「编者按」
从哥白尼颠覆性的《天体运行论》，到牛顿革命性的《自然哲学之数学原理》，再到达尔文开创性的《物种起源》……一部部科学经典著作，犹如人类文明史上璀璨的里程碑，承载着科学家的卓越洞察与不懈追求，奠定了现代科学基石，铺就了人类进步的阶梯，引领我们迈向更加广阔的知识天地。
为让更多读者感受科学魅力，北京市科学技术协会推出“科学阶梯”专栏，对科学经典著作进行深入诠释。欢迎您加入这场跨越时空的科学对话，重温科学史上令人惊叹的时刻，一同领略科学之美，感悟智慧之光。
本期我们带来的科学经典是《天工开物》，让我们一起看看古人是如何解决衣食住行的问题。
近日，由陆川跨界执导的舞剧《天工开物》开启全国巡演。舞剧的创作灵感来自中国首部关于农业和手工业生产技术的百科全书《天工开物》，让这部经典之作重新回归人们的视野。
在三百多年前的明朝，在商业贸易并不发达的古代中国，人们的衣食住行仍然需要自己亲自利用有限的资源来实现。
对当时最普通的小农家庭来说，生活中的一针一线、一粟一米、一砖一瓦、一步一行，哪一样都离不开大自然的馈赠与自己的手艺。可以说，“人”的潜能在有限的物质条件下得到了最大的激发。
这些人类智慧都被记录在了《天工开物》中。
最难能可贵之处在于，如作者宋应星“贵五谷而贱金玉”的理念，这本书所记录的工艺正是与人们的衣食住行、柴米油盐有关，是一本真正触摸大地的“科技百科全书”。
无论是对于三百多年前老百姓的生产生活，还是对今日试图一见明朝风貌的我们来说，都具有极强的参考价值。
“人要用才智、用技术，开发出万事万物来。”中央民族大学历史文化学院教授蒙曼如此解释“天工开物”四字背后的深刻意涵。
重读《天工开物》，以“衣食住行”为切口，看古代“万事万物”背后的人类智慧。
01
养蚕缫丝，成就中国服饰文化
冬日御寒，夏日蔽体，衣物在人类生活中扮演重要角色。明代时，已有织女般精巧的纺织技艺，而要追溯一件衣服“从何而来”，莫过于从一粒蚕茧的命运开始讲起。
在《天工开物》中，宋应星多次肯定了嘉兴与湖州两地的养蚕技艺。雌雄蚕蛾交配后，人们用桑皮厚纸接住雌蛾所产的卵，这就得到了蚕纸。
等到腊月十二，需先用天然的露水、石灰水或盐卤水浸浴这些蚕纸，再于十二天后将蚕纸滴干水并用微火烘干，此后存在箱子里，挡住风寒湿气，直到清明时孵化。经过这一番“考验”，低劣蚕种便不会孵化，同时也可对蚕种进行消毒。
清明后三日，幼蚕自然孵出。幼蚕金贵，饲养之法大有学问，需将桑叶切为细条，放入瓮坦中防止被风干。
在蚕蜕皮的过程中，需要勤加“誊筐”，即清理幼蚕所栖之地的残叶和粪便；若非如此，蚕蜕皮后如果吃到一口残叶，只怕就会生病胀死。蚕还怕各种气味，闻到了就容易死，因此需要烧残桑叶来抵挡气味。
养蚕结茧
烘烤· 吐丝
到结茧这一步时，人们将蚕放到六尺高的架子上，用小火烘烤，创造一个温暖的环境引蚕吐丝。蚕吐丝结茧后再加大烘烤火力，使蚕丝变得干燥。这样吐出来的丝不易朽烂，就算在水里经过百余次洗涤也完好无损。
山箔图
(蚕在筛席上结茧)
取丝
单茧· 大关车
结茧后，视蚕茧的不同情况，会有不同的取丝工艺。形状圆滑端正的单茧用缫丝之法取丝，将茧投入沸水中，拨动水面便可看见丝头，进而用手提起丝头引入竹针眼，绕过星丁头（即引导丝线的滑轮），再用送丝竿钩挂好，接到大关车上。
治丝图
(缫车缫丝)
双蚕茧以及缫丝时留在锅底的零碎断丝，这些丝料丝绪断乱无法缫丝，则可以拿去制造丝绵。制丝绵的处理手法高妙，需先用稻灰水煮过后，倒入清水盆内，后四指并拢，将四个蚕茧顶开，叠套在这并拢的四指上，取下后计一组，再用双拳将其撑大，顺着水流将丝绵扩开，再快速套在小竹弓上，取出来的丝绵洁白、纯净。这种丝绵坠打成线后可织成湖绸，或在花机上织出“花棉”，皆价格颇贵。
取丝缠绕后，便可制作经线纬线。这和我们在地理课上学的经纬线可不一样。经线与纬线共同织就一块布，前者用丝较少，后者用丝较多。
有了经纬线，再经过提花技艺织成带有花纹的布料，后辅以刺绣、染色之法，一匹锦缎便制成了。养蚕缫丝时手艺好坏、勤勉与否，从一开始就决定了最后制成的衣裳质量高低；更进一步，这细致的养蚕缫丝之法，正是我国璀璨丝绸文化的基石。
提花机
02
农业生产，是为百姓生存根本
俗话说，民以食为天，中国人在“食”之一道上可谓研究颇深。对最广大的普通老百姓来说，能填饱肚子才是第一要紧的，在此基础上人们又发现和发明了多种调料，让食物变得精巧、美味。
自古以来，五谷杂粮的生产可谓最是反映中国智慧的领域，但基于地理差异，南方多种食稻米，北方多种食麦面，所谓南稻北麦，生产经验上同样有所差异。
南方的稻米种类颇多，以黏性为标准可分为粳米与糯米，后者黏性较强；依外形之别又可分为长芒、短芒、长粒、尖粒、圆顶、扁面等，依米色之差又有雪白、牙黄、大赤、半紫、杂黑等。
种稻时，如果土地贫瘠，收成便会差。农民在施肥一事上法子颇多，人畜的粪便、榨油后形成的饼状渣滓、草皮木叶、黄豆等等，都可以用作肥料。在不大能晒到太阳的地方，农民在插冷水田时，会用禽兽的骨灰蘸秧根，再用石灰盖住秧根。稻田收获后，让旧稻秆烂在土里，这也是一种施肥的办法。
- 滑动体验耕地、碎土、培土、拔草 -
耕（耕地）
耙（碎土）
耔（培土）
耘（拔草）
在秧苗生长期间，总免不了大大小小的稻灾，光是宋应星在书中总结的就有暑气、狂风、鸟雀、阴雨、虫害、鬼火、缺水、过湿等，共八类稻灾，多由自然条件导致，但农民自有应对的办法。
如为应对“暑气”，即夏日里稻田温度太高，农民会等到晚上凉快时再将稻种收入仓库，或者等清明浸种时，每石稻种用数碗水冲洒一下，马上就可以消解暑气。
北方所种的“麦”同样有好几种，小麦称为“来”，是麦中主要的品种；大麦称为“牟”“穬”；杂麦称为“雀”“荞”。待小麦丰收后，人们便将其磨成面来做馓子、糕饼、馒头、汤面等。
北耕兼种
（北方麦的耕种农具）
北盖种
（北方压盖麦种）
北方的硬土松散易碎，因此在耕地的同时就会进行播种。北方人用牛耕地时，会在横木上插两个铁尖，方言称这种农具为“镪”（如左图）。在镪中间放一个小斗，斗里装着麦种，斗的底部挖一些小孔，牛走动时种子就会从这些小孔中撒下。若是想撒得更稠密些，就鞭打牛让它快些走，反之亦然。撒种之后，因为麦种只有压紧了才能生长，因此农民会用驴拉两个小石团，压土埋麦（如右图）。
种麦需要防范的灾害只有稻灾的三分之一，播种之后无论是雪、霜、晴、涝都不用担心。麦子对水的需求也较少，北方仲春时节，每株麦子能有一升雨水滋养，便能开花结粒了。但鸟雀、蝗灾之类的自然灾害仍是种麦农民的心头大患，如蝗灾若泛滥，则大灾之年亦可见得了。
明代的农业生产仍是“靠天吃饭”，但在生产技巧、生产工具等方面，南北各地的农民基于长久的实践都建立起一套和大自然，和“天”打交道的经验，不能说百试百灵，但对整个中华民族而言，无异于把住了其存续的命脉。
03
遮风避雨，独属于人的栖居之地
从山洞走向人类自己建造的屋舍，一直被认为是产生文明的重要一步，而从茅草屋、竹屋、木屋、到用砖瓦水泥砌屋，中国人的建筑技艺日益精湛。
明代时，下至普通百姓简单朴素的遮风避雨之所，上至气势恢宏的皇家贵族建筑群，无一不是从一砖一瓦开始造起的。
从左至右，先造瓦坯，再将瓦坯脱桶
瓦片的制造需先用水和泥做出瓦坯，“泥”即为不含沙子的黏土，需掘地两尺多才能挖到。人们先用圆桶做模骨，外面画四条等分线为边界，然后用脚把泥踩均匀，堆叠成高长方条，接着再用铁线做弦弓，线上方留下三分高的空隙，线长以一尺为限，向泥墩平拉，割出一层陶泥，像揭纸一样揭起，包在圆桶外壁上。等黏土稍干，脱开模子，就会自然裂成四片。
瓦坯制成，待其干燥后，就堆放在窑中，用火烧上那么一两天。瓦片被放置于不同的位置、承担不同的功能，便会有不同的名字，垂在屋脊两边的是“云瓦”，掩盖屋脊的是“抱同瓦”。
这瓦片若是供皇家宫殿使用，做法与上述则会有很大不同。皇家用的是琉璃瓦，或是片状，或是半圆形。用圆竹与加工后的木料为模骨，一片一片烧造，且用土必须出自太平府，即今安徽省当涂县。琉璃瓦坯先装入琉璃窑内，每窑烧柴五千斤，只能烧制出百片瓦。待取出上色后，再装入另一个窑，减少薪火，用低温将其烧成有琉璃光泽的美丽色彩。
泥造砖坯
与瓦相同，砖坯的制造也需用水和黏而不散、粉细而不含沙土的泥来制作。人们会将土润湿， 赶几头牛，把土踏成稠泥，然后用泥填满木框，用铁线司弦将表面刮平，砖坯就做成了。
砖坯制成后将入窑中烧制，烧砖的窑有柴薪窑和煤炭窑。柴薪窑烧出来的砖呈青色，煤炭窑烧的则呈白色。在柴薪窑顶部偏侧边的位置凿三个孔排烟，火候已足而停止加柴时，用泥堵住排烟孔，然后通过浇水来改变砖的釉色。
煤炭烧砖窑
“安得广厦千万间，大庇天下寒士俱欢颜”，关于“住”的理想也扎根在中国人的心中。今天，这一砖一瓦不仅能砌平房，更是让高楼大厦拔地而起，越来越多的人能够住进他们理想的屋舍，在这茫茫大地上有自己的立足之地。
04
南舟北车，而宇宙成
宋应星在第九卷《舟车》中，以“人群分而物异产，来往贸迁以成宇宙”，赋予了“行”极为重要的地位。若没有各种交通运输方式，人们各居一方、互不相通，那么人类社会也将无从形成。在明代，这一“宇宙”则是以水路船只和陆路车马为连接手段构成的。
构造奇巧的船只使人得以穿行水上却如履平地。船底就像大地，枋就像墙壁，阴阳竹就像屋瓦，前面横梁如同大门口，后面横梁就像寝室，桅杆就像弩身，船帆和帆索就像弩翼，橹就像拉车的马，纤绳就像鞋子，缆绳就像是鹰、雕的筋骨，船头第一排桨就像先锋，舵就像指挥主帅，锚的作用如同安营扎寨。
造船时，则先从船底造起。船的每个部位之间环环相扣，如船头和船尾各有一根连接船壁的大横木，叫伏狮，伏狮两端下面的侧木叫玺狮，伏狮下边用于阻浪的封头木叫连三枋。造船时若稍有不慎，不只是某个部位造得不好，而且将决定连人带船的命运。
漕运船
北方的车自古在战场上关键无比，战国时期曾以“千乘之国”“万乘之国”形容国力强盛。秦末楚汉相争后，作为战车的车马逐渐退出历史舞台，而为骑兵所替代。至明代，马驾车主要用于运载重物，骡马车的结构与过去的战车相似。
骡马车有四轮的，也有双轮的。轮子上装的支架，都从车轴上穿孔连接。四轮车前后各有一根横轴，轴上用短柱架起纵梁，梁上装车厢。骡马从四轮车上卸下时，车身就像房子一样安稳。但如果是两轮车需卸马时，要有短木支撑在地上，不然车身就会向前倾倒。
合挂大车
驾车也是门需要钻研的学问。驾车者手持长鞭，鞭用麻绳制成，长七尺左右，竿身也有七尺左右，看哪匹马没有用力，就鞭打它。车厢内由熟悉马匹和会控制绳索的两人负责踩缰绳，马跑得太快时就急忙踩住缰绳。若遇行人，驾车者便于马上吆喝使马停下。
基于地理上的差异，中国南方以水路运输为主，北方则以车马为主。在明代，这两大交通方式都以京城为核心，张开一张由南至北的庞大交通网络，来自全国四面八方的物资源源不断流向京城，保障这一政治要地的存续。
古有《天工开物》
今人继往开来
今天，我们不断开发全新的技术，能够让衣物更柔软，让粮食更高产，让屋舍更坚固，让出行更便利。
“人的智慧”从三百多年前的明代直到今天的中国乃至世界，仍在“创造万事万物”的过程中，熠熠生辉。
科学经典推荐
天工开物
[明] 宋应星 著 诸雨辰 译
《天工开物》是一部内容丰富、涵盖广泛、图文并茂、科学精神、传承文化、学术价值深远的经典之作。它不仅是中国古代科技史的重要文献，更是传承和弘扬中国传统文化的重要载体。通过阅读这部著作，我们可以更好地了解古代中国人民的智慧和创造力，增强文化自信，推动科技创新和发展。
北京大学出版社出版的《天工开物（译讲）》收入123幅初刊本版画，原汁原味再现晚明时期的社会生产实景，生动具体地向人们展现十七世纪时中国人的智慧与技术成就。
来源：“北京大学出版社”公众号