很难成立。从现有西夏文文字材料中找不到任何与“木扇”或者“风箱”相关的材料，其他西夏文献中也不见对西夏人使用冶金鼓风设备的记载。史晓雷《中国古代活塞式风箱出现的年代新考》一文认为李约瑟推断我国宋代已经出现活塞式风箱证据不足，我国至晚于明嘉靖年间出现了活塞式风箱。如果从原理和构造上来看，《锻铁图》中鼓风设备首先不是风箱，其推拉活板鼓风原理应与木扇接近，但因缺乏关于木扇原理构造的记述及西夏文献记载，也不可将其武断地称为“木扇”。现仅依据《锻铁图》中图像，很难充分说明西夏人从构造、原理、工作方式等方面对鼓风设备有了新的认识。在对其定名的过程中，应秉持严谨的态度，在不完全了解其内部构造、原理、工作方式的前提下，应该从图像本身所能反映出的直观信息来作定义。如前李约瑟定名就存在一个问题，《锻铁图》中不见锻铁炉，这与《熬波图》中鼓风机与炉绘为整体不同。因西夏壁画中有二人锻铁的场景，所以该设备为冶金鼓风所用无疑，只从用途角度可将其进一步简化定名为“鼓风机”。2 工作方式与原理在以往的研究中，有多位学者对西夏鼓风机的工作方式及原理进行了讨论。管成学《宋辽夏金元科学技术史》一书认为西夏鼓风机拉动时一关一开，出气和进气。李约瑟《中国科学技术史》一书在“基本机械原理”一章中“活门、鼓风器、泵和风扇”一节，认为西夏鼓风机是到目前为止所知道的鼓风活塞在弯曲箱内工作的蹈韛风箱的最古老图画。卢嘉锡《中国科学技术史》一书在“机械零件与制图”一章中“活门、活塞”一节，认为西夏鼓风机是在宋代“行炉”以木扇为活塞的原理上进行了改进，主要克服了风量有限这一问题。戴念祖、张蔚河《中国古代的风箱及其演变》一文总结了中国历史上风箱发展的两条路线：其一为橐（战国）—橐式人力排、橐式马排（西汉）—橐式水排（东汉）—木扇式水排或木扇（北宋）—拉杆活塞式风箱（宋元明）；其二为唧筒—盐井吸筒、猛火油柜—拉杆活塞式风箱，其中西夏鼓风机为木扇典型代表。柴国生硕士学位论文《中国古代风能利用研究》一文将“行炉”、西夏鼓风机、《熬波图》中鼓风机归类为“木扇式风箱”。徐庄《西夏双木扇式风箱在古代鼓风器发展中的地位》一文认为用拉杆推拉木扇来鼓风只是对活塞式风箱的创制具有一定的启示作用。王文芝、梅建军《中日古代鼓风器的比较研究》一文梳理了日本的皮囊、箱鞴、踏鞴、天秤鞴、水车鞴5种鼓风器，并认为踏鞴与中国“木扇”之间表现出较大差异。黄兴、潜伟《世界古代鼓风器比较研究》一文将世界古代鼓风器分为容积型（皮囊式、水压式、活塞式）和速度型（敞开式、半敞式、封装式）两大类，其中木扇被归为活塞式。刘培峰、李延祥、潜伟《传统冶铁鼓风器木扇的调查与研究》一文通过调查发现木扇在广东、东北、四川和山西自清初以来一直在使用，并认为“活门”并非木扇的必要结构。在以上研究中，可以发现各学者的观点存在一定分歧，尤其在认定西夏鼓风机是否具备活塞性质这一问题上，李约瑟、卢嘉锡、黄兴等持肯定意见，而徐庄则认为不应该将其部件定义为活塞。而针对与西夏鼓风机相关的日本踏鞴，王文芝等一文对李约瑟的观点提出了质疑。由于研究西夏鼓风机仅有《锻铁图》这唯一材料，因此“马排”“水排”“行炉”和《熬波图》中鼓风机成为重要对比研究对象。《三国志》中载：“太祖平荆州，辟为丞相士曹属。后选乐陵太守，徙监冶谒者。旧时冶，作马排，每一熟石用马百匹；更作人排，又费功力；暨乃因长流为水排，计其利益，三倍于前。在职七年，器用充实。制书褒叹，就加司金都尉，班亚九卿。文帝践阼，封宜城亭侯。黄初七年，迁太常，进封南乡亭侯，邑二百户。”①陈寿：《三国志·卷二十四·魏书二十四·韩崔高孙王传第二十四·韩暨》，中华书局1959年版，第677页。《后汉书》中载：“（建武）七年（31），迁南阳太守。性节俭而政治清平，以诛暴立威，善于计略，省爱民役。造作水排，铸为农器，用力少，见功多，百姓便之。又修治陂池，广拓土田，郡内比室殷足。时人方于召信臣，故南阳为之语曰：‘前有召父，后有杜母。’”②范晔：《后汉书·卷三十一·郭杜孔张廉王苏杨贾陆列传第二十一·杜诗》，中华书局1965年版，第1094页。从《三国志》记载可见水排应是在马排的基础上产生的，《农书》中载：“其制，当选湍流之侧，架木立轴，作二卧轮；用水激转下轮。则上轮所周弦索通缴轮前旋鼓，掉枝一例随转。其掉枝所贯行桄因而推挽卧轴左右攀耳，以及排前直木，则排随来去，扇冶甚速，过于人力。”③王桢：《农书·卷十九》，清文渊阁四库全书本，第7-8页。书中并附有图像（图2）。从水排发明到文献中首次对其原理和构造进行解释，中间相隔1200多年，王桢的记述是否能真实地反映东汉水排的情况还需要谨慎对待。但至少可以认为王桢所述水排是元代所有，且同时代又有木扇作为冶金鼓风设备。那么木扇和水排之间的联系是可以明确的。从刘培峰等一文中可见推拉活板为炉内送风的鼓风机现在依然被使用，而这样的原理在《农书》中所述水排的直木与排扇结构中就已可见。如果木扇只是简单地推拉活板，那么它在原理上只是对水排的一种简化，以人力代替了水力。从动力的角度来看，人力作为最基本的原动力，是驱动机械的首选，那么在水排诞生之初，木扇就应该先于其存在。据《三国志》中载，在原动力使用方面经历了马排、人排、水排，所谓“人排”很可能就是后来的“木扇”，由此可试想人力驱动推拉活板鼓风的使用已上溯至东汉。《通典》中载：“行炉镕铁汁，舁行以洒敌人。”①杜佑：《通典·卷一百五十二》，清文渊阁四库全书本，第20页。《武经总要》中有附图（图3）。行炉在原理上也为推拉活板，利用这种原理鼓风的器械在汉、曹魏、唐、宋、西夏、元等历代都有材料可反映，其使用经历了漫长的延续过程。图2 《熬波图·铸造铁柈》图3 行炉 《武经总要》中附图图4 木扇炼铁和卧轮式水排另外我们需要关注西夏鼓风机是否能够完成连续鼓风。以管成学等学者的观点，操作者一推一拉，从而使其中一活门不送风时另一活门继续送风。明代活塞式风箱的构造，使操作者无论在推还是拉的过程，送风口均会单向送风，这样的单一往复运动产生连续鼓风效果在鼓风机械史上确实是极具突破性。《熬波图》中为四位工人操作推拉杆，如果这几位工人的送风做功时间段可以重叠无缝衔接为完整的冶炼过程，那么是否也可以认为其实现了连续鼓风呢？从最朴素的意义上理解，无论是推拉同时操作，还是多木扇形式，其目的还是尽可能增加鼓风量。以多线运动填补做功空白的方式很难被认定为连续做功，也并不符合中国古代机械发展的规律，即借助机械简化劳动方式。陆敬严《中国古代机械复原研究》一书“冶金鼓风机械”一节对木扇炼铁和卧轮式水排进行了复原（图4），研究参考了《锻铁图》《农书》等，其构造应比较符合西夏至元代冶金鼓风机的实际情况。3 历史地位管成学《宋辽夏金元科学技术史》一书认为宋元时期出现的不同类型的木风扇是木风箱的前驱。苏冠文《西夏木风扇的历史地位》一文认为西夏鼓风机在从单扇木风扇到风箱的发展过程中发挥了承前启后的作用。据前述第二部分的讨论，利用推拉活板原理鼓风的马排、水排、行炉、西夏鼓风机、《熬波图》中鼓风机跨越了从汉至明一千多年的历程，且西夏鼓风机在其中并未显现出独特的创造性。其最大的历史意义应是以党项等多民族共同建立的西夏对中原优秀科技文化的吸纳和适用。在科技原理的运用上，西夏鼓风机的核心物件无疑是支撑活板的“轴”，但西夏文对“轴”的理解相当有限，而同时期宋代对轴毂的利用已经相当成熟，从这个层面上来看，西夏在器械设计和制造领域是相对滞后的，西夏鼓风机在同时代的科技领先地位也是要打上问号的。相对于皮橐，活板的制造更加简洁且耐用性极大提升，即使进入了电力鼓风时代，这种鼓风机依然有人在使用，可见其独特的生命力。西夏《锻铁图》作为最早的图像资料反映了中国古代人民利用推拉活板原理鼓风冶金的情况，这一点理应得到充分肯定。但是也应该客观正视西夏鼓风机在皮囊—木扇—风箱这一发展过程中的地位，理解劳动人民追求实用的朴素性。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0127/388.html