我国进入青铜时代虽比西亚要晚，但冶铸技术的发展速度很快，后来居上，在商代已达到了一个高峰，著名的司母戊大方鼎等出土文物就是这个历史时期的见证。在《考工记》中，青铜冶铸已发展成拥有六个工种的手工业部门，而且有着先进的技术经验。如“金有六齐”(青铜器的六种合金比例)的记载，是世界上最早对合金规律的认识，第一次向人们指出了合金性能和合金成分之间的关系。《考工记》中还说，在冶铸加热过程中，先是冒黑浊之气，然后是黄白之气、青白之气，等到炉火变成纯青之色时，火候正好，可以开始浇铸了。这是世界上依据烟气和火焰颜色来判断冶炼进程的最早记载。

纺织印染工艺在我国历史悠久，尤其是丝织品的印染加工更是领先世界。高贵的丝和丝织品在染色之前，还要经过“暴练”处理(相当于现在的精练工艺)。也就是利用富含碱性的植物灰汁或贝壳锻炼出的碱性更强的石灰对丝和丝织品进行处理，并在日光下曝晒，以达到除去纤维外面的丝胶，便于染色的目的。《考工记》记录了这种工艺的整个操作过程，是我国关于灰水脱胶、日光脱胶漂白的最早记载。《考工记》记叙染色工艺时说：“三入为纁〔xun勋，浅红色〕，五入为緅〔zou邹，深青透红的颜色〕，七入为缁〔zi资，黑色〕。”这是说用某种染料染色的时候，被染物每浸染一次，颜色便加深一些，反复浸染后，可以得到不同的颜色。这种工艺也是《考工记》中首次加以记录的。

《考工记》中记载了许多物理知识。如用水的浮力测量箭杆的质量分布；指出箭羽是箭飞行的稳定装置。又如在车辆制造中提到了滚动摩擦力和轮径大小的关系，等等。这些都是力学知识的较早记载。钟、磬、鼓是我国古代重要的乐器。《考工记》中对它们的大小、厚薄等因素对音质的影响都进行了较详细的论述，表现了丰富的声学知识，特别是“凫氏为钟”一节，简直是一篇层次分明、逻辑严谨的制钟论文，叙述制钟的规范、音响等情况简洁、周详，比欧洲同种内容的文献要早1500多年。

《考工记》保存了丰富的实用数学知识。在“车人之事”节中谈到的“矩”、“宣”、“[木属]〔zhu烛〕”、“柯”、“磬折”，是我国古代最早的一套角度概念，曾在春秋战国时期广泛使用。《考工记》中常用简单的分数来表示手工业产品各部分尺寸的比。如“十分寸之一谓之枚”，“枚”就是后来的“分”，“十分寸之一”的表示法被后世的算术用语所继承。该书中还有不少先秦度量衡方面的史料，值得我们深入研究。

中国古代建筑与世界其他文明的建筑不同，它主要采用木结构，最大限度地利用了木结构的特点和可能，空间规模巨大，平面展开，讲究建筑群体之间的相互连接和配合。重视各个建筑的整体安排。《考工记》“匠人建国”、“匠人营国”节中就体现了这一建筑思想的萌芽。在具体建筑实践中，已经使用了水平器、线坠等测量仪器，并用观测太阳和北极星的方法来确定方向。研究中国古代建筑史，就不能不提到《考工记》。

《考工记》是我国第一部工艺技术规范专著，因此在标准化管理方面取得的成就更为巨大，几乎涉及全书的各部分内容。它规定了严格的技术分工，统一产品的部件名称，制定产品和建筑设计的标准与规格，从选材、用料到生产程序的各个环节都有严格的制度。产品出来后，又规定了相应的检验方法和标准。如在制造车辆中，光车轮的质量检查就有六种方法。又如，在“庐人”节中为了检验兵器的质量，规定了三种科学的测试方法，即通过分别固定一端、两端、中点，进行摇动振荡，查看兵器的结实程度。如今材料力学实验中，测试棒状体的机械性能，也基本上是用这三种方式。从一定意义上说，《考工记》是世界上最早的一部质量管理、标准化管理的专著。

《考工记》在中国历史上曾有过长久而巨大的影响。历代宫廷器具的制作，以及都城的修建，往往都要以《考工记》的记载为参照。元、明、清三代对《考工记》的研究更多，甚至细致到对某一篇目或某一工种的讨论和考订。进入现代，对《考工记》的研究达到了崭新的阶段，涉及的学科也更广泛。特别是考古文物的大量出土，与《考工记》的记载配合研究，因而有了更高的认识水平。

《天工开物》

明末宋应星所著的《天工开物》是中国古代有代表性的科技经典著作，被誉为“工艺百科全书”。宋应星(公元1587—？)字长庚，江西奉新人。29岁时，宋应星考中举人，以后他曾多次赴京参加进士考试，但都落第而归。多次进京的长途旅行，使宋应星开阔了眼界，增长了社会见闻，对当时政治的腐朽黑暗有了进一步的认识，也促使他下决心放弃科举途径，转而钻研生产实践中的学问。宋应星47岁时出任江西分宜县教谕(县学的教官)，后来又担任过福建汀州(今长汀县)的推官、亳〔bo驳〕州(今安徽阜阳地区)知府。在分宜任教谕的时候，宋应星把长期积累的生产技术知识加以总结整理，编写了《天工开物》。

《天工开物》全书三卷，又分18章，各章的内容是：1.乃粒，农作物的生产；2.乃服，纺织技术；3.彰施，染色技术；4.粹精，谷物的加工；5.作咸，制盐；6.甘嗜，制糖；7.陶埏〔shan山〕，砖瓦的烧制和陶器、瓷器的制作；8.冶铸，铸造技术；9.舟车，车船的制造和运输方法；10.锤锻，金属锻造技术；11.燔〔fan凡〕石，采煤和烧矿技术；12.膏液，榨油；13.杀青，造纸；14.五金，各种金属的开采冶炼技术；15.佳兵，武器制造；16.丹青，颜料和墨的生产；17.曲蘖〔nie聂〕，酿酒技术；18.珠玉，珠宝玉石的采集和加工。《天工开物》几乎包括了当时社会上的各个生产领域。书中各章的先后顺序安排，是根据“贵五谷而贱金玉”的原则作出的。把与人民衣食有关的农副业放在全书之首，其次是手工业，而把珠玉放在最后，体现了宋应星重农重工轻视金玉的思想。全书详细介绍了各种农作物和手工业原料的种类、产地、生产技术和工艺，以及一些生产管理的经验，尤其注重收集当时最新技术项目。书中既有大量确切的数据，又有120多幅描绘生动的插图，具有重要的科学价值。

明朝时，农作物的品种和产量都比以往有显著增加，广大农民在选育和推广良种、精耕细作、水利灌溉、土壤改良和防治病虫害等方面积累了丰富的经验。《天工开物》对这些经验进行了系统的总结。宋应星考察了当时各种作物种植情况和在大众食物比例中的变化，指出“今天下育民人者，稻居十七”。说明当时稻已成为重要的农作物。因此，《天工开物》对水稻的栽培和耕作技术的记载尤为详细，其中有许多以前农书从没提到的新技术。如谈到用浸种法育秧时说，秧苗生长30天就要拔起来分栽，否则就会减产。又说一亩秧苗可以供移栽25亩。这个1：25的关系，是个具有指导意义的重要数据，在江西近代还是如此。书中还提到对于带“冷浆”的田地，也就是排水不良、土温较低的酸性土壤，可以用动物骨灰蘸稻根，或用石灰洒在秧苗根部，而向阳的田地则不可用这种方法。撒石灰便于中和土壤酸性，促使土壤团粒结构的形成，而用骨灰蘸苗根，则是施用磷肥的有效措施。《天工开物》记载了用砒石(砒霜)拌种和蘸根，以防病虫鼠害的方法，并且介绍说明代湖南衡阳工场中一处就年产砒石达万斤。用砒石作为农药，是中国农业技术中的一大发明，《天工开物》首次将这一技术记录下来。

生物因周围环境变化而引起变异，是生物进化论的一个重要议题。我国古代很早就观察到这一现象，并加以运用。《天工开物》提到有些水稻因为干旱缺水而变得具有抗旱性，通过人工选育，可以得到变异的旱稻种，即使在高山缺水的条件下也可种植。《天工开物》还有利用生物变异原理，改良蚕种的记载。如用“早雄”(一化性蚕的雄蛾)和“晚雌”(二化性蚕的雌蛾)杂交①，育出良种；或用“黄雄”(黄茧蚕的雄蛾)和“白雌”(白茧蚕的雌蛾)杂交，得到下一代褐茧蚕。这种人工杂交育种的技术是我国古代生物学的一项重要成就。书中还提到在蚕种留种前要用石灰水或盐卤水进行“蚕浴”，再经风雨雷电雪，淘汰弱质，留下的便是强健的蚕种。这是应用人工选择的又一个例子。达尔文在《动物和植物在家养下的变异》中就把中国古代养蚕技术措施作为人工选择和人工变异的例证之一。

在古代，金属制品是提高社会生产力的重要杠杆，所以，冶金和金属加工是古代重要的工业部门。宋应星在《天工开物》中用“冶铸”、“锤锻”、“五金”等三卷专门记述这方面的内容，补充了我国古代一项重要的技术文献空白。

早在春秋中期，我国就发明了生铁冶铸技术，战国、秦汉以来，炼钢技术也有很高水平，明代在技术上又有不少革新。根据《天工开物》的记载，生铁炼成后，如要再造熟铁，则在冶铁炉旁设一方塘，趁热使铁流入塘内，加入泥粉为溶剂，并由数人用柳棍快速猛搅。泥粉中含有硅酸盐和氧化铁，能加速生铁中的碳等成分的氧化作用，使生铁变成熟铁。这种将冶铁炉和炒铁塘串联使用的连续作业方法，省掉了炒铁时再熔化过程，减少了时间，降低了成本，提高了生产效率。冶铁时使用的鼓风装置，则是当时世界上最先进的活塞式风箱，可以连续鼓风。

灌钢是炼钢方法中的一项重要技术，是把生铁和熟铁一起放入炉中加热，利用生铁含碳高，熟铁含碳低的特点，合炼成一种优质钢。我国自南北朝时期就已广泛使用这种方法。北宋沈括《梦溪笔谈》中对它的操作过程有过记叙。《天工开物》记载的灌钢法与宋代比，优点是生铁放在熟铁上，而不是陷于熟铁中间；熟铁作成薄片状，而不是条状；这样熔化后可以向下淋渗，增加了接触反应的机会。明代的炼钢炉结构也更合理，操作更简便。灌钢法是古代世界制钢术中的一项杰出创造，在古代欧洲是没有的。

图8 《天工开物》中的炼铁图

中国是世界上最早制成含锌合金并提炼出金属锌的国家。金属锌过去称为“水锡”、“白锡”、“倭铅”。宋元时已能炼出较纯的锌，明清时还向外国出口。关于锌的提炼技术，以《天工开物》的记载最早、最详细。书中还有一幅最早的用炉甘石提炼锌的生产过程图。《天工开物》指出了锌在高温下易挥发为气体的性质，并研究了按不同比例配比炼制铜锌合金(黄铜)的工艺，同样是冶金史的可贵记载。

我国在世界上最早使用煤。汉代冶铁遗址中就发掘出了煤块。到了明代，煤的使用已经非常普遍，采煤技术也达到了很高水平。《天工开物》第一次系统记述了煤的采矿工程。书中介绍了用粗竹管把矿井中的有毒的瓦斯气体引出地面的方法，还介绍了设置“支板”(巷道支护)防止塌井事故，解决了井下采煤的两个重要的安全问题，在当时是非常先进合理的。《天工开物》中将煤按物理性状和用途分为明煤(大块、易燃、耐烧)、碎煤、末煤三类，在当时是较为先进的分类。