作者简介：罗玲玲(1950-),女,湖南新邵人,博士,东北大学文法学院教授,博士生导师,主要从事技术哲学、科技方法论研究;张慧(1988-),女,黑龙江哈尔滨人,东北大学科学技术哲学专业博士研究生,主要从事科技史与技术创造力研究。

文章来源

：长沙理工大学学报（社科版）2013年第6期

[摘要] 以《天工开物》科技插图为研究对象,重点分析《天工开物》科技插图中的背景和布局、插图的表现形式、插图的绘图技术、插图的绘画风格等方面内容,总结出其图学特征为:构图布局与《天工开物》的哲学思想统一;绘图技术与中国古代经验科学的特点相吻合;白描式绘图形式充分体现了中国绘画风格。

[关键词] 天工开物;科技插图;图学特征

图作为科学技术不可缺少的技术语言,是科技文献的重要组成部分,研究古代科技文献中插图的学术价值是科技史领域的重要任务之一,由此出现了专门研究科学技术领域中有关图的理论及其应用的学科——图学,[1]扩展开来说就是对插图形式、图文关系、插图风格、绘图技术等特征进行说明。中国科技插图作为文字的重要补充始于先秦;宋元时期,专业插图的出现成为科学技术成就的重要标志。《天工开物》作为科学技术史上里程碑式的代表作,其中的科技插图对当时的社会生产技术进行了完美展示,具有重要的科学研究价值。然而,在古代科技史研究方面,学者对《天工开物》中科技插图的研究还不够重视,除了学者刘克明总结过《天工开物》的图学思想和图学地位之外,专就此书的插图进行研究的著作及文献凤毛麟角。对《天工开物》中的图学特征进行分析,回顾那个时代的科技插图特点,不仅对整理、挖掘和抢救我国传统工艺,发扬中国传统工艺的文化精髓十分有利,而且有助于更好地理解《天工开物》中插图的图学特征及其在中国古代科技传播中的作用,丰富中国古代科技史研究的成果。

一、《天工开物》科技插图的图学分析

本文以图学理论为依据,从以下四个方面对涂本《天工开物》里面的123幅插图(由于为最初版本,年代久远,有些插图并非十分清晰)进行分析。分析中定性分析与定量分析相结合,力图总结出更具有说服力的图学特征。

(一)《天工开物》科技插图中的背景、布局分析

受中国传统绘画影响很深,明代科技文献的插图,往往讲求图像的意向性,刻意强化工艺场景周围的环境,即使真实的制作场景并没有那样的诗意,但表达出来的制作场景如画般,人在其中,和环境融为一体。《天工开物》的插图画面多以近景构图,以人、物为中心,辅以自然景观做背景。《天工开物》的插图总共附有123幅科技插图,其中69幅图片表现了人、物和自然环境三者的结合,呈现出人们劳作、山川溪流、花木之类的场景,如赶棉车图,人在赶棉车上劳作,背景绘制了与作业关系并不密切的树木和云彩;加上表现人与器物的32幅插图和表现人与自然环境的11幅插图,共有112幅与人相关。不同领域的工具图运用不同的手法来展现插图中的工具,仅有农产品加工、金属铸锻等少数领域单是用工具来表现这门技术,大多数领域都是用人直接把握工具进行生产的画面来表现这门技术的。众多领域中的工艺图用富有专门技艺的人的动作和手法对技术进行生动的展示,可见,人这个改造自然的主体在科技发展中的重要性。人、物、自然并存的插图占总幅数的一半,体现了中国古代科学技术与当时的自然观密不可分,强调人与自然万物和谐并存发展。此外,还有表现物与自然并存的插图7幅,如筒车汲水图,筒车在水流的冲击下转动,周围树木、天上白云可见。仅表现器物的插图4幅。统计如表1所示。

(二)《天工开物》科技插图中的绘图形式分析

科技插图作为人们认识客观世界的一种手段,具有信息传递功能,其以线条与绘画勾勒生产工艺的手法,有助于人们更好的认知工具使用方法和工艺流程。《天工开物》的科技插图的绘图形式主要采取白描的方式,但针对不同的对象,白描的描述方式不同,对技术工具采用结构描绘,对作业情景采用写意的描摹,对技术工艺采用多图连续的过程描述。

表1 《天工开物》科技插图人、物、自然环境关系表

本文将描写农具、窑、车船、火器等工具器物性的插图归类为工具图,总计39幅(另外,还有45幅插图中展示了工具,这84幅图总共展示了约78种工具,多分布在农产品及其加工领域和金属铸锻领域)。《乃服》一章中的“印架过糊”就介绍了我国明代在浆丝工艺过程中所用的专业工具,可知明代的纺织业技术是比较先进的。如“印架过糊”这幅工具图交待了印架和过糊使用了不同的工件,但工具部件没有使用标准化制图展示结构细节,也反映了当时中国各行各业的工具缺乏统一的制式和标尺,妨碍了技术交流和生产效率的提高,与西方同时代出现的标准化的科技插图形式渐渐显示出差距,在此可见一斑。

将以描写农业或采摘为主的,技术含量低、主要表现作业活动场景的插图归类为作业场景图,总计28幅。如《乃粒》一章的耕、耘、耔,《粹精》一章的湿田击稻、稻场等与农业有关的场景图从古代到明代,甚至到现代还出现在一些农业生产中。这些图的特征是情境写意,没有工具和材料的细节交待。如耔图,耔的含意是在禾根上培土,此图描绘了两个农人在蓝天白云之下拄着两根木棍培土,在图中无法了解培土的工具细节。

将描写手工业、制造业等具有一定技术含量的工艺过程插图归类为工艺图,计56幅(见表2)。《杀青》部分内容对造纸的关键技术过程进行了详细的交代,斩竹漂塘、煮楻足火、荡料入帘、覆帘压纸、透火焙干五幅连环图,系统、深刻、细致的展示了备料、抄纸、烘干等一套完整的造纸工艺流程图,证明欧洲直到16、17世纪也赶不上中国11世纪的造纸术。需要特别指出的是,《天工开物》出现了半抽象工艺图,用简单粗略的线条表达器物的内部结构和机理,如“混江龙图”所示意的一种兵器——混江龙(水雷)的工艺实现过程:将炮药装在皮囊里,并用漆密固,沉在水底,岸上牵绳引机爆炸。皮囊中悬吊火石、火镰,绳子一牵动机关,囊里自动发爆。当敌船驶过,遇上即炸坏。[2]该图绘制方式即不是具象的细节描述,又不是现代意义的工艺方框图。这种过渡形态插图的出现,代表着中国工程图学发展的一个中间阶段。

表2 按描述的内容和图的绘制角度分类

场景图、工具图、工艺图虽然在刻画细节上有所区别,但都属于白描的形式。但是,16-17世纪,西方标准化的工具图已经与描述性的场景图区别开来,而《天工开物》的三类插图并未显示本质的区别。工具图没有采用标准化的方式,工艺图还是实景描述,与场景图类似。中国古代科技文献,除了建筑工程插图具有较高的标准化水平之外,中国传统的技术图书,白描式插图仍然是最主要的插图形式,与文学作品插图的区别并不明显。

(三)《天工开物》科技插图的图学技术分析

插图的绘图技术是指绘图本身所使用的技巧。在现代工程制图中常把物体在某个投影面上的正投影称为视图,相应的投射方向称为视向,分别有正视、俯视、侧视。正面投影、水平投影、侧面投影分别称为正视图、俯视图、侧视图。以现代的工程制图标准衡量,《天工开物》中的插图都不是严格意义上的正视图、俯视图和侧视图,只能称其为轴测图。所以从严格意义上来说,《天工开物》中的插图是画而不是图,但它仍具有重要的科学说明价值。为了反映工艺活动的不同视角,绘图者使用了正视、侧视和俯视三类绘图技术。其中,正视画29幅,如烧皂矾图,从正面观察到炉中包裹的矿石;俯视画58幅,如池盐图,从俯视的角度观察到将池内清水引入所犁的畦中,种盐之人扫取靠南风晒成的盐粒;侧视画36幅,如百子连珠炮图,从侧面观察百子连珠炮和将军炮的形状结构,分别占总数的24%、47%、29%(见表2)。可见,绘图者多以俯视的方式来观察,进行插图绘制。

虽然南朝宗炳就曾对透视理论进行过论述,[3]到明朝时,西方的透视画法也已经传入我国,[4]但《天工开物》中并无透视图,其所运用的均是传统的绘画技术,以不同的观察视角进行绘制。用近下远上的技巧处理图的深度关系,插图下面表示近处场景,插图上面表示远处场景,总体来说就是近下远上。仅有的4幅剖面画也是与正视画、侧视画、俯视画掺杂在一起的。这说明宋应星作为一个绘图者的绘画技术并未达到很高的程度。从图学技术角度看,《天工开物》中的插图并不先进,但它却以简洁而生动的方式描绘出一幅幅古代的工艺制作场景,为世人展现了古代中国的传统工艺。

(四)《天工开物》插图的绘画技法和风格分析

线条是我国传统绘画不可缺少的一部分,是最基本、最简单的造型手段,但线描形式丰富多样,明朝时汪砢玉就系统的总结了我国古代的十八种描法。线描法在表现形式上讲究用线严谨、精致到位,尤其在人物表情刻画上,用寥寥几笔就能达到传神、生动的效果,用线的疏密、轻重、节奏、粗细、走向等来表现流畅与自然的画面空间。[5]《天工开物》中的插图应用的是中国比较传统简单的绘画技法,以白描的手法,粗实线和细实线同时运用,运用简练的线条,勾勒出丰富多样的工艺制作过程,但可能由于当时雕版印刷技术和工艺水平的限制,均以黑白两色作为所有插图的颜色。运用阴影、黑白色彩的虚实结合的方法使插图富有立体感、层次感。黑白对比强烈的插图穿插于“白纸黑字”的文章之中,就有“平地一声雷”之势,产生视觉的冲击力,打破沉灰的局面,使版面富于层次,形成黑白灰和谐对比的美。[6]不同于西方的用光与影结合的透视画法来展现事物的明暗,《天工开物》中的插图用墨的浓淡变化来进行明暗处理,几笔浓墨就可以使插图富有生机,表现出空间的层次特征。

《天工开物》先后有涂本(1637年)、杨本(1644年-1670年)、菅本(1771年)、陶本(1927年)、通本(1930年)、商本(1933年)、局本(1936年)、枝本(1943年)、薮本(1952年)、任本(1966年)、钟本(1976年)等12个版本。[7]早前的涂本、杨本、菅本,其刻本较为质朴,很难发现其插图风格到底属于哪一流派,直至陶本时风格发生变化,同一幅图,但风格差别较大。陶本的艺术技巧才变得较为精致,其风格精细秀美,线纹柔细,人物修长,表情生动,布景兼及室内外,细节刻画更为繁密精丽。[8]

二、《天工开物》科技插图的特征

(一)构图布局与《天工开物》的哲学思想统一

虽然自春秋战国时期开始,中国人就在人造物设计时强调人与自然的协调适应与配合,但二千多年来,真正对人造物中人与自然关系进行深刻诠释的是宋应星。“天工开物”四个字体现出中国传统造物设计的真正内涵。[9]“天工”是自然力,“开物”是指人工开发万物,合成“天工开物”,其意思是“人凭借自然界的工巧和法则开发万物”。[10]笔者认为“天工开物”就是指人类在遵循自然界规律的前提下利用人的技术开发自然界原本存在的事物,系人类借助一定的技术手段对自然资源进行开发利用,也就是所谓的人工改造天然的过程。日本科学史家薮内清也持此观点,他在日文译注本的《解说》中写道:“天工意味着是对人工而言的自然力,利用这种自然力的人工就是开物。”把技术理解为天工,技术不是外在于自然的,技术目的就是造物。此外,薮内清进一步指出“天工是根本,顺应天工制造出来的有实用价值的器物则存在着人的技术。《天工开物》这个书名正是体现了这种思想”。[11]因而,天工开物中的插图多半将技术场景置于自然环境之中,体现了人、人工自然与天然自然的相互融合,达到天人合一的自然状态,暗含人与自然环境的和谐统一的自然观。

(二)绘图技术与古代经验科学的特点相吻合

用插图辅助文字是中国古代科技书籍的一种表达方式。《天工开物》的插图虽然线条来得粗放,但其机械传动和透视的表达远较前代的图谱更为精确,《天工开物》中一些工具、工艺方面的插图比较合乎透视原理,与实际情况相差无几,使人一看就明白。[12]总之,《天工开物》科技插图虽然不像现代科技工程图那样复杂和精确,却可以清楚地向读者表达作者想要表达的内容,较之更早期的科技文献,如《考工记》已是巨大进步。不过,与标准的工程图相比,《天工开物》的一些工具、场景插图只是作者进行一种整体的、粗略的描绘,大多是操作工艺的示意图,量化标识的内部结构图很少,未达到规范的工程图水平,是中国大多数技术领域的发展仍然停留在经验水平的代表,是按照当时中国传统的绘画方式,对我国古代工艺技术进行的白描,与当时的经验科学技术水平是吻合的,这种科技插图包含的难言知识更多,需要借助师傅手把手的教授和个人的实践积累,才能理解白描式的图样传递的知识,传承完整的技术。相比而言,欧洲已进入工业化时代,同时期的科技插图不仅细致描绘螺母、螺丝这种精细的部件,并且器械机构也完全透视化,甚至可以按图施工,做出一模一样的器具。可见,《天工开物》在细节上与当时西方科技插图相比还有很大差距。加之,我国一直没有发展出远近法和明暗法,也就画不出照相般的效果。[13]

与宋应星处于同一时代的另一位著名科学家徐光启,1604年中进士,曾做过吏部尚书、文渊阁大学士。他与国外传教士交流频繁,成为一名基督教徒,学习到了西方当时较为先进的数学和天文学等自然科学,与意大利传教士利玛窦合译了《几何原本》前六卷,与熊三拔合作,编译了西方的水利工程著作《泰西水法》。《泰西水法》的龙尾5幅图样就包括立面图、侧视图、机械原理图以及装配的立体图,全套图纸是一套完整的机械工艺图。[14]宋应星虽考中过举人,但五次北上会试均未及第,使他没有机会进入社会上层,没能接触到当时西方的先进图学影响。在此期间他游历了各地,接触到了不同的风土民情和社会工艺。另外,宋应星受母亲的影响,体恤普通老百姓的疾苦,从而注意对底层百姓农业、手工业等技术的收集与整理。

(三)白描式插图形式和雕版印刷艺术技巧体现中国绘画风格

在中国画里,中国画的线条具有非线性的复杂表象特征,中国画的表现离不开线条,线条是中国画的特有语言。[15]而白描,是我国古代工程制图的主要表现手段,是构成中国古代工程制图民族风格的一个要素。[14](P54)“中国图学之作,夙有端绪,考之典籍,其始于先秦,盛于两汉,备于宋元,明清之际,咸臻绝美”。[1](P2)

自古以来我国就运用尺、规、矩、笔作为绘图的主要工具,虽然不像现在的计算机技术那样简洁方便与精准。但宋代时,中国的工程图学已成为一门相对独立的学科,并拥有一定的技术规范和标准,在某些领域,如建筑学中,完全脱离了粗略示意图的形态。[16]但总体来说,我国古代工程图学的发展进步与线描画法的运用息息相关,线描式插图风格是中国绘图的主要特征,但各地又有所区别,《天工开物》的科技插图具有鲜明的徽派特征。

中国的雕版印刷术在明代时期已经进入了黄金时期,各种雕版印刷工艺日趋完善,万历年间已经达到了顶峰,这一时期徽派版画异军突起。徽派版画源于刻书,起于南宋,盛于明中叶,至清初渐衰微。徽派版画是画家和木刻艺人通力合作的艺术结晶。它以白描手法造型,以黄氏刻工特有的点、线、皴法的特征,表现的是一种典雅、细腻的风格特征。[17]《天工开物》一书也是木刻图书,受到徽派版画艺术很大影响。特别是《天工开物》陶本的风格,徽派特征显著,艺术技巧变得较为精致,线条纤细,构图饱满,工艺精细,秀丽婉约,刀法精细入微。

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