[内容提要]“勾心斗角”阿房宫—《考工记》：技术的宝典—“炉火纯青”里的科技—解密《天工开物》—墙内开花墙外香—风水、阴阳与避雷—莺莺塔的回声之谜—王子的世界级创造—工匠与学者之间
●中国文化有个饶有趣味的现象，那就是将错就错，习惯自然。
譬如，“勾心斗角”一词，原出唐代杜牧的《阿房宫赋》：“五步一楼，十步一阁。廊腰缦回，檐牙高啄。各抱地势，钩心斗角。”本是形容建筑的结构错综精密，如今却完全变了味道。
杜牧的另一名诗：
清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂。
借问酒家何处有？牧童遥指杏花村。
一首诗，把个山西汾阳杏花村汾酒的名声从古扬到今。但有人出来争辩说，杜牧一生从未到过山西，怎么可能在汾阳喝酒呢？还有，汾阳清明从不下雨，有时还要下雪，又何来“清明时节雨纷纷”呢？
但不管怎样，中国古代许多的科学技术，却是通过诗词歌赋留下了名，并传扬开去的。
〇确实如此。
●说起中国古代的科技，重实用、重技术是我们首先会想到的特点。与纯粹意义上的“科学”相比，中国古代的技术成就更要成熟和辉煌一些。譬如四大发明，实际上都是属于技术科学的范畴。不知您对这个问题怎么看？
〇确实，中国古代的科学文化，围绕生产的发展而产生的重视实用和重视技术的观念特征十分明显。譬如天文学、地学、农学、医学等等，莫不有此一特点。
天文学高度发达，是为了制订历法和占卜吉凶，因为笃信天象与“天子”“天下”的命运息息相关；农学的早熟，是出于“农业乃国之根本”的国策催化；数学，尤其是应用数学、代数学，是应天文历法等实际的计算需要而产生的，《九章算术》就是最好的样本。
在重实用的观念影响下，中国古代“重技术”的科学传统也十分明显。人们偏重工艺技术和经验，在技术科学的领域成就也异常辉煌。
《考工记》的历史贡献
●除了“四大发明”以外，您能再介绍一些中国古人的技术成就吗？
〇好的。由于对实用技术的重视，今天还流传下来许多技术著作，譬如先秦时期的《考工记》。
●《考工记》您谈到过的，是我国先秦手工业技术工艺的一本集大成之作。
〇对的。《考工记》是我国先秦时期的手工艺专著。全书共7100多字，记述了木工、金工、皮革、染色、刮磨、陶瓷等六大类30个工种的内容，还包括有数学、地理学、力学、声学和建筑学等多方面的知识和经验总结。
这本书，反映了当时中国所达到的科技及工艺水平。
●既然成书于先秦，那么书中记载的技术知识肯定很有历史价值了？
〇当然。《考工记》的最大价值，在于能在总结前人生产经验的基础上，概括出制造精工产品的四大要素，即“天有时，地有气，材有美，工有巧”。四大要素中，《考工记》最重技巧，尤其是有关青铜冶炼技术的“六齐（剂）”之法与冶炼火候的记载引人注目。
●什么是“六齐”之法？
〇所谓“六齐”，就是锡和青铜的6种不同成分的配比。它大体上反映了合金配比规律，是世界上最早的合金配比的经验性科学总结。
至于冶铜过程中颜色随炉温的变化，《考工记》也有科学的记载：
凡铸金之状，金与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。
可见当时已经掌握了根据火焰的颜色来判定青铜是否冶炼至精纯的知识，是后世化学中火焰鉴别法——光测高温技术的滥觞。
黑浊气是原料上附着的木炭、树枝等碳氢化合物燃烧所致；黄白气主要是熔点低的锡先熔化而产生的，同时，原料中含有的氧化物、硫化物和其他元素挥发出来也会形成不同颜色的烟气；温度升高，铜熔化的青焰色有几分混入，故现青白气；温度再高，铜全熔化，铜量大于锡量度，就只有青气了。而且，焰色纯净，表明原料中的杂质太多气化跑掉了，剩下残渣可予以去除；最后，销炼成熟，可以浇铸了。后来，人们用“炉火纯青”比喻功夫纯熟，就源于这里。
●一句“炉火纯青”里，竟有许多的道理呢。
〇可不是嘛。《考工记》中，还比较详细地记载了一些具体的制作工艺过程，如标准量器的铸造、羽毛（丝绸）的染色、弓矢的制作以及练丝等。其中又以练丝工艺中的水练法、灰练法最为详尽。
水练法的工序，是将丝用温灰汁水浸泡七天七夜，然后白天放在阳光下暴晒，夜晚悬挂到井里，如此经过七天七夜而成；灰练法，则是将丝放在楝叶灰汁中浸透，然后放进盛有蚌壳灰水的光滑容器里浸泡，取出后经过反复脱水、振动去除污物杂质，再涂上蚌壳灰，静置过夜，第二天再在丝上浇水、脱水，然后再经过七天七夜的水练。如此复杂而规范的工艺流程，若无长期的手工业生产实践是无法完成的。
由此可见我国手工业技术工艺发达之早。
●按照常理，技术与相应的科学知识是分不开的。那么，《考工记》中还有其他的科学知识吗？
〇诚然，《考工记》以手工业技术工艺为主，但同时也蕴含着丰富的科学知识，举凡物理、化学、数学、天文诸学科均有涉猎。如物理学方面，就涉及到力学、声学、磁学等。其中，有关力学的惯性原理、声学的震动规律，都是最早的记载；又如数学，大量记载了分数、倍数以及割圆、弧度等知识，并且最早探索了角度。特别是还记载了勾股定理的最早实例。
所以，《考工记》不仅是我国最早的一部科技典籍，而且还是当时科技最高水平的体现。
《天工开物》的世界性影响
●如果说《考工记》是我国第一部综合性的技术典籍，那么，《天工开物》就是中国传统技术的集大成的终篇之作。请问，这个说法正确吗？
〇可以这样说吧。《天工开物》是我国古代的一部综合性科技著作，被世界誉为“中国17世纪的工艺百科全书”。
在中国科技史上，《天工开物》的确是一本具有里程碑意义的著作。这部初刊于明末的技术经典，是世界上第一部农业、手工业的综合性巨作，对中国古代的技术进行了系统的总结，构成了一个完整的科学技术体系。书中记述的许多生产技术，一直沿用到近代。
●您能具体谈谈吗？
〇好的。《天工开物》共3卷18章，内容涵盖农业与手工业近30个部门。
其中，《乃粒》记载稻麦等粮食作物的种植、栽培技术以及有关生产工具，《乃服》记载养蚕、缫丝、丝织、棉纺、麻纺、毛纺等生产技术、工具和设备等，《彰施》记载各种植物染料和染色技术，《粹精》记载稻麦等农作物的收割、脱粒、磨粉等加工技术和有关工具，《作咸》记载海盐、池盐、井盐的产地和技术，《甘嗜》记载甘蔗的种植、制糖技术和工具，《陶埏》记载砖瓦、陶器、瓷器的制造技术及工具，《冶铸》记载中国传统的铸造技术，《舟车》记载交通工具的制造和使用，《锤锻》记载铁器、铜器的锻造以及各种铁制工具的制造工艺，《燔石》记载采煤和烧制石灰、矾石、硫磺及砒石的技术，《膏液》记载16种油料植物果实的产油率、油的性状、用途以及提制油脂的技术和工具，《杀青》记载纸的种类、原料、用途、制造工艺和设备，《五金》记载金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属矿的开采、洗选、冶炼和分离技术，《佳兵》记载冷兵器和火器的制造技术，《丹青》记载笔墨等文房用具的制作技术，《曲蘖》记载酒母、药用神曲及丹曲所用原料和制造技术，《珠玉》记载采集玉和宝石的方法及加工技术。
不仅如此，全书还以大量的插图生动形象地展示了工农业产品的生产过程。
●真是包罗万象，应有尽有。
〇仅涉猎范围之广而言，《天工开物》就已经远远超越了前人，更别说其中还有很多领当时世界之先的科技知识呢。
譬如，卷一《乃粒》中，记录了农家培育大麦、水稻新品种的事例，研究了土壤、气候、栽培方法对农作物品种变化的影响，明确提出了“土脉历时代而异，种性随水土而分”的关于物种变异的科学论断。卷二《乃服》中，记载了农家利用不同品种的蚕蛾杂交后“幻出嘉种”的变异情况，断言通过人工完全可以改变动植物的品种特性，从而为人工培育新品种提供了理论根据。这种思想领先欧洲120余年。
我国是世界上最早炼锌——当时称做“倭铅”的国家，《天工开物》卷十四《五金》中就首次详述了锌的冶炼和铜锌合金的方法，介绍了我国独创的密封加热法，解决了锌在冶炼中极易氧化挥发这一技术难题，使我国成为当时世界上唯一能够进行大规模炼锌的国家。
●宋应星为什么会想到用《天工开物》来作为书名呢？这个词有什么特定的含义吗？
〇《天工开物》之名，历来颇有争议。
丁文江、潘吉星认为，天工是天工和人工的缩语，“天工开物”应读成“天——工——开——物”。
丁文江说：
是书也，以《天工开物》卷名，盖物生自天，工开于人，曰“天工”者，兼人与天言之耳。
潘吉星则说：
“天”指的是自然界，“工”是人的技巧，“开”就是开发，“物”是有用之物或物质财富。综合起来，“天工开物”就是“天然界靠人工技巧开发出有用之物”。
日本学者薮内清认为，“天工”是指自然力，“开物”是指人工开发。“天工开物”，应读成“天工——开物”。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。
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。
●您认为这两种解释哪种更贴切呢？
〇两种说法都有一定的道理，都考虑到了自然和人这两种因素对创造万物的作用。但从全书的内容、成书的过程以及书名用典的来源等方面看，我认为第二种说法比较接近宋应星的原意，同时也体现了作者朴素的自然观、技术观和方法论的“三位一体”。
●我想到了一个问题，尽管《天工开物》在今天的评价很高，但它在当时的影响大吗？
〇这个问题提得好。实际上，它当时在我国的影响并不大。《天工开物》自明末初刻以来，仅清初书林中人杨素卿翻刻过一次。就这样，一部世界上至为拔萃的技术宝典，几乎一度被埋没在历史的厚重烟尘之中。
两百七十余年间，除了《物理小识》《古今图书集成》、《授时通考》等寥寥数种书籍有所摘录或引用外，再也见不到它的身影，好像在中国这块土地上压根儿就不曾有过一样。书的命运，正应验了他的主人的忧愤：“丐大业文人，弃掷案头，此书于功名进取，毫不相关也！”好不令人痛心。
“墙内开花墙外香”。就在《天工开物》一书在国内几近湮没无闻的同时，却辗转流传到国外，很快引起国外科学界、出版界的高度重视。尤其是在日本，该书曾风行一时，广为传播，先后印行过两个版本。其中第一个版本——菅生堂刻本问世于明和八年（1771），距今近两个半世纪。所以，历来日本研究汉学有关工艺的著作，不仅对它都有所引用，而且给予极高的评价，一致把它誉为“中国古代农工业史”“中国技术书的代表作”以及“中国17世纪的工艺百科全书”等等。法国也于1869年出版了节译本，名为《中华帝国古今工业》，成为当时法国学者公认的科技方面的优秀著作。后来又有德文本、英文本和俄文本相继问世。
《天工开物》对日本和欧洲各国生产技术的发展，产生了深远而重大的影响。
●我想，《天工开物》在国内外所经历的反差如此大的不同命运，是否极深刻地折射出中国近代科学技术之所以落后的原因了？
〇是的。前已述及，同是儒家人格理想，却以两宋为分界线，之前追求“通天地人”的“君子儒”，之后理学僵化，空谈性理，鄙薄技艺，视之为不务正业、玩物丧志的“雕虫小技”甚至是“奇技淫巧”。这成为社会风气，自然不利于科学技术的发展。特别是入明以后，思想高压，八股取士，万马齐喑，死气沉沉。
尽管我们今天对宋应星评价很高，但以当时社会的主流价值观看，在知识界心目中，肯定是个自暴自弃、不求进取的“异类”。
●在我的印象中，我国历史上许多科学巨人、能工巧匠，都是在科举失败或官场失意以后，淡泊名利，发奋图强，著书立说，从而功垂后世的。
〇的确如此。大医药家李时珍，14岁考取秀才，但三赴乡试均未过关，于是摒弃科举，行医著述，历时30年，完成了具有世界影响的不朽巨著《本草纲目》。
宋应星也一样，在五次会试均未考中的情况下，才关注民生，关注科技，写出了《天工开物》。
当然，还有人是为了糊口，迫于生计，在求取功名无望之际，选择技术作为职业；还有些家境富裕的人，将科技作为陶冶情操、修身养性的选择，纯属爱好或消遣，但为数毕竟很少。
●儒家之外，道家对技术的态度又是怎样的呢？
〇虽然总的来说，道家是反对技术的，但他们却在寻求长生不老的活动中总结出丰富的技术工艺经验，成为我国许多技术进步的客观上的推动者，所以受到了李约瑟的推崇。
●有具体例证吗？
〇例证简直太多了。与西方炼金术这一化学的“原型”相仿，在道家以及道教以长生成仙为目的的炼丹术之中，也蕴涵着丰富而宝贵的化学工艺知识。
换句话说，炼丹术的目的是荒唐的，但炼丹术的实践却促进了技术的发展。例如，火药的发明就出自炼丹家之手。
炼丹家对于硫黄、砒霜等具有“猛毒”的金石药，在使用之前要先用烧灼的方法“伏”——驯伏一下，使它们失去或减轻原有的毒性，这唤做“伏火”。
唐初孙思邈有“伏硫黄法”：硫黄、硝石各2两，研成粉末放在锅里，用含碳素的皂角3个引火，使硫和硝起火燃烧，火熄灭后再用生熟木炭3斤拌炒，到炭消1/3为止。
唐宪宗时候，消虚子有“伏火矾法”，所用药物是硝石、硫黄各2两，含碳素的马兜铃3钱半，和孙思邈“伏硫黄法”用药几乎完全相同。
由于在给药物伏火的过程中，经常引起丹房失火的事故，这使唐代炼丹家取得一项重要经验，就是硫、硝、炭三种物质可以构成一种“火药”。在这基础上，中国人才发明了火药。
古建筑避雷：哲学与实践
●原来火药的发明是在错误的理论“指导”下的“歪打正着”的伟大发明。请问，还有其他类似的例子吗？
〇譬如，古建筑的避雷。中国许多古建筑，何以能千年不遭雷击？这个问题长期困扰着当今的科学界。相反，将古建筑装上避雷针，反而更易招来雷击。这又是为什么？
人们多用现代避雷原理，如避雷针、法拉第笼等来解释中国古建筑的避雷原理，但都不太得要领。
●那是怎么回事呢？
〇其实很简单。中国的技术，是中国文化的延展。古建筑避雷，是风水理论和阴阳学说的巧妙活用，即自然消雷与绝缘避雷的有机结合。
由建筑物周围环境和建筑物本身形成的自然消雷，使建筑物周围大地与云层间雷电大量消失，雷电吸引到建筑物周围的凸尖物体上；而绝缘避雷，则使建筑物本身具有较高的耐雷水平。显然，自然消雷与绝缘避雷，是通过雷击选择性，即将雷电吸引到建筑物周围的凸尖物体上来实现避雷的，因此可以说雷击选择性是自然消雷与绝缘避雷二者的一个推论。
中国古代盛行的风水理论对建筑物的地理环境、空间构成、地质条件、生态环境和建筑结构等的原则和要求，客观上将上述两大主因有机地结合起来，使它们相互依赖、相互补充、相辅相成。绝缘避雷的绝缘是相对的，如果没有自然消雷（雷击选择性），任何古建筑都可能被雷电击毁；自然消雷与雷击选择性，都是由于地面凸起物在雷电场中产生的电晕电流而存在。
一般而言，自然消雷能力强，雷击选择性也明显，但在保护古建筑不遭雷击上，都必须借助于古建筑良好的绝缘性。风水理论客观上不仅保证了古建筑的绝缘性，而且使建筑物周围的自然消雷（雷击选择性）达到最佳状态，既强化了上述两大消雷主因，又使其成为一个整体，最终使古建筑所在的“龙穴”成为避雷的安全所在。
●风水理论的作用相对容易理解，那么，绝缘避雷与阴阳学说之间又有何相干呢？
〇问得好。中国古建筑避雷，经高策早年研究，不同于现代科学原理，而是中国古代自然观的具体应用。阴阳相接，万物化生，雷电也不例外。雷电、雷击，是由“天电”（阳电）和“地电”（阴电）接触而成。避雷则反其道而行之——阻断即绝缘避雷。
●真有意思。您能举两个具体的建筑实例，给我们分别解说一下吗？
〇好的。先说风水与自然消雷。
五台山古建筑群，除具有良好的绝缘性以外，更重要的是其周围环境，即五台山地区具有较强的自然消雷能力，这是其在近两千年的历史中极少遭受雷击的主因。
五台山古建筑数量众多，历史悠久，其中不乏高层建筑，但从未有过遭受雷击的记录。环境的自然消雷，起到了决定性的作用。
雷云在起电前是中性的，起电后正负电荷数量也一定相等。雷云电荷的中和一般有两种方式，爆发的雷电与和平的消雷。自然界的自然消雷率在80%以上，通常所感的雷电只是自然消雷后的剩余部分。
自然消雷是通过地面上的尖凸物体来实现的，并非各处的自然消雷能力都一样，雷击的选择性也表明了这一点。从总体上看，五台山的自然环境具有较强的消雷能力。从每一座寺院的特定位置看，可以最大限度地消除雷击。
（1）古籍中有许多有关五台山“神灯”“圣灯”“佛灯”等的记载，并有一些共同特征，即一般都出现在雷雨、云雾或风雪天，天色暗淡或为黑夜，而且都出现在寺庙、树木、山石、人体上空。其物理机制是，在雷云电场的作用下，地球表面出现感应电荷。根据导体电荷分布规律，这些电荷在地表凸起而尖锐的地方比较集中，密度较大，因此附近的电场较强。当电场场强大到一定程度，凸起尖锐的地方就会出现放电现象。尖端放电时，其周围往往隐隐笼罩着一层光晕，即电晕，黑夜中看得尤为明显，即“神灯”。“神灯”即放电，可以中和地面和云层中的相反电荷，从而减弱附近的电场场强，起到消雷的作用。
（2）五台山古建筑大多数都集中在台内，只有少数在台外，即基本上都坐落在山腰或山底较高的地方，背靠大山，前面有一个宽阔的地带，数条河流或小溪流过，寺庙四周高山环绕，苍松古柏，绿树掩映。这样的环境，特别是高峻的山岭、尖凸的岩石、参天的树木等，都具有很强的自然消雷能力。古建筑身处其中，其上空有雷云出现时，由于四周高山的自然消雷作用而处于一个弱电场区，从而使古建筑处于一种“屏蔽”之中。
（3）五台山林草茂盛，从自然消雷的角度讲，茂盛的林木既可以限制空气的激烈运动，又能够通过参差不齐的树尖将地面的感应电荷传导到空中，与雷云电荷相中和。所有种类的树木都易招致雷击，但栎树和其他根深的树种则最易遭受雷击，主要是这类树的根部能对湿润的底土形成更好的导体，因此，栎树的树种在下雨前常常有可能被击断，而有些树种则在下雨时才遭到雷击，而且其结果只有些焦痕。这也表明，栎树和其他深根树种是自然消雷的主渠道之一，因为根据雷击的选择性，雷电总是选择那些放电能力最强的地方。由此可见，栎树作为五台山的特有树种，与其他树种一起，通过改变空气的激烈运动以及自然消雷，成为五台山古建筑群不遭雷击的因素之一。此外，无数的小溪、泉眼、井水、小河等，整个地区的水资源相当丰富。按照雷击的选择性，地下水的出口处、河水池塘边，都是雷击易击之处。因此，五台山的这一环境特色，也是自然消雷的因素之一。
●原来还有这么多的说道呢。那绝缘避雷的例证呢？
〇基于对雷电现象和摩擦起电的认识和探索，中国古代很早就能在一定范围内区分导体和绝缘体。也就是说，从对雷电现象的认识水平来看，中国古代实现绝缘避雷是可能的。
五台山古建筑群，从使用的材料来看，主要有纯金属、木构和砖石三类。纯金属建筑，如铜殿、铜塔等，与自然融为一体，其防雷效果是显而易见的。至于木构与砖石建筑，从结构上讲，主要包括台基（地基部分）、墙体和顶三部分。台基是基础部分，所用材料有砖石、灰浆（成分为白灰、糯米、白矾等）、木料和小夯灰土等。从导电性能上说，这些材料都是绝缘或近似绝缘的。从构造上说，这种选料与制作十分讲究的基础工程都具有防潮、防腐、防震等功能，水更是不易侵入的。因此，整个地基部分就是一个良好的绝缘体。墙体的主要材料为木材、砖石、灰浆、油灰（成分为面粉、白灰、烟子、桐油等）、砖灰、麻、油漆等。这些材料都具有良好的绝缘性能。从工艺和构造上讲，做工极为讲究，比例适当，不易渗水，并能经得起暴风雨的袭击。顶部的材料为木材、瓦、灰、泥、油漆、金属等，除金属外都是绝缘性能较好的材料。另外，比较讲究的建筑物表面部分基本上都进行过绝缘处理，如木结构和金属部分都用油漆和桐油漆过，而砖石部分则用桐油和砖灰等混合物涂抹过。
从整体上看，五台山古建筑群具有良好的绝缘性能，若不遭破坏，是不易着雷的。同时，五台山古建筑群有着良好的通风透气环境，使得古建筑本身保持清洁干燥，绝缘性能不遭破坏。本身良好的绝缘性能，与所处环境较强的自然消雷能力的相辅相成，使得五台山古建筑群不仅处于弱雷电场中，而且本身电阻较高近似于绝缘体或相对于周围环境来说是绝缘体，使得雷击的主放电过程不会在建筑物上产生，从而保证了建筑物很高的避雷水平。
不过，绝缘避雷最典型的例证，当属太原双塔。太原双塔落成于万历四十年（1612），是明代砖构建筑的优秀之作。底平面八角形，内部空心式，各13层，高均在54.7米以上。塔身为全砖石结构，仅在各层角檐装有一根挑木。太原双塔地处太原高地，周围环境的自然消雷能力有限，本身也仅有高耸的尖顶及各层出檐具有一定的但又远不足以避雷的自然消雷能力，其之所以能自明代建成至今从未遭受雷击，主要是因为其本身良好的绝缘性能。双塔地处高地，地质干燥，塔身不着雨淋，又兼全砖石结构，与五台山类似建筑一样或更甚，在雷雨天近似于绝缘体，耐雷水平很高，实际上就像今天输电线路中的大悬垂串一样。
●真是巧夺天工。
〇其实，中国古建筑中的科技内涵又岂止于此？除避雷、抗震之外，有些还有回声、观象等功能，充分反映了我们先民伟大的创造才能。
就说回声建筑吧，我们不说人们熟知的天坛回音壁，单表莺莺塔。
莺莺塔，即黄河岸边永济普救寺内的舍利塔，早在唐代就因元稹《会真记》（又名《莺莺传》）崔莺莺与张生悲欢离合的爱情传奇而与普救寺一道声震文林。《莺莺传》后经文人多次改编，特别是元代王实甫的《西厢记》更是脍炙人口，天下流传。后人为纪念崔莺莺，将舍利塔传名为莺莺塔。原莺莺塔毁于明嘉靖三十四年底（1556年初）的地震，现存的莺莺塔系震后8年即嘉靖四十三年（1564）重建。全塔共13层，高36.76米（不计塔刹），由塔基、塔身和塔刹三部分组成。
莺莺塔具有独特的声学效应，在塔前以石相击，塔身即发出一种酷似蟾鸣的响亮回声，站的位置不同，听到的回声也像出自不同的塔级，“击前地，则声在塔底，击后地，则声在塔顶，前后上下，所应不同”，故此，莺莺塔与北京天坛回音壁、河南宝轮寺塔、四川潼南大佛寺石琴并称为中国四大回音建筑。
莺莺塔具有良好的回音效应，主要是由以下几方面综合而成的：
（1）莺莺塔的塔身、塔檐均由光滑的青砖砌成，反射系数近乎100%，即入射的声波几乎能被全部反射。
（2）相对于周围环境来说，莺莺塔是绝无仅有的高层建筑，故能有效地接收和反射从不同方向传来的声音。
（3）莺莺塔的有效反射面——主要是每层塔檐的下表面，不仅总和面积很大，约达50平方（从第一层最大的约8平方，依次递减到10层以上每层较小的约3平方），而且与水平线的倾角从底层的约60°逐渐变为顶层的约30°，使低层檐反射的声波与高层檐反射的方向趋于一致，增强了檐反射的效果，即加强了回音的强度。同时，每层塔檐叠涩挑出部分呈内凹的反曲线形，这对声波也有一定的聚集作用。
●看来技术工艺的后面，往往蕴藏着深奥的科学道理。能否说，技术工艺的追求，有时就是科学发明的原动力？
十二平均律
〇完全正确。譬如，明代王子朱载和他的伟大发明“十二平均律”。
●王子，“十二平均律”……
〇十二平均律，是现今世界音乐界应用最普遍的一种律制——“标准律制”。这是一种数理调音体系，将八度精确地划分为12个半音，每半音的音程为12√2.按音分计算，八度为1200音分，12个半音间各为100音分。十二平均律，是一种人为的但可以随意旋宫转调的律制。
与历法一样，中国古代对音律也极为重视，音律与历法常常并列而用，称之律历。《尚书·尧典》中就有“同律度量衡”之载。中国古代最早的定律之法，是创于约公元前7～前3世纪的“三分损益律”，是将主音律的管（或弦）三等分，取其两份（全管长的2/3，为损一），或增加一份（全管长的4/3，为益一），依次确定十二律中的其余各律。具体来说，将主音即起始音的弦长乘以2/3，得到次律；再将次律乘以4/3，又得次一律；再乘2/3，如此依次乘12次，便可完成一个八度中的十二个律的数值计算。由于三分损益律是乘以2/3或4/3，而2/3即上生五度，4/3即下生五度，因此，三分损益律也就是西方所谓的五度相生律，简称五度律。
三分损益律是音律学史上的一项伟大创造，也是中国古代应用最广泛、理论最完备的律制。然而，三分损益律是不平均律，所得的12个音的音程大小不一。依照这一方法计算出来的清黄钟与黄钟的弦长之比不是0.5，而是0.4933，清黄钟的音分值比1200多24音分，这个高出的音分值称为古代音差。由于这一音差的存在，就无法实现旋宫转调。
为了消除这一音差，从汉代京房开始，经过钱乐之、沈重、何承天、刘焯、王朴与蔡元定等人的不懈努力，直到16世纪末朱载才首倡十二平均律，从而使音律学发生了根本性的革命，消除了古代音差，彻底解决了旋宫转调问题，对世界声学的发展做出了杰出的贡献。
●您能介绍一下朱载吗？
〇朱载，明代大律学家，大历算家，是明朝宗室的一位奇才。
虽贵为王子，但生平坎坷。自幼遵祖训“居敬，穷理，克己，存诚”，著《律学新说》《算学新说》《嘉量算经》及《乐律全书》等科技著作。最重要的贡献，是彻底破解了我国律学史上黄钟还原的难题，在世界上首创十二平均律，为中华民族又争得了一份伟大的荣誉。
早在16世纪末，朱载的成就便已为世界所知。正像李约瑟所说：
由任何一个接触过中国思想的旅行家必定记录下来多么小的一张便条，就能将这个思想（十二平均律）传递到欧洲的数学家和音乐家之中。
●中国，真不愧是创造的国度。但是否技术更多的经验性、操作性，以致难以科学理论化；加之不入社会主流价值——如宋应星的愤激之言，造成的技术与科学、哲学以及社会的疏离困境，是近代科学没有在中国产生的原因之一？
〇有道理。实际上，中国古代技术成就应该主要归功于工匠。从整体上看，工匠是中国古代技术发展的主力军，他们在技术上的成就占主导地位，如造纸、印刷术、赵州桥等。
纸是由工匠发明的，后由蔡伦进行了革新。在原料上，除采用破布、旧鱼网等废旧麻类材料外，同时还使用了树皮，从而开拓了一个崭新的原料领域；技术工艺上也较前完备和精细。除淘洗、碎切、泡沤原料之外，还可能已经开始用石灰进行碱液烹煮。这是一项重要的工艺革新，既加快了纤维的离解速度，又使植物纤维分解得更细更散，大大提高了生产效率和纸张的质量，为纸的推广普及开辟了广阔的道路。
印刷术也是由工匠发明的，特别是活字印刷术是平民毕发明的。毕活字印刷术的基本原理，与近代盛行的铅字排印方法完全相同。用胶泥制成活字，一粒胶泥刻一字，经过火烧变硬。事先准备好一块铁板，将松香、蜡以及纸灰等混合在一起放置其上。铁板上再放一铁框，在铁框里排满泥活字，排满一框后即放在火上加热，松香、蜡、纸灰遇热融化，冷却后便将一板泥活字都粘在一起，再用一块平板将泥活字压平，一版印完，将铁板放在火上加热，松香和蜡融化后即可取下泥活字，以备再用。为了提高效率，将两块铁板交替使用，一板印刷，另一板排字，第一板印完，第二板已排好，印刷速度相当快。
赵州桥，位于河北赵县境内，因赵县古称赵州而得名（又称安济桥）。建于隋开皇中期，工匠李春的杰作，是我国也是世界上现存最早、保存最完整的巨大石拱桥，“奇巧固护，甲于天下”，特别是拱上加拱的“敞肩拱”的运用，更是世界桥梁史上的首创。在欧洲，最早的敞肩拱桥为法国在亚哥河上修造的安顿尼铁路石拱桥和在卢森堡修造的大石桥，但比赵州桥晚了一千一百多年。
坦平箭直千人过，驿使驰驱万国通。赵州桥为历代南北交通要冲，至今一千四百年，历经数百次洪水和多次严重地震等考验，至今仍傲然飞渡，雄姿不减当年。
至于工匠传统与学者传统的疏离，其实西方古代以迄中世纪，也与中国的情形颇为相仿。只不过从文艺复兴特别是近代科学革命以来，以伽利略、牛顿的数学与实验方法的结合为转折，工匠传统才开始与学者传统交会、融会，从而开辟了人类科学、技术和生产力质的飞跃的新纪元。
反观中国，直到近代，也一直没能实现工匠传统与学者传统的真正结合，技术甚至与科学、哲学以及社会不仅疏离有时还呈对立之势。这是中国科技史极可惜也最应反思的地方。
