天顶星科技之百科全书——《淮南万毕术》
中国科技史上有一本非常奇特的著作,就是这本《淮南万毕术》。据传说,这本书是西汉淮南王刘安的门人写的,但是原书已经失传。今天所看到的版本,是从此后的一些笔记或类书中摘下的只言片语所编撰而成。不仅如此,这个编撰过程也并不顺利,编撰的书也曾遭遇失传问题,然后就有了今天所见的《万毕术》补遗、再补遗等。即便这反复的补遗,其篇幅也不长,仅几千字而已,看完一遍半个小时都不用。然而这本书又太离奇了,在今天的人看来,其中许多不可思议之处。即便其书并非西汉时代作品,而是后人托伪,即便这个托伪时间晚至清朝,这本书所描述的一些科技成果仍然超越时代。
可为什么这本书没有获得像《梦溪笔谈》、《天工开物》这样的历史地位呢?可能还是其书的定位比较独特吧。它托名淮南王刘安,似乎是想探讨与道家有关的学问,可实则其中并无多少道家的东西。如果说,这是一部关于自然科技的书,可其中却又有许多今人看来颇有些迷信的内容,比如将磁石悬于井中、可使亡人归,这显然难用科学解释。如果说,这是纯粹讲怪力乱神的奇书,其中又有颇多极富科技含量的内容,比如下面要讲的冰镜取火、人工制冰等。似乎其中所描述的科技成果,并非家常可用的科技,也无法推而广之,所以大多没有实用性。当然这也有例外,比如朱砂为汞、曾青得铁等就在实际中广泛应用。
总体来说,这样一本书对于我们今天研究科技史的人是大有帮助的,我们可以知道,古人在缺少某些生产资料的情况下,究竟如何进行他们的科技尝试。
《万毕术》的体例是一个条目一个条目的,有的条目就几个字,有的则会略作解释。其中的内容包含极其丰富,除了技术、工艺上的,还有生物学的、心理学的,学科跨度很大。其中有一些东西至今还不知道科学性究竟如何,比如关于守宫砂的条目。我们不能单纯认为这些条目就是迷信和封建,因为其中用到的一些化学材料和反应可能并不为今人所掌握。也有一些条目看起来理所当然,比如桐木成云、方诸取水,利用的是饱和蒸汽的凝结。但这样的观测在当初那个年代是极富意义的,或许也影响了今人对这类现象的理解。而对我个人现在的研究来说,更重要的,则是其中与现代科技直接相关的那些部分。
人工制冰。原文如右:“取沸汤置瓮中,密以新缣,沉井中三日成冰。”
这是被研究最多的一个条目了。这寥寥十余字,让现代人浮想联翩。究竟写这句话的人,真制得冰了吗?在没有空气压缩机的时代,如何人工制冰,其原理是什么?很多现代的实验组做了类似的重复实验,有人宣称确实降低了水温,有人宣称的确看到了冰渣。具体实验的可靠性难以判断,本人也没有亲自去试验过。但我本人感兴趣的,是其中所蕴含的物理思想。现代热学的发端,是对冷源的认识。瓦特是蒸汽机的改进者,并非发明人,但他的影响力却远超发明人,原因就在于他找到了如何给蒸汽机降温的方案,或者说,他发现了降温对蒸汽机效率的重要性。由是可知,降温显然比加热更重要,难度也更高。目前能想到的降温手段,一种就是利用空压机,另一种就是蒸发制冷,这也是现代科技中最常见的手段。《万毕术》的人工制冰,不太可能是前者,只可能是后者。
取烧沸的水置于大坛子里,水烧干,这时坛子里大量充盈水蒸汽。此时快速用丝织品密封坛口,再将坛子置深井中,使之冷却。坛子里的水蒸汽因此凝结成水,致使坛子里气压骤降。然后将坛子取出置大气中,内外压差增大,形成强对流情况,使丝织物上的水分子大量蒸发,带走热量,从而达到降温目的。
至于说,实验中是否能真的得到冰,这显然取决于当时的环境,难以决断。但我们只要知道,这样的做法的确能起到明显降温的作用,就足够了。在这个技术的基础上,有一种很容易推广的器物,就是保温箱,这个是有汉朝的考古实物佐证的。它的原理,就是把坛子中间弄一个夹层,然后以同样的原理降低夹层中的气压,从而达到绝热的目的。应该说,在没有空压机的时代,这是相当有创造力的非凡发明。
冰镜取火。原文如右:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”
这个条目的原理今天的人很熟悉,就是将冰削成凸透镜形状,聚集日光,从而生火。这个条目的重要性,在于了解了中国古代的智者在没有无色玻璃的情形下如何思考光学问题。中国古代科技没有进化到今天的样子,主要是缺少无色玻璃,使得光学、热学、化学、电学等都无法得到现代意义上的发展。但是,缺少材料并不能阻碍古人探索自然,冰镜取火就是一个很好的例子。只不过,冰镜取火并不容易,难以大量进行实验,更无从推广,所以进展的缓慢是可想而知的。不论如何,中国古代的光学,从小罅光景到邹伯奇再到这一条,确是有许多值得发掘之处的。
磁石抵棋。原文如右:“取鸡血作针,磨铁铸之,以和磁石,月涂棋头,曝干之,置局上即相拒不休。”
了解现代物理的人都知道,这就是磁学上的阻错(frustration)现象。由于磁石的极性导致相互排斥,在大量小磁铁的系统中,小磁铁会因找不到方向而发生阻错。
中国古代的电磁学不光只有指南针而已。一个最典型的案例就是鸡毛掸子,利用的就是静电除尘的原理。这可不光是偶然发现,而是先有对静电的理解,才发明鸡毛掸子,这是理论指导实验的结果。本条目中的阻错现象,同样是当时之人对于磁化现象非常清楚之后,才做的这样一个小实验。很显然,做这样的实验之前,他们已经有了对于磁铁微观原理的大致理解。
从今天的研究来看,对于磁铁的原理,应该离不开“阴阳”的基本哲学观。如果做“磁石抵棋”实验的人确实是这么想的,那么他设计这样一个实验的目的就非常明确,就是要在实际中去验证阴阳哲学观的正确性。从这个意义上来说,本条目应该比它所表现出来的意义更为重大。
“鸿毛囊之,可以渡江。”这是一个非常实用的小发明,就是古代的救生圈。关于中国古代的游泳、潜水等工具现在了解得不多,但应该有不少相关的发明。除了这里的鸿毛囊,还有一些潜水服、水下面具之类,但都零星见于史料,没有人系统整理过。
除了以上几条,还有一些炼丹和中医相关的。比如“用麻子中人,桐叶米汁煮之,沐二十日,发长。”这应该是一种生头发的办法。比如“岑皮致水”,这应该是一种治疗眼疾的东西。诸如此类还有许多,不再一一列举。
《淮南万毕术》,虽然篇幅极短、字数不多,其内容也是历代散佚,难见系统性,年代亦难考定。但即使这有限的字数之内,却给我们展示了一个古代人对科技追求和向往的精神。其中固然有许多今天看来不太“科学”的条目,甚至带着一些迷信,并不十分可靠。但我们不必苛责太多,因为在科技发展之初,神秘现象太多,本就容易让人莫辨真伪,西方科技发展过程中同样有类似情况。让我们真正感到不可思议的是,在许多神秘现象背后,中国的古人还是抓出了现代看来依然非常“科学”的点,并进行了成果丰硕的研究。这是十分了不起的。
这些科技成果对今天的影响有多大,这实在已经很难考证。但是我们可以说,这其中所体现的基本精神,依然代代传承。这也是我们今天应该为之自豪的地方,我们没有任何理由妄自菲薄,更没有理由不去做得更好。

