拙文刊载于《百科知识》2018年9月刊。该文是“画说（中国古代）科技史”系列文章的的隋唐部分。
我从未到过敦煌，但向往许久了。第一次感性认识敦煌是读大学时，那时余秋雨的散文流行，读过他的《道士塔》和《莫高窟》，那是我第一次知道王圆箓——王道士的名字，也知道了令人唏嘘的文化劫难。再后来，由于所学专业的缘故，拜读了敦煌研究院王进玉研究员的许多论文，他几十年的研究积累，汇编成了洋洋五十万言的《敦煌学和科技史》。至此，我才理性认识了敦煌的厚重与博大。敦煌学对科技史研究的价值，就是利用敦煌石窟、敦煌遗书和敦煌史地方面的资料，研究和解决科技史方面的问题。其中敦煌壁画资料，尤为丰富，包括莫高窟、安西榆林窟、东千佛洞、西千佛洞等在内的570多个洞窟中至今保存有近50000平方米的壁画！尽管这些壁画大多表现的是佛教题材的说法图、佛传图、本生故事图、菩萨图等，但也有不少表现生产、生活场景的世俗画，是了解当时科技状况的一个窗口。
最值得一提的自然是莫高窟，从366年到14世纪，在长1600多米的崖壁上开凿了735个洞窟，其中现存有壁画、彩塑的有492个，壁画面积达40000多平方米。隋唐时期为佛教发展的鼎盛期，也是莫高窟建筑、彩塑和壁画艺术灿烂辉煌的时期，492个洞窟中，隋唐时开凿的就超过300个。因此，“画说科技史”系列的隋唐、五代时期就让敦煌为代表吧，仅以此文寄情敦煌、致敬敦煌。
敦煌星图
与敦煌有关的图画资料中，与科学关系最大并且价值也最大的，恐怕要属敦煌星图了。
敦煌遗书中有两份星图文献，通常称作甲本和乙本。甲本在1907年被英国斯坦因劫去，现藏大英图书馆，编号为S.3326。1959年，英国科学史家李约瑟首先发现了该星图的科学价值，从而得到了学界关注。乙本是1944年向达教授在敦煌民间发现，现藏敦煌博物馆。就科学价值而言，甲本更大，故这里只谈甲本。甲本的年代学界目前存有争议，大致有两说，一说认为绘于唐中宗时期（705-710年），一说认为绘于649-684年，总之它是初唐时期的星图。
甲本星图的科学价值体现在两点。首先，它是世界上现存最古老、绘星最多的全天星图。据天文学史家席泽宗考证，该星图共绘有1359颗恒星。这点很了不起，在望远镜发明之前，欧洲绘星最多的星图只有1022颗。其次，它的绘制方法独特而精准。它采用了圆图与横图结合的方式绘制全天星空。所谓圆图，就是以北极为中心绘制的圆形星图。这种星图有一缺陷，就是靠近赤道天区的星空误差比较大。所谓横图，就是为了避免圆图在赤道天区星空的误差，采取了在这一区域画作以赤道为对称轴的长方形星图（类似近代的墨卡托投影，如果按照这种方式绘制星空，两极附近误差较大）。从图1可看出，右侧是横图的一部分，左侧是采用圆图绘制的紫微垣天区（北极附近）。
我觉得没有比下面这段话能更准确地概括甲本星图的科学和历史价值了，它出自2010年几位国外学者研究该星图的一篇论文，照录如下：
作为目前为止人类文明现存最古老的平面星图，敦煌星图在天文学史上有着特殊的地位。无论是欧洲还是其他地方的文明史上从未发现类似的资料。……S.3326是迄今发现最古老的以图画形式表现中国传统星官的资料。它所记录的单独的恒星数量远远多于托勒密星表，并且以星宿的形象组合成星官标示出来。……星的位置则是以细致的有规律的精确的投影法来描绘。这一点在当时是独一无二的，所描绘的点和今天所使用的技法很相似。就整体的精确度（约为几度之内）以及造纸的精细，出现在那么早的年代，都是让人啧啧称奇的。
图1 敦煌星图甲本（部分）
罕见遗珍
在敦煌的图画资料中，很少一部分可称作“罕见遗珍”，因为这些题材不但在敦煌壁画
中罕见，就整个我国古代绘画作品而言，也算少有，故就稀缺性而言，可算至宝。这里举两个例子。
成都中医药大学博物馆藏有一把唐代骨质牙刷，它是我国最早的保存较完好的两把牙刷之一，1984年出土于成都指挥街。可见早在唐代，我国已出现了用牙刷刷牙的口腔清洁文化（新近有学者研究指出，早期这种骨刷可能并非洁牙工具，而是泽发理鬓的梳妆刷）。敦煌壁画中虽不见用牙刷洁牙的场面，但有十几幅揩齿图，表现的均是清洁口腔的场景。所谓揩齿，就是用盐水或其他药剂作洁牙剂，用手指或齿木擦、刷牙齿。敦煌壁画中的揩齿图，反映的是僧侣受戒后洁身卫生的情况，大概算洁身程序的一个环节，因为揩齿图往往与洗发图、剃头图、刮脸图等绘在一起。莫高窟第159窟中唐壁画中的揩齿图（图2），一和尚赤裸上身，脖子围着围巾蹲在地上，正用右手食指揩齿，左手持净瓶以备漱口。旁边还站有一人，双手持毛巾伺候。
图2 莫高窟159窟揩齿图
古老的制陶技艺经过了漫长的演变过程。最早的是手制，手捏成坯或用泥条盘筑而成。然后是慢轮制陶，大约出现于7000-6500年前（比如河南舞阳的大岗遗址），把成型的陶坯放到可以转动的陶轮上，修整器型或完成口沿加工。大约5200年前（比如湖北枝江大溪文化晚期），出现了快轮制陶技术，即利用陶轮快速旋转的离心力，将轮盘中央的泥料直接提拉成所需器型的技术。使用轮盘制陶的技术如此悠久，可惜在唐代之前未留下一幅这样的图画，幸运的是敦煌壁画中出现了，而且还不止一幅。比如莫高窟第85窟晚唐壁画有一制陶图（图3），转轮上置一陶罐，陶工坐在地上用脚转动转轮，同时左手扶住罐身，右手伸入陶罐口沿内抹泥，生动展现了当时的制陶情形。
图3 莫高窟第85窟制陶图
名与物
古代的“名物”研究，是一个“富矿”，众人施展其技，各有所获。名物研究本是传
统训诂学关注和研究的内容，但其具有独特魅力，因为研究者必须就像福尔摩斯一样，小心游走于因古今变化、地域变迁、方言差异、文字异写等因素造成的名物错综复杂的境地，往往涉及到词源学、训诂学、文化学、古代科技史等几个领域，在爬梳中可能不经意间觅得灵感，一句话或一段文字从此豁然开朗。
敦煌，由于在历史上特殊的地理位置，不但是连接东西方的交通要道，更是东西方物质文化交流的中转站，其名物研究因此别具风采，近年杜朝晖的《敦煌文献名物研究》和张春秀的《敦煌变文名物研究》已有不少新见。在相关研究中，涉及到不少科技史的内容，而这些内容脱离了图，又很难说清楚，不妨举例如下。
《后晋时代净土寺诸色入破历算会稿》有一句“买碓颊耳用”。杜朝晖引用了榆林第3窟西夏的踏碓图进行说明（图4，注：杜用的是临摹图，此处用原图），可惜没解释确切。杜认为这里的“碓颊耳”是踏碓上能随板起伏而活动的轴木。“颊耳”也即“夹耳”，应是指转轴两侧像耳朵状的竖支撑木，而非轴木。敦煌莫高窟第61窟五代时壁画上也有类似的踏碓图，碓夹耳形态大体一样。《敦煌学大辞典》对这种器具进行了不恰当的拔高，认为（西夏时）将支撑栏板的立柱改为能随板起伏而活动的轴木，操作（较前代）更为灵便。其实，踏碓这种器具，结构并不复杂，操作的经验性强，在汉代时已经采用了轴木，汉代画像石上表现不够清晰，但汉代出土的许多陶踏碓明器完全可以确证。可见，合理运用图像证史的方法是一回事，恰当给予其历史评价是另一回事。
图4 榆林第3窟踏碓图
再举一个“曲辕犁”的例子。曲辕犁太有名了，但凡教科书中讲唐代历史的，都要提到它。但曲辕犁究竟怎么回事，以及在历史上的地位如何，细究起来恐怕一时说不清楚。晚唐文学家陆龟蒙在《耒耜经》中详尽描述了曲辕犁，尽管其文字并未提到“曲辕犁”这个词，但从形态上这种犁最大的特点便是“曲辕”。陆龟蒙是苏州人，曾隐居现在著名的水乡甪直镇（曾叫甫里，因陆龟蒙号甫里先生）。他的墓地也在那里，不远处有一家水乡农具博物馆，是在一家旧米行的基础上建起来——据说就是叶圣陶《多收了三五斗》中万盛米行的原址。看来到甪直体验江南农具文化，再合适不过了。教科书中讲曲辕犁，无非两大优点，一是省力，一是回转方便。前者从受力分析容易得出，后者说不好，怎么回事呢？因为《耒耜经》写道“犁之终始丈有二”，一丈二尺长的犁，在江南的小块水田中还能回转方便？值得怀疑。唐尺一般在30厘米左右，这样便是3.6米！即便按唐代小尺计之，一尺为24.6厘米，也有2.95米！这么长的犁，如何回转便利？此问题回答不了，任何复原工作都无从谈起。此问题暂且搁置不论，我们看看唐代壁画中的曲辕犁，最早的当属初唐李寿墓牛耕图所绘一具曲辕犁（图5）。该牛耕图整体系驾方式是汉代以来的二牛抬杠，只是把长直辕改作了曲长辕，弯的方式呈下凹状，与通常的相反。到了盛唐，敦煌莫高窟445窟有一曲辕犁（图6），整体系驾方式仍是二牛抬杠式，但犁较短、结构形态几乎就是后世的曲辕犁，只是犁前端如何与杠连接，看不出来。无论如何，这表明在盛唐时河西地区已经出现了曲辕犁，但并未普及，因为当时壁画中大部分牛耕仍延续了汉代的二牛抬杠式（长直辕），偶尔也用一头牛耕田，仍使用直辕犁。第445窟的曲辕犁与后来陆龟蒙描述的曲辕犁有否关系，很难回答，这里权作怕抛砖引玉，待有心人究之吧。
图5 李寿墓壁画牛耕图
图6 莫高窟445窟牛耕图
曲柄与立式纺车
曲柄对机械而言非常重要，独立的曲柄一般用于驱动圆周运动，曲柄加一连杆便构成曲
柄连杆机构，可以完成运动方式的转换。在汉代，独立的曲柄用于旋转磨、风扇车等；在磨沿的曲柄上套一个T形木拐，便可以把双手的近似直线运动转换为磨的圆周运动，这在汉代也有了。一个吊诡的事情是，汉代画像石上刻画有不少纺车图，至少也有20架吧，可是没有一架明确绘有曲柄，颇令人费解。不知是图画表达的问题，还是当时纺车上的确未安装曲柄（不用曲柄的话，用手拨动轮辐或轮辋也可操作）。
汉代之后，图画中的纺车颇难寻觅，这一等就是700年！五代时敦煌的两幅壁画中各绘有一架立式纺车（图7），其中一架能看到曲柄，而且从弧形的锭盘可知，这是一种多锭纺车。其操作方式很可能像北宋王居正《纺车图》描绘的那样，村妇在右侧摇动纺车，老妪手持线团在左侧远处。这种纺车一般用于纺麻。村妇怀抱的婴儿、儿童持竿玩耍的青蛙以及地上的小狗，所有这些构成了一幅恬静的劳作场景图。
立式纺车与宋代的脚踏纺车有渊源关系，这里暂不展开，留待下回细谈。
图7 莫高窟第6窟纺车图
从魏晋到隋唐，大约700年，如果再加上五代，有近800年。这么漫长的历史时期内，我国古代图画资料，特别是与科学技术相关的内容，主要集中在河西走廊一带。隋唐时，人物画达到了登峰造极的地步，但多反映的是贵族、官宦的生活场景，或者受到宗教题材的羁绊（如敦煌壁画）。对市井物质生活以及田家风物表现最直接、最真切的风俗画，要到宋代才得到充分体现；此外表现建筑、舟车的界画，在宋代也达到了顶峰。两宋时期写实风格的图画，为科技史的考证与研究提供了大展身手的舞台。
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