《永樂大典》載蒸汽機?
“蒸汽機是古代中國發(fā)明的。當年鄭和下西洋的寶船就使用了蒸汽機,《永樂大典》中有記載……”這不是天方夜譚,而是網上反復流傳的一段謠言。
造謠者編出兩條“史料”:
其一,稱《永樂大典》之《機器秘談》之六十四篇《論火船》云:“火船為祖沖之父子所發(fā)明也,其法為鑄一竹筒形大鐵鍋,上下蓋皆密閉,鍋身置二角管,左角管直而與鍋身傾斜,與鍋相通……因其只燒火加水,人不費力,又謂之千里船。”文理不通,分卷亦錯。
其二,稱明代《海外談·船運》記:“次年,船運司長鄭和公乃引閩越人轉石磨之旱缸,以火燒水令旱缸內塞往復來往而驅使寶船前行矣。二百船東行,時停時止,費三月又八天而至畢魯?!泵鲀裙賰H四司(惜薪司、鐘鼓司、寶鈔司、混堂司),并無船運司。
現代蒸汽機經瓦特改良而成,它推進人類從傳統走向現代,這本是常識,個別網友為抓眼球,偏要大喊“牛頓、愛因斯坦抄襲了《永樂大典》”“《永樂大典》藏著西方崛起的秘密”“不喝熱水的西方人怎會發(fā)明蒸汽機”“Machine的 詞源 即Mo(磨)和China(中國),是中國人發(fā)明蒸汽機的明證”……這些謠言假扮成學術討論,繞過網絡監(jiān)管,一邊傳遞了虛假的歷史知識,一邊用反智精神影響網民。
蒸汽機的發(fā)明、改進與普及是復雜事件,《永樂大典》時代絕不可能完成,具備科學素養(yǎng)的現代國民對此應有正確認知。
懂蒸汽不等于懂蒸汽機
通俗故事常稱燒水時蒸汽頂起壺蓋,啟發(fā)了少年瓦特,可能是編造的。蒸汽蘊含動力,古人早知。古羅馬數學家希羅在公元60年時,發(fā)明“汽轉球”,用蒸汽驅動旋轉。西漢劉安則在《淮南萬畢術》(約完成于公元前2世紀,萬畢猶言萬法畢于此)記“銅缶雷鳴”現象,“取沸湯(開水)置甕中,堅塞之,內(納)于井中,則作雷鳴,聞數十里”。
均無實用,只是玩具。
據學者何繼江整理,此后熱爾貝(1120—1125年)、達芬奇(15—16世紀)、卡丹(意大利數學家,1557年)、貝松(法國數學家,1578年)、波塔(1601年)、布蘭卡(意大利設計家,1629年)等都曾利用大氣壓強進行創(chuàng)新發(fā)明。古代中國人也設計出風箱、水排,后融入到蒸汽機中。
1671年,來華傳教士南懷仁(1623—1688年)和閔明我(1610—1689年)發(fā)明了一輛汽車,曾向康熙展示。
在1687年德國《歐洲天文》上,南懷仁撰文:“在車之中部,設一火爐。爐內滿裝以燃燒之煤。爐上則置一汽鍋。在后輪之軸上,固定一青銅制之齒輪……當蒸汽在較高壓力之下,由汽鍋經一小管向外急劇噴射時,沖擊于輪葉之上,使輪及軸迅速旋轉,結果車遂前進。”從記錄看,只是汽動車,非蒸汽機車,很難投入使用。上世紀40年代,美國學者曾提出,人類第一輛汽車的發(fā)明者是南懷仁。
1680年,法國醫(yī)生帕潘發(fā)明了高壓鍋,因此成英國皇家學會會員。帕潘是著名學者波義耳和惠更斯的學生,1690年,他根據高壓鍋的原理,構想出蒸汽機,并撰文《花錢少而能獲得最大動力的新方法》。
英國從“勤業(yè)”轉向工業(yè)
1712年,英國工程師紐科門發(fā)明蒸汽機,法國、德國均購多臺,很快放棄,因熱效率僅0.5%。英國煤礦主能接受,因英國煤礦埋藏淺,挖3噸煤,燒2噸,仍有利潤;法德煤礦深,挖出的煤不夠消耗。
自然條件好之外,英國技術史學者麥克法蘭認為:“軟因素”亦不可忽略,即:“歷史上的每一個文明都走上了‘勤業(yè)道路’,去從事更加勤勉的人力勞動,卻沒有走向工業(yè)化?!?/p>
歷史上的快速增長階段,每次都因人口、戰(zhàn)亂等,迅速轉向停滯,此即“馬爾薩斯陷阱”,英國首次從“勤業(yè)”增長轉向“工業(yè)”增長,也是“經濟增長”首次長時段跑贏“人口增長”。
英國的秘訣是:
首先,通過大航海,英國把持全球市場,不只靠自身需求緩慢增長,致商業(yè)活力陡升,對新技術產生巨大需求,當時英國紡織業(yè)依賴水力,紡織廠集中在水力資源豐富的蘭開斯特地區(qū),但水力供給不穩(wěn)定,亟待改善。
其次,確立專利制度。在《上帝與黃金》一書中,學者米德感慨道:古代中國人設計一款捕鼠夾,鄰居們會贊美他,稱他是“鼠夾王”,但大家都免費用他的技術,幾十年后,沒有任何創(chuàng)新;英國人卻已升級無數次,每個升級者都賺到了錢。
其三,基礎教育進步,打破身份藩籬,讓學院知識與工匠知識充分融合。
其四,學習世界各國先進技術。伊斯蘭的數學、中國的四大發(fā)明、印度的紡織印染技術、新大陸的種植技術……在科學理論上,英國人被斥為“什么也沒做”“什么也不懂”,只是將不同文明的技術成果組合起來,成為強者。
差點去俄羅斯打工
瓦特本是普通工匠。據學者遲紅剛、徐飛在《瓦特蒸汽機技術創(chuàng)新的社會視角分析》一文鉤沉,1756年,瓦特本想在老家格拉斯哥開店,遭行會拒絕。格拉斯哥大學給了他一個“大學數據儀器制造”的職位。在與大學生羅比森(后成著名物理學家)交談中,瓦特首次聽說蒸汽機。
1763年至1764年,學校讓瓦特修理一臺廢舊的紐科門蒸汽機,瓦特發(fā)現它的效率太低。1765年,瓦特做了一個簡單裝置,但深感開發(fā)費用驚人,打算收手。熱力學教授布萊克將瓦特介紹給企業(yè)家羅巴克,瓦特常聽布萊克的課,曾就改良蒸汽機,向他討教。羅巴克正打算開煤礦,立刻為瓦特提供了研發(fā)資金。
1769年,瓦特完成第一臺樣機,卻解決不了相關工藝,無法投入生產,羅巴克的公司也倒閉了。瓦特沮喪地說:“在人生的一切事物中,沒有比搞發(fā)明創(chuàng)造更愚蠢的了?!蓖咛叵肴ザ砹_斯打工,新投資人博爾頓經營工廠多年,手下有大量熟練工人,他們幫瓦特蒸汽機突破了工藝瓶頸。
當時英國法律規(guī)定,專利權期限不超14年,瓦特實驗階段用了6年,剩8年,遂請求英國議會延長,竟真的延長到1800年。瓦特將上市的首臺蒸汽機命名為“議會號”,以表感激之情。
為收回成本,買瓦特蒸汽機的用戶除交機器錢,還要交專利費——每節(jié)約一噸煤,要給瓦特的公司一半錢。用戶們大為不滿,經漫長的法律博弈后,英國政府再次支持了瓦特。1799年,瓦特一次獲賠3萬多英鎊巨款。
跌跌撞撞,瓦特終于完成了“18世紀難度最大的發(fā)明”。
只達到博物學層面
常有人問:“蒸汽機為何只誕生在英國?”其實,蒸汽機研發(fā)成功是小概率事件,或有無數偉大發(fā)明死在成功的路上,已被后人遺忘。歷史不能“倒放電影”,將“現存”誤為“必然”。
改良蒸汽機,兩點不可缺:
一是資本支持。羅巴克、博爾頓投資瓦特,不是想為人類做貢獻,而是為了發(fā)財,但游戲規(guī)則好,自私、貪婪等個體惡也能轉化為公共善。
一是專業(yè)語境。在《科學和技術分別為瓦特蒸汽機的發(fā)明貢獻了什么》一文中,學者何繼江指出,蒸汽機的發(fā)明不來自理論突破,但研發(fā)前,瓦特已知從水變成水蒸氣,體積增2000多倍,紐科門蒸汽機把“大約有四分之三的蒸汽白白浪費掉了”。有科學實驗方法和量化方法加持,瓦特才能成功。
科學進步離不開共同認可的術語系統、思維方式、實驗手段、判斷標準等,保證相互溝通,這被稱為“范式”。在古代中國,定義模糊,很少實驗,科技論文難懂,未形成“范式”,只及博物學層面,達不到科學層面。
《永樂大典》即博物學的書。明成祖給它的定位是:“天下古今事物散載諸書,篇帙浩穰,不易檢閱。朕欲悉采各書所載事物類聚之?!敝粸閮渑f知識,非生產新知識。
《永樂大典》初期由解縉負責,他召集了147人,第二年完成。明成祖認為“所纂尚多未備”,又讓姚廣孝主持,召集2169名朝臣文士、宿學老儒,也只用了兩年。正如學者張忱石在《〈永樂大典〉史話》中指出:“由于急于成書,又出于眾手,故違乖體例,前后不一,自相矛盾的地方也是不少的?!?/p>
研發(fā)不能只靠科學家
瓦特蒸汽機的熱效率只有4.5%。瓦特后來又進行兩次重大革新,此后又有無數發(fā)明家參與。事實是:會燒水,不等于能研發(fā)蒸汽機,還需突破冷凝、密閉、熱效率提升、材料選取、定制生產等瓶頸。
近代以來,教科書、大眾媒體強調科技重要的同時,對研發(fā)之難往往一筆帶過,沉浸在“靈感+汗水”的通俗敘事中,忽略了有沒有人用、經濟效益如何、怎樣獲取研發(fā)經費、如何有效組織……而解決這些問題,不能只靠科學家。
中國古人想研發(fā)蒸汽機,還有一大困難,即在觀念上必須突破傳統對氣的理解。學者余出說:“‘空氣’壓根沒有被(傳統)中國文化意識到。”古人的氣是“清輕者上為天,濁重者下為地,沖和氣者為人”,指宇宙生成論或道德實體,未經客觀化,無法推導出大氣壓力、真空等。
《永樂大典》中涉氣內容,當代國人都讀不懂,當年西方人又怎能讀懂,豈能推動產業(yè)革命。
《永樂大典》編成后,一直藏在皇宮,1562年—1567年錄了副本。南明(1644—1662年)時,西洋傳教士可進入皇宮,此時西方在諸多科技領域已領先,根本不需要《永樂大典》提點。
1609年,當徐霞客開始壯游,伽利略已發(fā)明天文望遠鏡,開普勒發(fā)表了第一定律、第二定律;1667年,顧炎武完成《音學五書》的前一年,牛頓創(chuàng)立微積分,并完成對白光的分析……胡適先生發(fā)現,當時東西方的研究方法相似,關注內容卻大不同。歐洲學者致力于科技改變世界,中國學者忙著整理道德學問和古人智慧,日漸喪失現實感。雙方呈現出代際落差。
清政府放不開手腳
1792年,馬戛爾尼使團訪華,禮品中有瓦特蒸汽機模型,瓦特曾很擔心專利權流失?;蛞蚬虬荻Y之爭,使團工程師未能向乾隆演示。
許多學者認為,因乾隆顢頇,中國錯過這次重大歷史機遇。但歐立德在《乾隆帝》一書中認為,乾隆事先咨詢了迎擊喀爾廓(今屬尼泊爾)入侵的??蛋?,知侵略軍指揮是英人,遂態(tài)度改變。學者沈艾娣在《翻譯的危險》一書中認為,馬戛爾尼出使是成功的,雙方約定再派使者詳談,乾隆頗顯傲慢的詔書,只是對英方的臨時要求不快,馬戛爾尼表示理解。
1820年,國人才知蒸汽機。海外歸來的謝清高口述《海錄》時,在《咩哩干國》(即美國)中稱:“其國出入多用火船,船內外俱用輪軸,中置火盆,火盛沖輪,輪轉撥水,無煩人力,而船行自駛?!?/p>
清代末期,曾國藩意識到蒸汽機的價值,令華蘅芳、徐壽等研發(fā),后者設計出樣船,曾國藩高興地在日記中寫道:“竊喜洋人之智巧,我中國人亦能為之,彼不能傲我以其所不知矣?!?/p>
然而,晚清引入蒸汽機幾十年,并未帶來巨變。一是專利保護成各方圈占利益的工具,二是以為引進外國設備,拆解一下即可,結果做出來的皆低仿。開明者意識到應學習現代科技,可大儒倭仁上綱上線,稱這是“以夷變夏”“上虧國體,下失人心”,清政府亦不敢放開手腳。
直到1910年,清朝機器設備進口只占17.5%。惜倭仁式人物后繼不絕,只是改去寫“網文”。至于《永樂大典》,正本久佚,副本在上世紀初大量流失海外,應該不是被西人拿去再發(fā)明蒸汽機了。