機械是人類生產(chǎn)和生活的基本要素之一，是人類物質(zhì)文明最重要的組成部分。機械的發(fā)明是人類區(qū)別其他動物的一項主要標(biāo)志，機械技術(shù)在整個技術(shù)體系中占有基礎(chǔ)和核心地位。機械技術(shù)與人類社會的歷史一樣是源遠(yuǎn)流長，它對人類社會生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著及其重要的作用，是推動人類社會進(jìn)步的重要因素。中國的機械工程技術(shù)不但歷史悠久，而且成就十分輝煌，不僅對中國的物質(zhì)文化和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用，而且對世界技術(shù)文明的進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。但是由于種種原因，中國的機械工程技術(shù)史的研究還相對比較薄弱，發(fā)展也不平衡。微觀研究方面的工作較多，而宏觀研究方面的成果較少。一些最基本的概念和范疇的探討沒有受到應(yīng)有的重視，這方面的工作也亟待加強。本文主要探討古今的機械概念及其演變、中國機械工程機械史的范疇與方法、中國古代機械史的分期與研究現(xiàn)狀等問題，提出一些初步的看法，以就正于專家學(xué)者。

　　一、機械的概念規(guī)定與機械技術(shù)史的范疇

　　1、機械的現(xiàn)代定義

　　研究機械工程技術(shù)史，首先需要明確機械的觀念規(guī)定。在我國現(xiàn)代的機械學(xué)著作中，“機械”一詞是機構(gòu)（mechanism）和機器（machine）的總稱。盡管各種機械的構(gòu)造、性能和用途各異，但從它們的組成和運動形式來看，卻有兩個共同特征：

　　1）它們是一種人為的實物構(gòu)件的組合。

　　2）它們各部分之間具有確定的相對運動。

　　凡同時具備上述兩個特征的構(gòu)件組合體便稱為機構(gòu)或機械。機器除了具備上述兩個特征外，還必須具備第三個特征：能代替人類的勞動以完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能。所以機器是能轉(zhuǎn)換機械能或完成有用的機械功的機構(gòu)。從結(jié)構(gòu)和運動的觀點來看，機構(gòu)和機器并無區(qū)別，因此泛稱它們?yōu)闄C械。

　　機構(gòu)和機器的定義來源于西方機械工程科學(xué)，它們都是現(xiàn)代機械原理中的最基本的概念，但在現(xiàn)代西方機械學(xué)著作中，并沒有一個作為機構(gòu)（mechanism）和機器（machine）的總稱的專門名詞或術(shù)語。在日本的機械工學(xué)中，機械概念是如下定義的：①

　　凡符合下述三項條件的，則定義為機械。

　　①它是物體的組合，假定力加到其各個部分也難以變形。

　�、谶@些物體必須實現(xiàn)相互的、單一的、規(guī)定的運動。

　　③把施加的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樽钣杏玫男问�，或轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臋C械功。

　　這里，“機械”一詞定義的是machine概念，這一定義與我國機械原理著作對機器的定義相同。mechanism一詞，在日本機械工學(xué)中譯為“機構(gòu)”，或音譯為メカニズム。

　　考慮到機構(gòu)和機器均屬現(xiàn)代機械學(xué)的基本范疇，我們采用能夠同時涵蓋機構(gòu)和機器的機械概念，也是有其合理性的。

　　設(shè)計機械的目的是完成預(yù)定的機械運動及完成特定的動作，一般來說，一種復(fù)雜機械都由三大部分組成。一是原動部分，它是機械動力的來源。二是工作部分，它處于傳動路線的終點，完成機械的預(yù)定動作。三是傳動部分，它是把原動機件的運動和功率傳遞給工作部分的中間環(huán)節(jié)。近代機械中又有第四個部分，即自動控制部分。

　　2、機械的古代涵義及其演變

　　（1）中國古代文獻(xiàn)中“機械”一詞的涵義

　　“機械”一詞由“機”與“械”兩個漢字組成，探討該詞的涵義，首先須了解這兩個字在古漢語中的意思。

　　“機”在古漢語中原指某種或某一類特定的裝置，后來又泛指一般的機械。

　　古代常以“機”指弩上發(fā)箭的裝置，即弩機。《尚書！太甲》有“若虞機張，往省括于度，則釋”。但此篇可能作于西漢�！肚f子·齊物論》：“其發(fā)若機括。”《釋文》稱：“機，弩牙；括，箭括�！卑创搜詮堝蟀l(fā)箭，以括入機，機動則發(fā)。東漢時成書的《說文解字》對“機”的解釋是“機，主發(fā)者也”，說的也是弩機。由弩機延伸，觸發(fā)式捕獸器也稱為“機”�！肚f子·山林》道：“豐狐，文豹……不免于網(wǎng)羅機辟之患。”即指夾子一類的裝置。后來的“機防阱”和“機關(guān)”也是這個意思。

　　古代又以“機抒”指織布機�！痘茨献印�氾論》載“伯余之初作衣也，……手經(jīng)指掛，其成猶網(wǎng)羅。后世為之機抒勝復(fù)以便其用�！薄妒酚洝めB生傳》有“農(nóng)夫釋耒，二女下機”。南北朝《木蘭詞》有“不聞機抒聲，唯聞女嘆息”�！墩f文解字》：“抒，機之持緯者也。”宋《集韻》也說：“機以轉(zhuǎn)軸，抒以持緯�！笔憔褪撬笞�，而機為轉(zhuǎn)軸部件�！皺C抒”二字各表織機一個特征部件，因而后有只用一個“機”字代表織機的說法。①

　　由以上所述可知，“機”之本義當(dāng)指機械裝置中構(gòu)成轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動構(gòu)件。

　　《尚書》：“在璇璣玉衡以齊七政�！狈鼊佟渡袝�大傳》云：“旋機者，何也？傳曰：旋者還也，機者幾也，微也。其變幾微，而所動者大，謂之旋機�！边@里“機”為軸動之物�！豆茏印ば蝿萁狻芬草d：“奚仲之為車器也，方圓曲直皆中規(guī)矩鉤繩。故機旋機得，用之牢利，成器堅固�！边@是講車的部件生產(chǎn)的質(zhì)量檢驗工序，“機旋機得”是指達(dá)到轉(zhuǎn)動配合的精度標(biāo)準(zhǔn)要求。②

　　“機”還引申為許多機械發(fā)明的泛稱，《戰(zhàn)國策·宋衛(wèi)》說：“公輸般為楚設(shè)機，將以攻宋�！弊⒎Q：“機，械，云梯之屬�！薄盾髯印ぷh兵》有“固塞不樹，機變不張。”注稱“機變，謂器械變動攻敵也�！薄逗鬂h書·張衡列傳》說：“衡善機巧�！薄赌淆R書·祖沖之傳》：“初，宋武平關(guān)中，得姚興指南車，有外形而無機巧，每行，使人于內(nèi)轉(zhuǎn)之。”“機”字實際可以泛指各種靈巧和關(guān)鍵的機械裝置。

　　“機”的涵義由此延伸，出現(xiàn)了更具抽象的詞義。《韓非子·十過》：“此存亡之機也。”《逸周書·大武》：“此七者，伐之機也�！薄皺C”在這里指事物之樞要、關(guān)鍵�！肚f子·至樂》載：“萬物皆出于機，皆入于機�！笔柙唬骸皺C者，發(fā)動，所謂造化也。”這是指事物變化之所由�！皺C”還指事物變化之跡象、征兆等等。這樣，衍生出大量相關(guān)詞匯，如機巧、機先、機兆、機密、機會、機緣、機要、機謀、機關(guān)和機衡等。

　　“械”在古代是指器械、器物等實物�！肚f子·天地》載“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多�！薄靶怠痹谶@里為一般器械或器具�！赌�子·公輸》：“公輸般為楚造云梯之械。”這是指兵器�！稘h書·司馬遷傳》載：“淮陰（韓信），王也，受械于陳。”“械”在此指刑具。

　　與“機”原指局部的關(guān)鍵機件有所不同，“械”在中國古代原本便指某一整體器械或器具，。這兩字連在一起，組成“機械”一詞，便成為為一般性的機械概念了。

　　在先秦時期的文獻(xiàn)中，已經(jīng)討論了抽象的機械概念。《莊子·外篇·天地第十二》有一段關(guān)于機械技術(shù)思想意義的討論：

　�。ㄗ迂暎┮娨徽扇朔綄�為圃畦，鑿隧而入井，抱甕而出灌，然用力甚多而見功寡。子貢曰：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多，夫子不欲乎？”為圃者仰而視之曰：“奈何？”曰：“鑿木為機，后重前輕，挈水若抽，數(shù)如湯，其名曰槔�！睘槠哉叻奕蛔魃�而笑曰：“吾聞之吾師，有機械者必有機事，有機事者必有機心。機心存于胸中，則純白不備。純白不備，則神生不定。神生不定者，道之所不載也。吾非不知，羞而不為也�！弊迂暡m然，俯而不對。

　　這段文字是中國技術(shù)思想史的重要史料，后面將進(jìn)行專題討論。這里我們感興趣的是，子貢與老人的對話給出了機械的概念界定：機械是能用力甚寡而見功多的器械。

　　關(guān)于機械的概念，在《韓非子》卷十五《難》二中有類似的論述：“審于地形、舟車、機械之利，用力少，致功大，則入多�！边@里還有了初步的經(jīng)濟(jì)觀點。①

　　由此可知，中國古代早在戰(zhàn)國時期就已形成了與現(xiàn)代機械學(xué)中“機械”一詞涵義比較相近的機械概念和術(shù)語了。

　�。�2）西方古今的機械概念

　　英文的“machine”一詞，其涵義要比現(xiàn)代機械學(xué)界定的“機器”（machine）概念要廣。在一般使用上，它與漢語的“機械”一詞類同。美國羅伯特。歐布林（RobertObrien）所著《機器》一書中指出：英文的“machine”（機械）一詞來源于希臘文mechine及拉丁文mecina，兩者原意都指的是“巧妙的設(shè)計”。Machine作為一般性的機械概念的出現(xiàn)，主要是為了區(qū)別與手工工具。在西方，一般性的機械概念的提出，可追溯到古羅馬時期。

　　西方最先提出機械定義的是古羅馬的建筑師維特魯威（Vitruvii）。他在其著作《建筑十書》（約成書于公元前32－33年）給出了這樣的定義：“機械是把木材結(jié)合起來的裝置，主要對于搬運重物發(fā)揮效力�！彼麑�機械和工具作了區(qū)別：“機械（machane）和工具（organon）之間似乎有著以下的區(qū)別。即機械是以多數(shù)人工和很大的力量而發(fā)生效果的，如重弩炮和葡萄壓榨機。而工具則是一名操縱人員慎重地處理來達(dá)到目的的，如蝎形輕弩炮或不等圓的螺旋裝置。因此工具和機械都是利用上不可缺少的東西�！雹�

　　亞歷山大利亞城的希羅（HeroofAlexandria，公元1世紀(jì)）最早討論了機械的基本要素，他認(rèn)為機械的要素有五類：輪與軸，杠桿，滑車，尖劈，螺旋。希羅的論文只是關(guān)系到提升和推動重物，雖不夠全面，但卻反映了古典機械的特征。③

　　1724年，德國萊比錫的機械士廖波爾特（Leopold）給出的定義是：“機械或工具是一種人造的設(shè)備，用它來產(chǎn)生有利的運動；同時在不能用其他方法節(jié)省時間和力量的地方，它能做到節(jié)省�！雹�

　　馬克思在《資本論》中對充分發(fā)展了的機械給出了界定：“一切已經(jīng)發(fā)展的機器，都三個本質(zhì)上不同的部分——發(fā)動機、傳動機構(gòu)和工具機械工作機——構(gòu)成，發(fā)動機是整個機構(gòu)的動力�！雹蓠R克思在《1861—1863年經(jīng)濟(jì)學(xué)手稿》討論了機器與工具的區(qū)別，他指出：“以上所述已經(jīng)對機器和工具有什么區(qū)別的問題作出了回答。工具本身一旦由機械來推動，一旦由工人的工具（它的生產(chǎn)率取決于工人的技巧并需要他付出作為勞動過程的媒介的勞動）變成機械的工具，——機器就代替了工具。在這種情況下，機械應(yīng)該達(dá)到這樣的發(fā)展程度：它既能從人或牲畜，簡言之，從任意動作的那些原動力獲得動力，也能從機械推動的原動機獲得動力�！雹�

　　馬克思主要從經(jīng)濟(jì)學(xué)和生產(chǎn)工具發(fā)展的寬廣視角考察機器和機械的深刻涵義，力圖說明當(dāng)時的社會生產(chǎn)從工廠手工業(yè)向大機器工業(yè)的轉(zhuǎn)變。他認(rèn)為機器是代替人手操縱工具的機械系統(tǒng)，它從一開始就應(yīng)是“工作部分同傳導(dǎo)運動的機械和推動機械的原動機的組合”。馬克思還談到了當(dāng)時一些學(xué)者中關(guān)于機械和機器的概念：“就象在英國的在政治經(jīng)濟(jì)學(xué)家一樣，在英國的力學(xué)家中，可以遇到這樣一些人，他們認(rèn)為，機器與工具沒有本質(zhì)的區(qū)別；工具是簡單的機器，而機器是復(fù)雜的工具，或者說，兩者只有簡單機器與復(fù)雜機器之分。從這種意義上說，甚至最簡單的機械，如杠桿、斜面、滑輪、螺旋、楔、輪子等，也被叫作機器”①

　　19世紀(jì)中、后期，西方機械工程學(xué)家開始從機械的力學(xué)原理出發(fā)討論機械或者說機器的概念，從而給出比較專業(yè)和科學(xué)的定義。下面給出的是早期機構(gòu)學(xué)的兩部奠基性著作中的定義。

　　英國機械學(xué)家威利斯（R.Willis，1800－1875）在其《機構(gòu)學(xué)原理》（ThePrincipleofMechanism，1841年）所給的定義是：“任何機械（machine）都是由用各種不同方式連接起來的一組構(gòu)件組成，使其一個構(gòu)件運動，其余構(gòu)件將發(fā)生一定的運動，這些構(gòu)件與最初運動之構(gòu)件的相對運動關(guān)系取決于它們之間連接的性質(zhì)�！雹�

　　德國機械學(xué)家勒洛（F.Reuleaux，1829－1905）在其《理論運動學(xué)》（TheoretischeKinematik，GrundzügeeinerTheoriedesMaschienenwesens，1875年）中的定義是：“機械（machine）是多個具有抵抗力之物體的組合體，其配置方式使得能夠借助它們強迫自然界的機械力做功，同時伴隨著一定的確定運動�！雹�

　　威利斯給出的machine定義實際是現(xiàn)代機械原理中的機構(gòu)。勒洛則最早給出了現(xiàn)代機械學(xué)中的機器（即machine）定義。從勒洛開始，機構(gòu)概念與機器也被區(qū)分開來。20世紀(jì)的機械原理著作進(jìn)一步明確了機構(gòu)和機器的概念。

　　勒洛的《理論運動學(xué)》建立了機械運動學(xué)的基礎(chǔ)，書中的許多概念、觀點和研究方法被沿用至今。20世紀(jì)初，出現(xiàn)了把機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)合在一起的機械原理著作。當(dāng)時西方的機械原理教科書中有如下的定義：

　　（1）“機械者，固定部分與運動部分之組合體，介乎能力與工作之間，所以使能力變?yōu)橛杏弥�工作者也�！保?912年，Keown）④

　　（2）“機械者，兩個以上物體之組合體，其相對運動皆繼續(xù)受一定之限制，使一種能力由之變化或傳達(dá)，以作一種特別之工作者也�！保�1915年，Mcksy）⑤

　　1930年，我國機械學(xué)家劉仙洲在編寫中國最早的機械原理教科書時，參考西方這類教科書給出了一個定義：“機械者，兩個以上之物體之組合體。動其一部則其余各部各發(fā)生一定之相對運動或限制運動，吾人得利用之使一種天然能力或機械能力發(fā)生一定之效果或工作者也。”⑥

　　1955年，烏克蘭奧德薩工業(yè)大學(xué)多布羅沃利斯基（В。А。Добрвольский）在一篇論文中給出了一個定義：“機械是為人所使用的勞動工具，在這個勞動工具中，形狀和尺寸適合的部分是由能經(jīng)受很高壓力（阻力）的材料所制成；在引入能量不斷作用下，能完成適合的實際上有利的運動和動作；這些運動和動作是人們?yōu)橥瓿杉夹g(shù)的工藝目的所必要的�！雹�

　　這里定義的“機械”，更確切地說是機器，即現(xiàn)代機械原理中的machine概念。

　　綜上所述，西方有關(guān)機械的一般性概念隨著機械的發(fā)展逐漸發(fā)生了變化，隨著機械工程科學(xué)的建立和發(fā)展而深化。從區(qū)分機械與手工工具開始，到區(qū)別復(fù)雜機械與簡單機械和工具，進(jìn)而形成了機械工程學(xué)中最基本的機器和機構(gòu)概念。

　　3、機械工程技術(shù)史的范疇

　　機械工程學(xué)是以機構(gòu)和機器為基本對象的科學(xué)，各類和各種不同機械均屬機械工程技術(shù)的范疇。機械的種類繁多，可根據(jù)部分機械在某些方面的類同特性或特征化分類別。如希羅將簡單機械分為五類：輪與軸，杠桿，滑車，尖劈，螺旋。按馬克思對機器系統(tǒng)的分類，機械可分為發(fā)動機、傳動機構(gòu)和工作機。劉仙洲在《中國機械工程發(fā)明史（第一編）》中將機械分為七類，即：簡單機械、發(fā)動機或原動機、工作機、傳動機、儀表、僅用發(fā)動機原理的機械、發(fā)電機與電動機。

　　按機械的使用功能則可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；接服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械、運輸機械和化工機械等；按工作原理又可分為熱力機械、流體機械、往復(fù)機械和仿生機械等。

　　從動態(tài)觀點看，機械工程又是一個技術(shù)過程。它包含了人類的主要技術(shù)活動：

　�。�1）發(fā)明與革新；（2）設(shè)計與測試；（3）制造（加工與制作）（4）使用與維修。因此各種機械的發(fā)明、設(shè)計、加工與制造以及使用與維修均屬機械工程技術(shù)的范疇。發(fā)明和設(shè)計包含了更多的智力因素和思想與知識內(nèi)涵。制造和使用則包含了更多的體力因素和經(jīng)驗與實踐的內(nèi)容。機械加工與制作的對象以及加工制作過程無疑屬于機械工程技術(shù)的基本內(nèi)容，因此，某些通過機械加工獲得的技術(shù)產(chǎn)品，盡管不能看作是機構(gòu)和機器，也常常被認(rèn)為屬于機械工程的范疇。

　　機械工程技術(shù)史是研究機械工程技術(shù)發(fā)生、發(fā)展過程及其規(guī)律的一門學(xué)科。機械工程技術(shù)史的對象和范疇與機械工程技術(shù)的對象與范疇既有在內(nèi)在的聯(lián)系，由有著一定的差別。從認(rèn)識上看，機械工程技術(shù)是第一個層次，機械工程技術(shù)史是第二個層次，后者是以前者為基礎(chǔ)的。機械工程技術(shù)史是研究過去的機械技術(shù)的學(xué)問，與前者不同的特點是研究者和研究對象在時間坐標(biāo)上處于不同的位置，因此它重視從時間關(guān)系研究機械技術(shù)的特點和演變過程�？梢哉f，機械工程技術(shù)史的對象是歷史上的機械成果及其影響機械工程技術(shù)發(fā)展的各種主要因素。不僅歷代的機械發(fā)明、機械制造技術(shù)以及機械成果的推廣與應(yīng)用屬于機械工程技術(shù)史的范疇，而且影響機械工程發(fā)展的社會的經(jīng)濟(jì)、政治和文化等因素也屬于它考察的對象和范疇。

　　二、中國機械工程技術(shù)史的研究對象、任務(wù)和價值

　　1、中國機械史的研究對象與任務(wù)

　　中國機械工程技術(shù)史主要研究機械工程技術(shù)在中國的發(fā)展過程與模式，它的對象是中國歷代的機械成果及其影響機械工程技術(shù)發(fā)展的各種因素。機械技術(shù)的發(fā)展在許多方面有其一般性的規(guī)律，適用于不同的文化和國家，當(dāng)然也適用于中國。但是每個國家特別是不同文化傳統(tǒng)的國家有著不同的特殊環(huán)境和背景，各國機械的發(fā)展是不平衡的。有的國家和地區(qū)在機械技術(shù)的某些方面發(fā)展水平較高，另一些國家和地區(qū)則在機械的另一些方面發(fā)展水平較高；有的機械成果在某些國家傳播和發(fā)展較快，而在另一些國家推廣應(yīng)用十分緩慢。由于不同文化和社會因素的制約，各國機械工程技術(shù)的發(fā)展模式也并不是千篇一律的。因此不同國家機械工程技術(shù)的發(fā)展往往呈現(xiàn)出不同的特點。尤其是中國古代機械的發(fā)展，技術(shù)傳統(tǒng)與西方有很大不同，有其獨特的軌跡。既有許多優(yōu)點也有不少缺點，既有很多成功的經(jīng)驗也有不少失敗的教訓(xùn)，值得認(rèn)真加以總結(jié)。中國機械史的主要任務(wù)就是要整理和發(fā)掘中國歷代在機械工程方面的重要成果及其特點，揭示機械工程技術(shù)在中國發(fā)展的規(guī)律性和特殊性。

　　研究中國機械史應(yīng)從考察中國歷代的機械成果入手，首先需要掌握大量的歷史資料。中國歷史上有哪些重要機械科技成果？它們的水平和價值如何？中國傳統(tǒng)機械及其技術(shù)、工藝方法和西方有何不同？機械工程技術(shù)對中國社會生產(chǎn)有何作用和影響？這些都是需要機械史研究解決的基本性問題。只有對有關(guān)史料進(jìn)行全面的清理和深入的分析，才能獲得這些問題的答案。對于中國古代機械史來說，歷代有關(guān)機械工程的成果主要反映在三類史料之中，即文字資料、圖像與圖形資料和實物資料。

　　中國機械工程的文獻(xiàn)史料，是有關(guān)古代機械的概念名稱、形制、材料、動力、結(jié)構(gòu)原理、工藝方法、應(yīng)用與推廣情況以及相關(guān)的社會歷史文化背景等方面的文字記載和描述。它包括各類典籍中的有關(guān)史料和出土文物上相關(guān)的銘刻資料等。除了少數(shù)一些技術(shù)著作中有關(guān)機械的專論性記述外，有關(guān)機械工程的文獻(xiàn)資料十分零散，大都分散在大量的各類古籍之中。圖像與圖形資料主要是古代美術(shù)作品和工程技術(shù)著作及其它典籍中的機械圖像與圖形，這些資料不僅存在于帛、紙為載體的古代繪畫作品和各類寫本和印刷本書籍中，而且大量存在于古代巖畫、銅器刻畫、磚石刻畫、壁畫等平面繪畫和浮雕作品之中。實物資料是考古發(fā)掘中出土的和傳世的與古代機械直接有關(guān)的各種實物，主要包括大量的古代各類機械成品、半成品、零部件、機械模型、明器機械和機械加工產(chǎn)品，目前在民間仍然尚存不少傳統(tǒng)機械，從技術(shù)上看屬于古機械的遺制，它們也是重要的實物資料。這些實物資料具有重大的價值，由此可以獲得更為確切和可靠的關(guān)于過去機械技術(shù)的信息，它們與文獻(xiàn)資料同樣屬于中國機械史的研究對象。搜集、整理和分析古代機械工程史資料，是中國機械工程史研究的一項基礎(chǔ)性工作。但是，由于多數(shù)文獻(xiàn)史料分散在數(shù)量極大的古籍和銘文中，各類與機械有關(guān)的古代繪畫作品則更是分散收藏于各地不同的機構(gòu)和個人手中，實物資料同樣分布在十分廣泛的地域范圍內(nèi)，此外還有大量資料流失國外，因此，對如此眾多的史料進(jìn)行充分的發(fā)掘、整理和研究，由少數(shù)人在短期內(nèi)顯然是難以完成的。中國機械工程技術(shù)史的任務(wù)因而也十分繁重，必須多人接力工作，逐步擴(kuò)大調(diào)查和研究的范圍，直到基本掌握整體面貌。

　　中國機械工程史還要探討影響中國機械工程技術(shù)發(fā)展的各種因素。除了研究諸如工匠和技術(shù)人員在機械工程發(fā)展中的作用、古代的技術(shù)觀和設(shè)計與管理思想對工程技術(shù)實踐的影響等內(nèi)部因素外，還應(yīng)分析文化與科學(xué)傳統(tǒng)、社會經(jīng)濟(jì)與政治制度、戰(zhàn)爭與軍事、思維方式、技術(shù)政策與組織管理制度以及對外交流關(guān)系對機械工程發(fā)展的影響等諸多外部的因素。這些因素對于古代機械工程的發(fā)展有時起促進(jìn)作用，也有時起阻礙作用。有的因素只有短期影響，有些則長期發(fā)揮作用。這方面的研究，涉及領(lǐng)域很多，情況極為復(fù)雜，因而難度也更大，任務(wù)更為艱巨。如果要想在中國機械史的宏觀研究方面取得突破性的進(jìn)展，就必須在這方面有更多的投入和下更大的功夫。在搜集、整理和分析古代機械工程史資料的基礎(chǔ)工作取得重要進(jìn)展后，研究工作的重點應(yīng)逐漸向這方面轉(zhuǎn)移。

　　2、中國機械史的價值

　　中國的機械工程技術(shù)在漫長的歷史發(fā)展過程中形成了自己獨特的風(fēng)格。中國古代機械工程技術(shù)，是世界機械史的一個組成部分，在世界機械工程史上占有重要位置。

　　中國古代機械工程技術(shù)成果具有重要的歷史價值，有許多機械發(fā)明和技術(shù)成果在世界機械史上處于遙遙領(lǐng)先的地位，其中不少成果還傳播到了世界各地，對世界機械技術(shù)的進(jìn)步起到了直接的促進(jìn)作用。著名科學(xué)史家李約瑟在討論中西科技交流與比較問題時曾指出：“有少數(shù)幾種基本技術(shù)曾經(jīng)從古代美索不達(dá)米亞朝四面八方傳播，……可是，中國人的發(fā)明就多了。這些發(fā)明在公一元世紀(jì)到十八世紀(jì)期間先后傳到了歐洲和其他地區(qū)。這里包括：（1）龍骨車；（2）石碾和水力在石碾上的應(yīng)用；

　　3、水排

　�。�4）風(fēng)扇車和簸揚機；（5）活塞風(fēng)箱；6平放織機（它可能也是印度的發(fā)明）和提花機；（7）繅絲、紡絲和調(diào)絲機；（8）獨輪車；（9）加帆手推車；（10）磨車；（11）拖重牲口用的兩種高效馬具，即胸帶和套包子；（12）弓弩（13）風(fēng)箏；（14）竹編蜒和走馬燈；（15）深鉆技術(shù)；（16）鑄鐵的使用；（17）游動的常平懸吊器；（18）弧形拱橋；（19）鐵索吊橋；（20）河渠閘門；（21）造船和航運方面的無數(shù)發(fā)明，包括防水隔艙、高效率空氣動力帆和前后索具（22）船尾的方向舵；（23）火藥以及和它有關(guān)的一些技術(shù)；（24）羅盤針，先用于看風(fēng)水，后來又用于航海；（25）紙、印刷術(shù)和活字印刷術(shù)；（26）瓷器。我寫到這里時了句點，因為二十六個字母都已經(jīng)用完了，可有許多例子、甚至還有重要的例子可以列舉。我們決不能認(rèn)為對以上任何一種發(fā)明已經(jīng)沒有話可講了，也不能認(rèn)為在所有例子中，都有足夠的證據(jù)可以充分證明，后來歐洲應(yīng)用的是從較早的中國人的實踐中得來的。但是所有這些例子有一種共同之點，這就是它們在中國應(yīng)用的時期，確實早于它們在世界其他部分出現(xiàn)的時期。有時甚至要早得多�！阿倮罴s瑟博士列舉的這些實例絕大多數(shù)都是中國古代的機械發(fā)明或相關(guān)的技術(shù)成果，由此可見，中國古代的機械技術(shù)成果不僅在中國科技史上占有突出地位，而且在世界機械史乃至科技史上的地位也是不可低估的。

　　中國機械史的歷史價值還表現(xiàn)在傳統(tǒng)機械工程技術(shù)在中國古代社會經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展中占有十分重要的位置。中國自古以來以農(nóng)業(yè)立國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在古代歷史發(fā)展進(jìn)程中始終占據(jù)核心地位，因而作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)機械在生產(chǎn)中的作用極為重要。農(nóng)業(yè)機械技術(shù)方面的大量發(fā)明、革新及其推廣應(yīng)用對社會生產(chǎn)力的提高起了極大的作用。同樣，機械在水利工程、建筑工程、交通運輸、紡織等領(lǐng)域中也發(fā)揮著重要作用。機械技術(shù)在軍事上具有舉足輕重的作用，先進(jìn)和精良武器與軍事裝備的制造都要依賴先進(jìn)的機械技術(shù)。中國古代在天文觀測方面能夠取得許多重要成就，與先進(jìn)天文儀器的作用密不可分，而眾多先進(jìn)天文儀器的出現(xiàn)則反映了中國古代精密機械制造技術(shù)的發(fā)達(dá)。明代宋應(yīng)星編著的《天工開物》是一部關(guān)于中國古代工程技術(shù)的百科全書，其中講述機械技術(shù)的內(nèi)容占了全書一半以上的篇幅，也說明機械技術(shù)在古代工程技術(shù)中的重要地位。因此，傳統(tǒng)機械技術(shù)根植于中國古代社會生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域之中，機械技術(shù)的進(jìn)步不僅促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，豐富了古代的社會生活，而且成為推動古代不同領(lǐng)域科技發(fā)展的有力工具。

　　中國機械史的研究不僅具有重要的歷史價值，而且具有較高的現(xiàn)實價值和意義。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

　　首先，中國古代機械工程技術(shù)是中國科學(xué)文化的重要組成部分，傳統(tǒng)機械的技術(shù)成果是我國優(yōu)秀的科學(xué)文化遺產(chǎn)，因此中國古代機械史的研究具有重要的文化價值。機械技術(shù)在人類物質(zhì)文化史上一直占據(jù)核心地位，人類文明的發(fā)展階段一般以機械技術(shù)的重要成果作為主要劃分標(biāo)志，便是最好的說明。而我們的祖先創(chuàng)造了許多杰出的機械科技成果，為后世留下了大量的物質(zhì)文化財富，發(fā)掘、整理和研究這些機械成果對于豐富祖國科學(xué)文化寶庫無疑極為有益。但過去這方面的工作開展得還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，中國機械工程機械史仍是一個有待開發(fā)的領(lǐng)域，在目前情況下進(jìn)一步開展中國機械史的研究也顯得尤為重要。

　　第二，技術(shù)發(fā)展有很強的繼承性和規(guī)律性，中國機械史的研究有助于揭示技術(shù)發(fā)展特質(zhì)，可以起到溫故知新、闡明方向和趨勢的作用，因此具有重要的借鑒價值。中國歷史上在機械科技方面的成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)，對于現(xiàn)今科技的發(fā)展很有借鑒價值。中國古代與機械有關(guān)的技術(shù)觀和技術(shù)哲學(xué)思想，對于我們認(rèn)識技術(shù)與人、技術(shù)與環(huán)境以及技術(shù)與社會的關(guān)系仍有參考價值。中國古代的一些技術(shù)思想和方法與舉措正好與現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的時代要求相切合，對于認(rèn)識和解決技術(shù)給現(xiàn)代社會帶來的環(huán)境污染，能源和資源的枯竭等一系列負(fù)面效應(yīng)也有積極的參考意義。中國近現(xiàn)代機械史的研究則對于制定國家的技術(shù)規(guī)劃、技術(shù)發(fā)展與引進(jìn)的政策和戰(zhàn)略更是有著直接的借鑒作用。

　　第三，研究和學(xué)習(xí)中國機械工程史，闡明中國傳統(tǒng)機械技術(shù)的興衰歷程，了解科學(xué)家、發(fā)明家的生平、成就和思想，不僅可以學(xué)到科學(xué)和歷史的知識，還可從中獲得啟示和汲取教益，因而中國機械史還有著比較重要的教育價值與作用。機械工程技術(shù)史知識的傳播有助于人們了解機械工程技術(shù)的概念和原理的來龍去脈，加深對機械科技的認(rèn)識和理解。培根說；學(xué)史可以使人明智。對于青年學(xué)生與專業(yè)科技人員來講，機械史的知識則可起到開拓視野的作用。

　　第四，研究中國機械史，不難發(fā)現(xiàn)一些古老的機械技術(shù)、工藝和原理在現(xiàn)代仍然發(fā)揮著作用或具有實用價值。中國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械與古農(nóng)具至今在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，具有極強的生命力。我國的許多傳統(tǒng)金屬工藝仍在實際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。在秦始皇陵墓中出土的青銅箭鏃表面上有一層含鉻的黑色致密層，埋在地下兩千多年沒有腐蝕�，F(xiàn)代金相學(xué)研究證明這樣處理有很強的抗腐蝕能力。此項表面處理技術(shù)顯然具有古為今用的價值。類似的實例還有很多。機械史的研究有助于認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)機械的現(xiàn)代意義和實用價值。

　　三、中國古代機械史的分期問題

　　研究中國機械技術(shù)的總體發(fā)展進(jìn)程，必須把中國機械技術(shù)的形成與發(fā)展過程劃分為幾個不同的歷史階段，因此，中國機械史的分期問題是進(jìn)行中國機械工程史宏觀研究的一個重要問題。合理的分期不但可以反映中國機械工程發(fā)展的階段性，同時也應(yīng)反映出中國機械科技發(fā)展的特點和主要線索。

　　關(guān)于中國機械史的分期問題，已有一些學(xué)者有所涉及和討論，但目前尚未進(jìn)行充分的研究，也未得出一致的結(jié)論。1984年，郭可謙、陸敬嚴(yán)先生最早專門討論了這一問題。他們提出了將中國機械史分為四個時期的方案：①

　　（1）簡單工具時期，相當(dāng)于原始社會時期，即石器時代。分為兩個階段：粗制工具階段（舊石器時代），和精制工具階段（新石器時代）。

　�。�2）古代機械時期，大約從四千年到十九世紀(jì)四十年代。包括三個階段：從古車出現(xiàn)到秦以前為迅速發(fā)展階段；秦到宋元時期為成熟階段；明代到十九世紀(jì)四十年代為緩慢前進(jìn)階段。

　　（3）近代機械時期，從一八四○年至新中國成立前夕。

　�。�4）現(xiàn)代機械時期，新中國成立后的發(fā)展時期。

　　在1985年，筆者提出了關(guān)于中國機械史的另一種分期意見，將中國機械史分為六個時期：②

　　（1）形成與積累時期，從遠(yuǎn)古到西周時期。

　�。�2）迅速發(fā)展和成熟時期，從春秋時期到到東漢末年。

　�。�3）全面發(fā)展和鼎盛時期，從三國時期到元代中期。

　�。�4）緩慢發(fā)展時期，從元代后期到清代中期。

　�。�5）轉(zhuǎn)變時期，清代后期到中國成立前夕。

　�。�6）復(fù)興時期，新中國成立后的發(fā)展時期。

　　最新出版的《中國科學(xué)技術(shù)史》機械卷有“中國古代和近代機械工程發(fā)展概述”一章，論述中基本上采用了第一種分期方案。

　　1987年出版的《中國的百科全書》機械工程卷有詞條“中國古代機械史”、“中國近代機械工業(yè)”和“中國現(xiàn)代機械工業(yè)”分別涉及了中國古代機械工程技術(shù)、近代機械工業(yè)和現(xiàn)代機械工業(yè)發(fā)展的分期問題。這里僅介紹周世德先生在“中國古代機械史”條目中采用的古代機械史分期方案：③

　　（1）春秋以前（公元前770年前）。

　　（2）春秋至漢魏時期（公元前770年前～公元265）。

　�。�3）兩晉宋元時期（公元265～1368）。

　　（4）明清時期（1368～1840）。

　　上述分期方案都有各自的分期依據(jù)，并較好地反映了機械史與中國通史的關(guān)系。在反映中國機械工程發(fā)展的內(nèi)部規(guī)律和特點方面，雖然也得到較好的處理，但細(xì)節(jié)方面似乎尚有進(jìn)一步探討的余地。筆者認(rèn)為中國機械史的分期應(yīng)以機械科技的重大轉(zhuǎn)變和突破為主要依據(jù)，這就需要分析和研究各個歷史時期各種機械在動力、材料、結(jié)構(gòu)原理、工藝和功能等方面的發(fā)展水平和變化情況。此外，還應(yīng)注意考察不同時期間機械工程知識的水平和先進(jìn)機械的推廣與應(yīng)用情況以及機械的社會功能與作用。中國機械工程技術(shù)的發(fā)展是一個以波浪式曲線前進(jìn)的過程。常常由于某一方面或幾個方面（如材料、動力、工藝等方面）的重大轉(zhuǎn)變或突變引起機械工程技術(shù)的主要內(nèi)容發(fā)生了變化，使其達(dá)到新的水平，這樣就形成了幾個不同的自然發(fā)展時期。據(jù)此，我們在又在上述方案的基礎(chǔ)上，提出了如下關(guān)于中國古代機械史分期的修訂方案：

　　（1）古代機械技術(shù)的萌芽時期，從舊石器時代開始到新石器時代。

　　（2）傳統(tǒng)機械技術(shù)的初步形成時期，夏、商、西周時期。

　　（3）傳統(tǒng)機械技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展時期，春秋戰(zhàn)國到三國時期。

　�。�4）傳統(tǒng)機械技術(shù)的成熟與鼎盛時期，魏晉南北朝到元代。

　　（5）傳統(tǒng)機械的平緩發(fā)展與西方機械的傳入時期，明初到十九世紀(jì)中葉。

　　四、中國古代機械工程史研究的歷史與現(xiàn)狀

　　在我國，中國機械工程技術(shù)史的現(xiàn)代研究發(fā)端于20世紀(jì)二三十年代。張蔭麟、劉仙洲和王振鐸等是早期中國機械史研究工作的主要開拓者。張蔭麟于1925年翻譯了英國學(xué)者穆爾（A.C.Moule）1924年發(fā)表在ToungPao（通報）上的專題論文“TheChineseSouth-PointingCarriage”，中譯文題目改為“宋燕肅、吳德仁指南車造法考”，發(fā)表在《清華學(xué)報》第2卷第1期（1925）上。張蔭麟又于1926年在《清華學(xué)報》第2卷第2期上發(fā)表了“宋盧道隆、吳德仁指南車之造法”一文。此后，他又在1928年發(fā)表了論文“中國歷史上之‘奇器’及其作者”（《燕京學(xué)報》第1卷第3期）。30年代開始了較為全面的古代機械的文獻(xiàn)資料發(fā)掘、整理和專題復(fù)原研究。1935年劉仙洲在清華大學(xué)出版了《中國機械工程史料》（約6萬字）一書，首次依據(jù)現(xiàn)代機械工程分類方法整理了中國古代機械工程的史料，初步勾勒出了中國古代機械工程的基本輪廓。幾乎與此同時王振鐸也開始了復(fù)原地動儀、指南車與記里鼓車的工作，他于1936年發(fā)表了專題論文“漢張衡候風(fēng)地動儀造法之推測”（《燕京學(xué)報》第20期，10周年紀(jì)念專號），1937年又發(fā)表了重要論文“指南車記里鼓車之考證及模型”（《史學(xué)集刊》第3期）。40年代，劉仙洲又發(fā)表了“王征與我國第一部機械工程學(xué)”（見《國立清華大學(xué)學(xué)報》1期，《真理雜志》1卷2期）和“中國在熱機歷史上的地位”（《東方雜志》39卷18期）兩篇有影響的論文。

　　西方學(xué)者早在19世紀(jì)后期就開始關(guān)注中國古文獻(xiàn)中有關(guān)機械發(fā)明的記載，20世紀(jì)初在歐洲的技術(shù)史著作中已有關(guān)于中國古代機械發(fā)明的探討。如奧地利著名技術(shù)史家霍維茨（H.T.Horwitz）在1913年出版的技術(shù)史著作中對中國的機械發(fā)明作了論述。此后直到30年代，在他的不少論著中都有關(guān)于中國古代機械的討論①。葛雷斯（H.A.Giles）于1906年，勞佛爾（B.Laufer）于1912，分別對中國古代指南車進(jìn)行了復(fù)原研究②。穆爾（A.C.Moule）于1924年發(fā)表了研究指南車的專題論文，并根據(jù)《宋史》的文獻(xiàn)記載給出了具體的復(fù)原方案。穆爾的工作引起英國學(xué)者的關(guān)注，此后戴科斯（K.T.Dykes）提出了采用差動輪系復(fù)原指南車的設(shè)想（1942年），蘭徹斯特（G.Lanchster）于1947年利用差動輪系制作了復(fù)原模型。美國學(xué)者霍梅爾（R.P.Hommel）在1921年在至1928年、1928年至1930年前后用了8年時間在中國各地調(diào)查傳統(tǒng)手工業(yè)技術(shù)，在進(jìn)行了廣泛的實地調(diào)查后，寫成專著ChinaatWork；anillustratedRecordofthePrimitiveIndustriesofChina‘sMasses，whoseLifeisToil，andthusanAccountofChineseCivilization，于1937年在紐約出版，其中包含了大量傳統(tǒng)機械與工藝方面的內(nèi)容，配有大量實物照片，是一部具有重要歷史和文化價值的著作。恰特萊（H.Chatley）在1942年在TransactionsoftheNewcomenSociety（22，117）上發(fā)表了TheDevelopmentofMechanismsinAncientChina（古代中國機械學(xué)的發(fā)展）綜論研究性論文，在西方首次較全面地論述了中國古代機械的發(fā)展。在國外，對中國機械史研究最有建樹的學(xué)者還是李約瑟博士。他從50年代開始發(fā)表有關(guān)中國機械史方面的論文，1965年他的巨著《中國科學(xué)技術(shù)史》的機械工程卷（ScienceandCivilizationinChina，Volume4，PhysicsandPhysicalTechnology，Part2，MechanicalEngineering）由劍橋大學(xué)出版社出版，它是第一部英文的中國機械史的學(xué)術(shù)專著，在國際上影響極大。李約瑟編撰此書時利用了大量的中國機械史的原始資料和研究成果，同時參考了許多世界與西方機械史的文獻(xiàn)和研究成果，在比較科學(xué)史的視角對中國機械技術(shù)的發(fā)展及其重要成果進(jìn)行了深入研究。日本和臺灣學(xué)者較早分別將此書翻譯成日文和中文出版，中國大陸的中文譯本也在2000年有科學(xué)出版社和上海古籍出版社出版。

　　20世紀(jì)50年代以來，中國機械史的研究工作在中國經(jīng)歷了十分曲折的過程。在50年代至60年代前期，劉仙洲做了一系列機械史專題研究工作，發(fā)表了多篇論文，并主持匯集中國工程史料。1962年他編著的《中國機械工程史（第一編）》一書由科學(xué)出版社，這是第一部中國古代機械史的著作，論述了中國古代的主要機械發(fā)明成就，從機械原理和原動力的角度出發(fā)整理了中國古代機械工程發(fā)展的脈絡(luò)。1963劉仙洲年撰寫的《中國古代農(nóng)業(yè)機械發(fā)明史》問世，這是第一部全面歷史中國古代農(nóng)業(yè)機械成果及其發(fā)展的著作。王振鐸則在發(fā)掘古代文獻(xiàn)和文物資料的基礎(chǔ)上，對許多機械成果做了深入的專題研究。他在中國歷史博物館主持復(fù)原了水運儀象臺、候風(fēng)地動儀、指南車、記里鼓車等一系列古代機械裝置。他們的杰出工作，奠定了中國機械工程史這一學(xué)科的基礎(chǔ)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了重大影響。正當(dāng)中國機械史的研究被引向深入之時，爆發(fā)了史無前例的“文化大革命”，導(dǎo)致了科學(xué)文化大災(zāi)難。“文革”期間，和其他學(xué)科一樣，機械史的研究也完全處于停頓狀態(tài)。“文革”以后，中國機械史的研究得以恢復(fù)和發(fā)展，老一輩學(xué)者也續(xù)有力作刊行，如清華大學(xué)出版了根據(jù)劉仙洲生前匯集的史料編纂而成的《中國科技史資料匯編一農(nóng)業(yè)機械》（1985年），王振擇先生出版他的論文集《科技考古論叢》（1989年）。同時，同濟(jì)大學(xué)、中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所、北京航空航天大學(xué)等單位，都積極開展了中國機械史的研究工作和國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，并通過招收機械史的研究生，努力培養(yǎng)新一代的專業(yè)研究人員。一些大專院校開設(shè)了機械史的選修課，取得了良好的效果。從20世紀(jì)80年代起，中國機械史的研究隊伍開始形成，研究工作逐漸活躍，發(fā)表論文數(shù)百篇，涌現(xiàn)了不少具有較高質(zhì)量和較大影響的專題研究成果。如陸敬嚴(yán)先生主持的古代機械模型復(fù)原等課題，華覺明先生參與主持的曾侯乙編鐘的復(fù)原研究，楊青、錢小康等先生參與主持的秦陵銅車馬技術(shù)研究等都取得了突出成果。綜合性與系統(tǒng)性的整理與研究工作也有重要進(jìn)展，如1986年機械工程師進(jìn)修大學(xué)刊行了郭可謙、陸敬嚴(yán)合著的《中國機械史講座》，1986年文物出版社出版了華覺明等撰寫的《中國冶鑄史論集》，和，1992年北京理工大學(xué)出版了張柏春撰寫的《中國近代機械簡史》，1995年山東科技出版社出版了蘇榮譽等編撰的《中國上古金屬技術(shù)》，1998年清華大學(xué)出版社出版了張春輝編著的《中國古代農(nóng)業(yè)機械發(fā)明史》（補編），1999年大象出版社出版了華覺明撰著的《中國古代金屬技術(shù)》。此外，臺灣中央文物供應(yīng)社也在1987年出版了萬迪棣編撰的《中國機械科技之發(fā)展》一書，此書被收入中華文化叢書中。90年代初期，中國科學(xué)技術(shù)史叢書委托陸敬嚴(yán)、華覺明主編《中國科學(xué)技術(shù)史》的機械卷，錢小康、張柏春、何堂坤、楊青、趙豐、黃麟雛、劉克明和馮立升等多位學(xué)者參加編寫，于1997年完成全書的編撰工作。此書于2000年由科學(xué)出版社出版，全書約69萬字，與前面幾部通史性中國機械史著作有所不同，它突破了簡史的范疇，是一部較大型的中國機械工程學(xué)術(shù)著作。此書對中國機械工程的歷史發(fā)展做了比較系統(tǒng)的論述和討論，對已有的研究成果進(jìn)行了一次較全面的總結(jié)。這表明，中國機械史的研究已走出初創(chuàng)階段，進(jìn)入了一個新的歷史發(fā)展時期。

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