由赵匡胤建立的北宋王朝统一全国以后,社会经济稳定,提供了科学技术得以发展的适合土壤。当时,手工业的工艺水平普遍有所提高,并对许多学科或手工业部门进行了科学总结,写成专著,成为指导性的各种规范。例如建筑方面的《营造法式》军事方面的《武经总要》、法医方面的《洗冤集录》、医药方面的《重修政和经史证类备用本草》等。
如果你被指定负责建筑一座殿堂,应该按什么标准进行设计，如何确定木架结构,怎样用料,又怎样计算劳动定额,所有这一切应遵循的规范,都可以从《营造法式》中査阅清楚,然后依例执行。这部书是北宋政府主管工程的部门“将作监”的少监李诚，奉皇帝的旨意进行编修的一部官书。它是在总结有关建筑的传统规范的基础上,全面汲取了当时工匠的实践经验而编订的。
全书共分36卷,计有357篇、35条。除详尽的文字记述外,内有6卷是颇为精确的图样。最后于元符三年(1100年)编成,又过了三年,在崇宁二年(1103年)刊印颁发,作为北宋从京城到地方进行宫室、坛庙、官署、府第等建筑工程时,设计、结构、用料和施工的“规范”。
▲《营造法式》大木作制作图样
在《营造法式》卷首的“序目”中,包括有“看详”和“目录”各一卷。“看详”中分“方圆平直”“取径围”“定功”“取正”“定平”“墙”“举折”“诸作异名”“总诸作看详”九个方面,对营建工程技术的一些基本的规定和数据,首先做了说明。指明屋顶坡度曲线的画法,计算材料所用各种几何形的比例,定垂直和水平的方法,按不同季节订定劳动日的标准等的依据。
正文的前两卷是“总释”和“总例”,第三卷至第十五卷,分别是壕寨、石作、大木作、小木作、雕作、旋作、锯作、竹作、瓦作、泥作、彩画作、砖作、窑作十三个工种的制度。以后的十卷,则是按照各作制度的内容,规定了各工种的构件劳动定额和计算方法,称为“工限”。第二十六卷至二十八卷,是“诸作料例”和“诸作用钉料例”“诸作用胶料例”等,规定了各工种的用料定额和有关工作的质量。
▲《营造法式》书影彩画图举例
最后的六卷,即二十九卷至三十四卷,是详尽的各种图样,分“总例图样”“壕寨制度图样”“石作制度图样”“大木作制度图样”“小木作制度图样”“细木作制度图样”“彩画作制度图样”“刷饰制度图样”八方面。内容包括各种建筑的平面图断面图、构件详图,还有当时的测量工具的图像,以及各种雕饰及彩画图案是为了以详尽的图样让人们形象地了解法式规定的规范,从而能准确地依照施工。保留到今天,则为我们提供了研究宋代建筑的极其珍责的资料。
由于中国古代建筑的特点是以木构架结构为主要的结构方式,因此《营造法式》中有关“大木作”和“小木作”的文字和图样占有几近三分之一的篇幅。在“大木作”的制度中首先明确规定:造屋以“材”为祖,将材定为八等,随着所建房屋的等级和大小而决定, 切大木作的尺寸和比例都是用“材”作为基本模数来制定的,这一直影响到整个中国古代社会,始终沿用。
▲《营造法式》斗拱彩画
北宋庆历四年(1044年)由曾公亮、丁度等编撰成书的《武经总要》,又是一部具有“百科全书”性质的军事方面的专著,它也是由皇帝命令而编写的官书。这部书共40卷,分为前、后两集。前集包括制度15卷,边防5卷;后集收故事15卷,占候5卷。其中后集主要是历代军事史实,还有包括迷信色彩的占候等,故价值不及前集。
前集是集中记述宋代的军事制度、训练、阵法及兵器装备,特别是其中第十三卷“器图”中,集中记录了当时军队使用的各种兵器装备,每一件还配有明晰的插图。 在《武经总要》中,所记录的传统格斗兵器仍以刀和矛枪为主 。在刀、枪(矛)类中,为了适应各种特殊的军事需要,每类都分别形成许多分支。例如刀有8种,包括手刀、掉刀、屈刀、掩月刀、戟刀、眉尖刀、凤嘴刀和笔刀,其中手刀是手握的短柄刀,其余各类都装有长柄。
▲ 《武经总要》中的部分刀类
枪(矛)分9种,包括双钩枪、单钩枪、环子枪、素木枪、鸦颈枪、锥枪、梭枪、槌枪和大宁笔枪。它们分别用于装备步兵和骑兵,还有的无刃而专用于教阅训练的槌枪。各类棒类兵器,除常见的白棒、桿棒外,还有附加尖刃、倒钩、钉头等的特殊形制,如钩棒、抓子棒、杵棒、狼牙棒等。另有一些以链连接几节棒体的特殊兵器,如铁链夹棒、连珠双铁鞭,是向西北少数民族学来的兵器类型。
▲ 《武经总要》部分枪类
同样用于砸击的兵器还有“骨朵”，并且是宋代常用的新型兵器,是在直柄上安装一个大体呈圆球形的锤头,依形状不同,又有“蒜头”“蒺藜”等名目。大量使用砸击类兵器,可能与宋代以步兵对抗骑兵的战斗需要有关。至于远射兵器,仍以弓箭为主,也使用弩。防护装具有各种铠甲和保护战马的马甲,以及步兵和骑兵使用的不同形状的盾牌。
在宋代兵器中,给人留下突出印象的是重型远射兵器,都是成功地利用物理学原理制成的机械,主要是各种“床弩”和“炮”。床弩是以绞车张发的强弩,用几十人甚至牲畜为动力,并采用两张以上弩弓的合力,因此威力强大。《武经总要》所载的有双弓和三弓两类,前一类如“双弓床弩”“大合蝉弩”等，后一类如“三弓弩”“三弓床子弩”等。以三弓弩为例,需用70人绞张才能发射,射程200-300步,为今370—560米远。
▲《武经总要》中的三弓床弩图
“炮”就是利用杠杆原理的炮石机具,在火炮发明以前,它是军队中最重型的远射兵器,一般炮射巨大的石弹。是在巨大的木制炮架上,装有一根可以转动的横轴,横轴上固定着长的炮梢(一根长木杆,把它中央部位固定在轴上),炮梢一端用绳索连着一个用来兜装石弹的皮窝,另一端系上几十根长长的拽索。发射时由一个战士负责把石弹定置在皮窝上,另外几十个战士猛然地拽动拽索,于是炮梢一下子反转上来,利用杠杆原理产生的炮力把石弹炮射出去,沿炮物线轨迹射向敌方。
《武经总要》中记录的各种炮,大致有三类:一类是固定放置的,有单梢炮、双梢炮、七梢炮、虎蹲炮等;另一类炮架可以旋转,改变射击方向,有旋风炮、独脚旋风炮、旋风五炮等；还有一类下面装有车轮,可以随时移动位置，如炮车、旋风炮车、卧炮车、行炮车等。其中威力最大的七梢炮,炮梢由7根巨大的梢材合成,长二丈八尺,需用150人拽索发射, 可以把90-100斤重的石炮弹炮掷到50步远的地方。
▲ 《武经总要》七梢炮及演示图
此外攻城器械方面,主要有用于跨越深壕的“濠桥”“折叠桥”等,攀越高墙的“飞梯”“云梯”等,掩护战士抵近城垣的“尖头木驴”“木牛车” 等,登高侦察城内敌情的“巢车”“望楼车”等。守城器械主要用于毁坏敌方的攻具和杀伤敌方登城士兵。包括各种形状和质料的礌石、檑木及“铁撞木”,用以烧毁攻具的“燕尾炬”“飞炬”“猛火油柜”等火攻器械,以及塞补被敌方擢毁的防御工事用的“塞门刀车”“木女头”等;还有对付火攻的灭火器材,如唧筒和各式皮水囊;防御炮石飞矢的“垂钟板”篦篱”皮竹笆”等装备。
▲《武经总要》中的云梯
特别值得注意的是,在书中所列举的守城器械中,传出了一个将会震惊世界的新信息:火药已正式用于制造兵器。至迟在唐宪宗元和三年(808年),道教炼丹术士已经发明了火药。但对于火药用于军事的准确记录。是《武经总要》,书中所记用于守城的利用火药制造的兵器,包括“火球”“火药鞭箭”“蒺藜火球”“霹雳火球”等多种。同时列出了3种火药的配方,即用于毒药烟球、蒺藜火球的火药和火炮火药法。
▲宋绿釉瓷蒺藜火球 镇原县博物馆藏
它们正式冠有“火药”的名称,并已具有硝、硫、炭三组分,确是近代火药的雏形。这些都明确证实:在公元1044年以前,中国古代军队中已装备有多种原始的火药兵器。所以英国著名科学史专家李约瑟博士正确地指出,《武经总要》中记载的三种火药配方,“是所有文明国家中最古老的配方”。火药用于军事,揭开了古代兵器发展史上的新篇章,宣告冷兵器阶段的结束,火器与冷兵器并用的阶段到来了。