第一节 建筑
都城建设
明朝建国之初，以应天府和开封府为南北两京。洪武二年（1369），朱元璋确定以南京为国都，次年又命李善长主持营建中都，并有都城北迁之意，以便管理北方，控制中原。中都选建在朱元璋家乡临濠府西南的凤凰山下（今安徽凤阳）。城市总体规划周密严谨，规模宏大，建筑豪奢，全城宫室、殿堂、坛庙、官署、街巷等按中轴线对称分布，共有九门，十八水关，周长五十余里。在长达五年的建设过程中，每年役工百万，先后耗资亿万，劳费过巨，因而，洪武八年（1375）明太祖诏令停止役作。不久，又令改建南京大内宫殿。中都虽未完全建成，但其规划设计对南京和后来北京的建设产生了重要的影响。1378年，明太祖诏改南京为京师，并废当时的北京，复为开封府。
南京城的改建工作早在元末明初就已经开始了。元至正二十六年（1366），时为吴王的朱元璋“改筑应天城”，对于金陵旧城进行整修、改筑和扩建，拓展城址，加高城垣，并“作新宫钟山之阳”1。洪武六年（1373），南京新城建成，城东部钟山和玄武湖的南面为宫城和皇城，各有六门。皇城外为京城，有十三门（后塞二门），四周城垣长达九十六里，是世界上最大的砖石城垣。以后，南京城垣、城门、宫阙、坛庙等又屡经重修或新建。洪武二十三年（1390），外郭城建成，有十六门，周一百八十里。至此，南京改建和新筑的部分已完全连成一体，形成一座气势雄伟、规模举世罕见的著名都城。
北京城是在元大都的基础上营建的。洪武元年（1368），徐达率明军攻占元大都，改置北平府。当时城内北部比较荒凉，为防备元朝残余势力的袭扰，于是放弃北部城垣，在原来大都北墙南五里另筑新墙，仍设两个北门，即安定门和德胜门，并将东墙的崇仁门与和义门改称东直门与西直门。永乐元年（1403），北平升为北京，改府为顺天府。四年（1406），明成祖朱棣诏建北京宫殿，修城垣，分遣大臣采木于四川、湖广、江西、浙江、山西等地。2六年，“初建北京宫殿”。十五年（1417），木料漕运抵京，随即由泰宁侯陈珪督建北京宫殿，加紧施工。十七年，又把北京南城墙南移（由承天门算起）二里，形成了北京的内城。南墙仍开三门，沿用旧称丽正门、文1《明史》卷一《太祖纪》。
2《明史》卷六《成祖纪》。
明门和顺承门。十八年，郊庙宫殿全部竣工，明成祖诏改北京为京师，“圣驾北幸”，率政府机构迁至北京。永乐十九年（1421年）正式迁都北京。明英宗正统元年（1436），又重修九门城楼，四年完工，改称丽正门为正阳门，文明门为崇文门，顺承门为宣武门，同时改称东墙齐化门与西墙平则门为朝阳门与阜成门。嘉靖三十二年（1553），为加强京师防卫，世宗原拟在北京四周修筑郭城，但因财力和物力所限，而仅在都城南面加筑外郭城，此即北京外城，从而形成了独特的平面“凸”形城郭。
北京全城分为宫城、皇城、内城和外城四重，按一条南起永定门、北抵钟鼓楼的纵贯南北的中轴线对称展开。宫城，亦称紫禁城，居于全城中心地位，周六里一十六步，有六门：正南第一重为承天门（清初改称天安门），第二重为端门，第三重为午门，以及东华门、西华门和玄武门（清乾隆时改称神武门）。宫城之外为皇城，周一十八里有奇，有六门：大明、东安、西安、北安、长安左和长安右。皇城之外为京城（内城），周四十五里，有九门已如前述。重城（外城）包京城之南，转抱东西角楼，长二十八里，有七门：永定、左安、右安、广渠、东便、广宁、西便1。明代城垣和城门屡经修葺，特别是将元大都的土城墙加砖包砌，城门洞改为砖砌筒券，开凿围绕全城的护城河，使北京成为规划严整、重点突出、庄严雄伟、优美和谐的世界名城。
宫城（紫禁城）是遵循传统礼法制度仿照中都和南京设计建造的一组庞大的宫殿建筑群。整个宫城建在元大内旧址而稍向南移，南北长九百六十米，东西宽七百六十米，占地面积约七十二万平方米。内有房屋近一万间（民间传说九千九百九十九间半），外围有高达十米的红色宫墙。城墙四隅修有结构精巧、造型端丽的角楼。环绕宫城开凿有宽约五十二米的护城河（筒子河）。从总的布局来说，这一建筑群可分为前后两大部分。前部以皇极殿（原称奉天殿）、中极殿和保极殿为中心，这三殿统称外朝三大殿，清初改称太和殿、中和殿和保和殿；后部有乾清宫、交泰殿和坤宁宫，统称内廷后三殿。外朝三大殿和内廷后三殿坐落在紫禁城也是北京城的南北中轴线上。其他宫殿门阙均对称分布在中轴线的两侧。现在故宫的太和殿，高约三十五米，殿座纵深约三十七米，东西横宽约六十四米，梁架由七十二根大木柱（称为金柱）支承，是建筑群中最高大的木结构建筑，并且建在高约八米的三层台基上，更显得庄严雄伟，借以体现封建帝王和皇权至高无上的地位。明清故宫是中国也是世界上现存最大的宫殿建筑群。它突出地和全面地反映了中国古代建筑特别是木构建筑的杰出成就，是人类珍贵的文化遗产。
在营建北京的宏伟工程中，涌现出许多技艺高超的能工巧匠，蒯祥就是其中非常杰出的一位。蒯祥，苏州府吴县人，出身于木匠家庭，其父蒯福曾为“木工首”。他自幼学习和钻研土木技工，以至“精于其艺”，后在南京1《明史》卷四○《地理志》。
继其父为木工首。永乐时营建北京，他随南京匠户一道迁京，参与设计和修建北京城池和宫殿。在永乐至成化年间，特别是“自正统以来，凡百营造，祥无不予”1，“正统中重作三殿及文武诸司，效劳尤多”2，“凡殿阁楼榭，以至回廊曲宇，随手图之”3，“每宫中有所修缮，..祥略用尺准度，若不经意，既造成，以置原所，不差毫厘”4。蒯祥把他的聪明才智和精湛技艺献给了北京，为营建和维护这座伟大的城市作出了不朽的贡献。
长城长城始建于战国时期，今天所见到的长城则是明代重新修筑的。明代所修长城西起嘉峪关，东至山海关，全长约一万三千华里，故世人誉称万里长城。自明初至明中叶万历年间，修筑长城达十八次，前后历经一百多年，这项浩大和艰巨的工程方告完成。
明代长城一般分为东西两大部分。山西以东至山海关为东半部。东半部长城大部蜿蜒在崇山峻岭之间，连绵不断，气势雄伟。城墙总高约八米，墙基宽约六米，墙顶宽约五米。城墙里面是夯土，外面用砖砌筑，石灰浆勾缝（八达岭长城及以东的有些部分则是用大石条砌筑的），十分牢固。墙顶外部设垛口，高约二米，内部砌女墙，高约一米。墙身每隔七十米左右修敌台一座。敌台有方形、圆形，内部有空心、实心。空心敌台内部为砖砌拱券结构，可以驻军，上设瞭望口和炮窗。墙身内部每隔二百米左右建石阶磴道，以作上下城墙之用。山西以西为明代长城的西半部。西半部长城用夯土版筑，墙面没有包砖。城墙总高五米多，墙基宽约四米，墙顶宽约二米。墙顶设有敌墙，垛口高约一米。
长城的一个重要组成部分是关城。关城都选建在地势险要的军事要道上。著名的关城有嘉峪关、雁门关、居庸关、山海关等。嘉峪关是明代长城西端的起点，位于甘肃酒泉西约三十五公里，是丝绸之路的咽喉要地，关城始建于洪武五年（1372）。居庸关，旧称军都关、蓟门关等，位于北京昌平西北，形势险要，向为交通要冲，现存关城是洪武元年（1368）重建的。山海关位于河北秦皇岛东北，是明代长城东端的起点。关城建于洪武十四年（1381），平面方形，四面各开一个城门，并建有城楼，上下两层，城高约十三米，周五公里。山海关北依角山，南临渤海，长城蜿蜒起伏自上而下与关城相连，并延伸到关南四公里的老龙头（南海口关）入海处，历来为连接华北与东北的咽喉要地，号称“天下第一关”。一般认为，万里长城的东端1焦竑：《国朝献征录》卷五十一。
2黄瑜：《双槐岁钞》卷八。
3皇甫录：《皇明纪略》。
4民国《吴县志·人物志》。
在老龙头，但也有人认为，明代还建有辽东长城，从辽宁绥中铁厂堡吴明口出发，经绥中、兴城、锦州、黑山、铁岭、昌图、抚顺、本溪到丹东的虎山（又称虎耳山），全长约一千公里，因此，虎山才是万里长城的最东端。与长城有关的重要建筑还有烽火台、墩台等。烽火台大多设在长城内侧或附近的山顶上，一般为平面方形，每面约八米，总高约十二米，用夯土筑成，重要的则外部包砖，台上建有雉堞和瞭望室。烽火台约每隔一点五公里设有一座，日间焚烟，夜间举火，以传报敌情。
建筑技术的进步明代建筑技术的进步主要表现为以下几个方面。
1.砖普遍用于民居砌墙。元代之前，虽有砖塔、砖墓、水道砖拱等，但木架建筑均以土墙为主，砖仅用于铺地、砌筑台基与墙的下部等处。到明代，由于大量应用空斗墙，可节省用砖量，从而推动了砖墙的普及。砖墙的普及又为硬山建筑的应用创造了前提。明代砖的质量和加工技术都有提高。砖面和砖雕加工更加娴熟。各地府、县城和南京、北京的城墙也都用砖砌筑。现存山西、河北境内二千余公里的长城，也是明代砌筑的。这些都说明制砖工业规模的扩大和生产效率的提高。随着砖的发展，出现了全部用砖拱砌成而不用木结构的建筑物——无梁殿。这大多用作防火建筑，如佛寺的藏经楼、皇室的档案库等，重要实例有明洪武年间所建南京灵谷寺无梁殿（原称无量殿）、北京故宫皇史宬及山西太原永祚寺、苏州开元寺等处的无梁殿。
2.琉璃砖瓦的质量提高，应用更加广泛。琉璃砖瓦是属于釉陶性质的工艺，至迟在公元前十世纪西周早期就已出现。秦汉时期琉璃制品更为丰富。北魏时则开始在建筑上采用琉璃，说明当时琉璃生产水平有了很大的飞跃。《北史》所记，北魏太武帝建五色琉璃行殿，是现在已知关于建筑用琉璃的最早文献记载。隋唐时期琉璃制品更为盛行，从宋元到明清，则出现了使用琉璃构件的整体建筑，如宋代的琉璃塔等，琉璃制作技术也有了相应的发展，明清时期在全国各地已建立很多琉璃窑厂。早期琉璃用粘土制胎，明代琉璃砖瓦用白泥（或称高岭土）、瓷土制胎，烧成后质地细密坚硬，强度较高，不易吸水。当时，琉璃面砖广泛用于塔、门、照壁等建筑物。如明成祖时建造的南京报恩寺塔，高达八十余米，外表全用琉璃砖镶面，釉色有白色、浅黄色、深黄色、深红色、棕色、绿色、蓝色、黑色等。并制成表面有浮塑的带榫卯的预制构件来镶砌，组成五彩缤纷的各种图案和仿木建筑的构件。此外，还有山西洪洞县广胜寺飞虹塔，山西大同的九龙壁，北京的琉璃门、坊等，都表现了明代琉璃工艺水平的提高。
3.木构建筑，经过元代的简化，到明代形成了新的定型的木构架，木构建筑设计更加规范化和程式化。如斗拱的结构作用减少，梁柱构架的整体性加强，构件卷杀简化等。明代宫殿、庙宇建筑的墙体因用砖砌，因而屋顶出檐就可以减小，斗拱作用也相应减少，并可充分利用梁头向外挑出的作用来承托屋檐重量，将挑檐檩直接搁置在梁头上，这是宋以前的建筑未能做到的。这样，柱头上的斗拱不再起重要的结构作用，原来作为斜梁用的■，也成为纯装饰的构件。但是由于宫殿、庙宇要求豪华、富丽的外观，所以，失去了原来意义的斗拱不但没有消失，反而更加繁密。为了简化施工，柱子不再采用宋代那种向四角逐根升高的做法，亦无金元时期大胆减柱法，檐柱向内倾侧的“侧脚”逐步取消，梭柱、月梁等也被直柱、直梁所取代。因此，明代官式建筑形象较为严谨稳重，而不及唐宋的舒展开朗。由于民间建筑的普遍发展，技术水平相应提高，并出现了木工行业的专著《鲁班营造正式》，其中记录了明代民间房舍、家具等的建筑或制造的程式和规范。
4.建筑群的布置更为成熟。南京明孝陵和北京十三陵，是善于利用地形和环境来营造陵墓肃穆气氛的杰出实例。明孝陵和十三陵总体布置的形制是基本相同的，但孝陵结合地形，采用了弯曲的神道，陵墓周围数十里内有松柏包围。而十三陵则用较直的神道，山势环抱，气势更为宏伟。明代建成的天坛是中国封建社会末期建筑群布置的优秀实例，它在烘托最高封建统治者祭天时的神圣、崇高气氛方面，达到了非常成功的地步。北京故宫的布局也是明代形成的，它的布置严格对称，层层门阙殿宇和庭院空间相连接组成庞大建筑群，把封建“君权”抬高到无以复加的地步。这种极端严肃的布局是中国封建社会末期君主制度的典型产物。各地的佛寺、清真寺也有不少成功的建筑群布置实例。
5.官僚地主私家园林发达。尤其是江南一带，由于经济文化水平较高，官僚地主群集，因此园林也特别兴盛。南京、杭州、苏州及太湖周围许多城镇都有不少著名的私家园林。当时的园林风格已经明显地趋向于建筑物增多，用石增多，假山设计则追求奇峰阴洞，使园景更加丰富多姿。计成所著《园冶》一书，从理论上总结了江南一带造园技术的成就，是园林建造方面的一部重要著作。
6.官式建筑的装修、彩画、装饰日趋定型化。如门窗格扇等都已基本定型。彩画纹样庄严，构图严谨，配列均衡，如大木梁枋以旋子彩画为主要类型，到了清代，和玺彩画及苏式彩画等才有了大量的运用。砖石雕刻则吸取了宋以来的手法，比较圆和纯熟，花纹趋向于图案化、程式化，如须弥座和阑干的做法，明代二百余年间很少变化。这种定型化有利于成批建造，加速施工进度，但使建筑形象趋于单调。建筑色彩因运用了琉璃瓦、红墙、汉白玉台基、青绿点金彩画等鲜明色调而产生了强烈对比和极为富丽的效果，这正是宫殿、庙宇等建筑所要求的气氛。
此外，明代的家具也是闻名于世界的。由于明代海外贸易的发展，东南亚地区所产的花梨、紫檀木等不断输入中国。这些热带硬木质地坚实、木纹美观、色泽光润，适于制成各种精致的家具。当时家具产地以苏州最为著名，其制作的家具结构合理、经久耐用，形状秀美简洁，雕饰线脚不多，构件断面细小、多作圆形，榫卯严密坚牢，能与造型和谐统一，油漆能发挥木材本身的纹理和色泽的美丽。直到清代乾隆时广州家具兴起为止，这种明代家具一直是中国家具的代表作。
第二节 水利
明成祖迁都北京，迫切需要南北大运河畅通无阻，增加运输能力，以便从东南地区调运粮食和物资供应北京。为此，诏命工部尚书宋礼主持修浚会通河事宜。宋礼在施工过程中，接受了汶上老人白英的建议，于汶水下游东平戴村筑新坝，拦截汶水流入南旺，然后将十分之四的水南流接徐、邳，十分之六的水北流至临清，从而解决了元代会通河行水不利的难题，以便漕船顺利地在会通河上航行，使南北大运河全线畅通。
明代黄河决口改道频繁，平均约七个月有一次决口，因此，治河任务十分繁重。在治河策略上，明代重北轻南，以保漕为主，形成“北岸筑堤，南岸分流”的格局。
在治河理论上，四任总督河道的潘季驯（1521—1595）继承和发展了“筑堤束水，以水攻沙”的理论。他按地形坡度，因地制宜地筑堤合流，并“借淮之清以刷河之浊”。于是“筑高堰束淮入清口..使二水并流，则海口自浚”1。潘季驯治河的结果是令人满意的。他不但使河道得到刷深，而且改变了海口积沙高仰的形势，为黄河开辟了入海的道路，取得了前所未有的成就。潘季驯的主要水利著作有《河防一览》、《总理河漕奏疏》等。
在水利著作方面，徐贞明（？—1590）的《潞水客谈》颇为有名。此书的中心思想是要以人力控制水旱灾害。为此，他曾在京东地区对地形、土壤、河流、水泉等进行考察，把结果绘制成图。徐贞明认为，不但濒海荒地可以耕治，其他如密云、平谷、三河、蓟州、迁安、卢龙、抚宁、丰润、玉田等地，都有丰富的水源可用于灌溉，以利耕垦。他还认为，“水害未除，正由水利未兴”。水“聚之则害，散之则利；弃之则害，收之则利”。因此他主张兴修水利应从上游入手。他的治水思想强调治理地理环境，并把治水与发展生产密切结合起来，体现了经世致用的观点。
明末，随着西方传教士来华传教的同时，西方水利学开始传入中国。万历三十九年（1611），徐光启和熊三拔（sabbathinusdeursis，1575—1620）合译《泰西水法》。他们的翻译不同于一般人的直译，而是结合中国实际，只选择其中适用的或确实比中国先进的部分翻译。翻译时，一边翻译文字，一边照图制造水工器具，一边试验，然后把制造的经验及试验的结果也写进书中。这样一来，就不仅仅是翻译了，而是融进了徐光启的研究心得。万历四十年（1612）春天，《泰西水法》六卷译成，成为传入中国的第一部西方水利学专著。
1《明史》卷二二三《潘季驯传》。
第三节 纺织
官府纺织业与民间纺织业
明代官府纺织业是规模庞大的手工业部门之一。当时在两京设有内外织染局，“内局以应上供，外局以备公用”1，南京还设有供应机房。其中工部都水清吏司所辖织染所有大使、副使等官员，专门负责织染生产。为了供给皇室贵族的奢侈需求，内府监局也设有相当规模的工场。据记载，内织染局设“掌印太监一员，总理佥书等数十员。掌染造御用及宫内应用缎匹、绢帛之类”，“有外厂，在朝阳门外，浣濯袍服之所；又有蓝靛厂在都城西，亦本局之外署也”1。各地方官府，凡是有条件的，便设有织造机构。据《明会典》、《明史》记载，当时镇江、苏州、松江、徽州、宁国、广德以及浙江、江西、福建、四川、河南、山东等地许多州府都设有织染局。其中以苏州织造局最为著名，杭州织造局次之，内府司礼监有苏杭织造太监一员，专司苏杭织造，派驻苏州。官府纺织业主要生产丝织品，且岁造有定数，“自万历中，频数派造，岁至十五万匹，相沿日久，遂以为常”2，产量是相当可观的。
明代民间纺织业也有很大的发展，一些纺织作坊已具备某种资本主义因素的萌芽。如冯梦龙在《醒世恒言》中写道，江苏吴江（时属苏州府）的盛泽，“镇上居民稠广，土俗淳朴，俱以蚕桑为业。男女勤谨，络纬机杼之声，通宵彻夜。那市上两岸绸丝牙行，约有千百余家。远近村坊织成绸匹，俱到此上市。四方商贾来收买的，蜂攒蚁集，挨挤不开，路途无停足之隙”3，生动地反映了当地民间纺织业的一片兴旺景象。张瀚在《松窗梦语》中说：“余先世亦以机杼起，而今三吴之以机杼致富者尤众。”4他提到其祖父在成化（1465—1478）末，由资本银一锭，“购机一张，织诸色纻币，备极精工。每一下机，人争鬻之，计获利当五之一。积两月，复增一机，后增至二十余。商贾所货者，常满户外，尚不能应。自是家业大饶。后四祖继业，各富至数万金”1。冯梦龙《醒世恒言》中也叙述了一个类似的故事，讲的是明世宗嘉靖年间，吴江县盛泽镇施复夫妇因经营丝织业而发家，“施复是个小户儿，本钱少，织得三四匹，便去上市出脱”。后来渐渐发达，“夫妻依旧省吃俭用，昼夜营运，不上十年，就长有数千余家事”，“开起三四十张1《明史》卷八二《食货志六》。
1刘若愚：《酌中志》卷十六《内府衙门职掌》。
2《明史》卷八二《食货志六》。
3冯梦龙：《醒世恒言》卷十八《施润泽滩阙遇友》。
4张瀚：《松窗梦语》卷四。
1张瀚：《松窗梦语》卷六。
绸机”2。又如万历“癸未甲申间：（1583—1584），临邑邢子愿以御史按江南苏州富民潘璧成之狱”。这个潘璧成的先辈，“起家机房织手，至各守谦者，始大富，至百万”3，这些材料反映出明代一些小商品生产者，从小本经营起家，资本急剧增殖，生产迅速发展的情形。不仅如此，有些机户已较多地使用雇佣劳动者，采用了“机户出资，机工出力”的生产方式4。如《吴江县志》载：“至明熙、宣间，邑民始事机丝，犹往往雇郡人织挽”，成弘以后，“盛泽、黄溪四五十里间，居民尽逐绫绸之利，有力者，雇人织挽，贫者皆自织”。当然，绝大多数机户并没有如此幸运，他们还大都是贫困的小手工业者，是“倚织为命”的贫户。
丝织品的产地及产品1.丝织中心。明代江浙一带苏、杭、嘉、湖地区是闻名全国的丝织业中心，其中尤以苏州为盛。明初朝廷与苏州设有织染局，并且派有坐派、召买等，每年织造丝、纱、罗、纻诸布及帛，“约三万七千四百余端”1。苏州的民营丝织业也非常发达，几乎“家杼轴而户纂组”，据载，“绫罗纱绸出盛泽镇，奔走衣被天下”2。杭州也是“习以工巧、衣被天下”，有些“饶于财者”还雇工十数人，纺织丝绸3，所辖临安盛产绢，“县民织者甚众，今直隶、江西等省皆买之”4。嘉兴“蚕桑织绣之技，衣食海内”5，近镇村坊皆以丝绸为业，如所辖濮院镇“机杼之利，日生万金”6，湖州“隆、万以来，机杼之家，相沿比业，巧变百出”。
在北方，丝织业中心，应首推山西潞安。这里出产的潞绸名闻中外。据顺治《潞安府志》载，潞安“在昔殷盛时，其登机鸣杼者，奚啻数千家”，其织机达九千余张7，且“机杼斗巧，织作纯丽”8。所产潞绸不仅数量多，而且质量上乘，行销全国各省，乃至一些少数民族地区。此外还有一些地区的丝织品也很著名，如四川的蜀锦，广东的粤缎、粤纱，福建福州的绢丝，2冯梦龙：《醒世恒言》卷十八《施润泽滩阙遇友》。
3《神宗实录》卷三六一。
4康熙《吴江县志》卷十七。
1《古今图书集成·考工典》引《苏州府志》。
2康熙《吴江县志》卷十七。
3徐一夔：《始丰稿》卷一。
4乾隆《杭州府志》卷五三引万历《临安县志》。
5嘉庆《嘉兴府志》卷三四引王世贞《檇李往哲列传序》。
6胡琢：《濮镇纪闻》卷首《总叙》。
7顺治《潞安县志》卷一。
8郭子章：《郭青螺先生遗书》卷十六。
漳、泉二州的倭缎，南京的云锦，山东的柞蚕丝绸等。
2.丝织品的品种。明代丝织品的种类齐全，花色繁多。当时不仅纱、绢、绫、罗、绸、缎、锦、绮、绒等各类丝织品应有尽有，而且每类又有许多不同的花色品种。例如罗，苏州有花罗、素罗、刀罗、河西罗、秋罗等，泉州有硬罗、软罗等，其中花罗，仅《天水冰山录》所载就达五十五种1。绸，苏州有线绸、绵绸、丝绸、杜织绸、绫机绸、绉绸、纹绸、春绸、捺绸，嘉兴有素绸、花绸、绫地花绸、轻光王店绸、濮绸，建昌有笼绸、假绸，湖州有水绸、纺丝绸等。纱，湖州有直纱、花纱、夹织纱、包头纱等，泉州有素纱、花纱、金钱纱等。此外如丝绒中新创的双面绒，外观富丽、质地坚牢耐磨的天鹅绒（漳绒），斜纹地起斜纹花的绫，多重组织绚丽精美的锦等，也有许多名目，织造技术更臻完备。但是，唐宋时期曾盛行一时的绮，在明代则因织金锦、彩色锦和印花织物的增多而趋于衰落，文献记载和出土实物都比较少见。
（3）丰富多采的织纹花样。明代丝织品的纹饰花样千姿百态，“五色眩耀，工巧殊过”，其中尤以“妆花”和“织金”最为人们所称道，“妆花”是在地纬之外，另用彩色纬丝在织物上以控梭等方法形成花纹，织法复杂，花纹精美，色泽艳丽，反映了丝织技术的高超水平。除妆花锦缎外，纱、罗、绢、丝绒、丝布、改机、云布都可以用“妆花”织成。早期妆花织品，主要靠手工织造，如内蒙古集宁发现的元代妆花罗，尚可见到手绘的墨迹。明代妆花更为盛行，并逐步推广依次引入彩纬、地纬，用提花机提花的织造方法。“织金”，是在织物上织入金银线，以形成特殊光泽效果的方法。这种方法是由元代“纳失失”发展而来的。明代织物加金已不限于锦，而且出现了金彩绒、织金妆花缎、织金妆花绢、织金妆花罗、织金妆花布等，大大突破了元代的水平，现在可见的实物如绯红地卷云金龙妆花缎、绛地云龙卷浪妆花缎、青地牡丹加金锦、红地牡丹加银锦、杏红地万寿八宝加金缎等1，都极为艳丽精美，令人赞叹。此外如《天水冰山录》也列举了不少妆花和织金品种，明神宗定陵出土的一百六十五卷锦缎和大量袍服衣裳，也都是当时的丝织精品。
棉织品的产地及产品1.棉纺织品的著名产地。明代植棉遍及全国，棉纺织业非常发达，正如宋应星《天工开物》“乃服”卷称：“凡棉布寸土皆有”，“织机十室必有”，棉布逐渐成为平民大众的主要衣着原料。
随着生产力的不断扩大，许多棉纺织手工业中的城市和中心地区逐渐形1《天水冰山录》，《知不足斋丛书》本。
1参见陈维稷主编：《中国纺织科学技术史》（古代部分），彩色图版，科学出版社1984年版。成，其中仍以江南为最。如松江自元代以来，逐步发展成全国棉织中心，其产量、质量均居全国首位。明正德《松江府志》载：松郡“俗务纺织，他技不多”，“家纺、户织，远近通流”，“所出皆切于实用，如绫、布二物，衣被天下，虽苏、杭不及也”。嘉定，“邑之民业，首藉棉布。纺织之勤，比户相属”2，“机声轧轧，子夜不休，贸易惟棉花与布”3。常熟产布，“用之邑者有限”4，大多运销外地。浙江湖州，“商贾从旁郡贩棉花，列肆我土，小民以纺织所成，或纱或布，侵晨入市，易棉以归，仍治而织之，明旦复持以易”5。嘉善（今县府驻魏塘镇）棉纱和棉布生产相当发达，棉纱尤有盛名，当时民谣有“买不尽松江布，收不尽魏塘纱”1的赞语。
南方的福建、湖广、四川、江西等省的棉纺织业也相当发达，如福建惠安出产白细布，“几遍天下”2，泉州“府下七县，俱产棉布”，“多出于山崎地方”3。
北方也有许多产棉区，但棉布起初却绝大部分仰给于江南。徐光启《农政全书》提到，“今北土之吉贝（即棉花）贱而布贵，南方反是。吉贝则泛舟而鬻诸南，布则泛舟而鬻诸北”4，反映了明代北棉南运和南布北贩的情形。实际上，在正德嘉靖以后这种北方依赖南布的情形是有所改变的。特别是由于棉纺织技术的不断推广，北方河北、山东、河南、山西、陕西等省的棉纺织业也逐渐兴盛起来。如关于河北肃宁的棉纺织业，徐光启就指出：“数年来，肃宁一邑所出布匹，足当吾松十分之一矣。初犹莽莽，今之细密，几与吾松之中品埒矣。”5又如山东邹县最初是“民不织而资布于邻”。后来棉纺织业发展起来，不但做到了“邻不来鬻布”，而且还“鬻布于邻”6。登州，“纺织花布，以自衣服，穷乡山陬，无问男妇为之”，“有余布，立兼鬻于乡市。复有市贾贩之城市，庶人、在官及末作、游寓者均需焉”。7此外，西南苗族、瑶族、土家族、侗族、壮族及黎族等少数民族也擅长棉织。如最著名的有诸葛棉，用白色棉纱作经，蓝色棉纱作纬，随机挑织，2万历《嘉定县志》卷六《物产》。
3《古今图书集成·职方典，苏州府部·风俗考》。
4嘉靖《常熟县志》卷四《食货志》。
5雍正《浙江通志》卷一○二《物产》。
1雍正《浙江通志》卷一○二《物产》。
2《惠安县志》卷三七。
3万历《泉州府志》卷三。
4徐光启：《农政全书》卷三五《木棉》。
5徐光启：《农政全书》卷三五《木棉》。
6吕坤：《实政录风宪的》卷六《宪纲十要》。
7《古今图书集成·职方典》引《登州府志》。
自成花样，多产在贵州青特洞等处1。
2.棉纺织品。明代棉纺织品不仅产量大而且品种也是相当多的，宋应星曾评论说：“凡棉布寸土皆有，而织造尚淞江，浆染尚芜湖。”2松江生产的棉织品有标布、扣布、稀布、番布、荣斑布、中机、小布、三梭布、龙墩布、云布、飞花布、浆纱布等。其中“标布”，畅销秦、晋、京边诸路，“富商巨贾操重资而来市者，白银数以万计，多或数十万两，少亦以万计”3。“中机”，较标布稍窄而长，畅销湖广、江西、两广诸路，价格与标布相同。郊西龙墩布“轻细洁白”4，用来做暑袜，很受欢迎，远方多来购买。松江棉布中极细者为飞花布，亦称丁娘子布，也是非常著名的。
除松江外，全国各棉布产地也大多生产一些质量精良的棉布品种。如苏州的药斑布、刮白布、官机布、缣丝布、棋花布、斜纹布5，以及紫花布、鄢陵布、孝感布、咸宁大布等。
麻、毛纺织品在明代，麻、葛、毛等纺织手工业都有一定程度的发展。当时中原与东南各省是麻纺织品的主要产地。如用苎麻织成的夏布，明代多用来做暑衣和帷帐。正德以前，太仓以苎布名于时。苎布，“真色者曰腰机，漂洗者曰漂白，举州名之，岁商贾货入两京、各郡邑以渔利”1。正德以后，太仓棉布生产超过麻布，但苎麻布仍有相当的产量和销路。有些其他麻织品也很著名，如福建莆田盛产青麻布，“商贾转贩他方亦广”2，特别是惠安，“北镇之布行天下”3。广东出产的蕉布与黄麻布，“岭外所重，常以各布相易”4，新会的苎布也“甲于天下”。此外如江西赣州出产的极细的“女儿布”，广东东莞出产的苎麻纱与蚕丝交织的“鱼冻布”等，也都是质量上佳的苎麻织品。大麻在元明时期已基本上不再作为衣着原料，虽然北方一些地区的贫苦农民仍用大麻布做衣服，但其主要是用来制作绳索、麻袋等，并一直沿袭至今。
葛是我国远古先民最早用来制作夏服的材料。但由于葛藤生长缓慢且加1李光璧：《明代手工业的发展》引《魏平府志》卷三下。
2宋应星：《天工开物·乃服》。
3叶梦珠：《阅世编》卷七。
4《古今图书集成·职方典·松江府部·物产考》。
5《古今图书集成·职方典·苏州府部·物产考》。
1弘治《太仓州志》卷一《土产》。
2弘治《兴化府志》卷十二《货殖志》。
3何乔远：《闽书》卷二二八《风俗志》。
4屈大均：《广东新语》卷十五《货语》。
工困难，因而在隋唐时逐渐为麻所取代。尽管如此，宋元以后，我国南方一些地区，特别是一些山区，仍在生产精美的葛布。如在明代广东雷州产雷葛，其中“细滑而坚”的称为“锦囊葛”，“为为绤者，分村而居”5。玉林产山葛布，据载，“粤中多产葛，惟玉林州所产者，知名最久”6。增城出产的“女儿葛”，出自当地特产的葛藤，其纤维“细若毫芒，视若无有”，织物细薄如“蜩蝉之翼”，卷其一端（六尺），可“出入笔管”7。此外如湖北黄陂的葛布也极精致，陶允宜《黄陂葛》诗提到：“楚人种葛不种麻，男采女绩争分拿。皎如白纻轻如纱，进之内宫传相夸”8。
明代毛纺织业主要集中在西北兰州、西安等地。宋应星《天工开物·乃服》提到，当时饲养的羊有蓑衣羊（即蒙古羊，绵羊）和矞芳羊（少数民族语言译音，山羊），前者“自徐淮以北州郡无不繁生，南方唯湖郡饲畜”，“一岁三剪毛”，“剪其毳为毡，为绒片，帽袜遍天下，胥此出焉”，“粗褐（粗毛布）亦间出此羊之身”。山羊，“内毳细软，取织绒褐”，唐代或更早即已自西域传来，“今兰州独盛，故褐之细者皆出兰州，一日兰绒，番语谓之孤古绒，从其初号也”。这种毛绒布质量很好，“此褐织成，揩面如丝帛滑腻”。明代毛织的毡毯，也有不少质料细密，颜色鲜明，图案美丽的品种。除羊毛外，还有驼毛等其他毛类织品，如明代曾设陕西驼羯织造局，屡令陕、甘织造羊绒驼毼1。明神宗定陵还出土一批孔雀毛缂丝织物，另有一件缂丝龙袍，其胸部团龙补子中的龙纹部分，是用孔雀毛绕于蚕丝上织入的，这些织品，精工细作，别具光彩，格外珍贵。此外，一些少数民族地区出产的毛织品，如新疆毛毯、西藏氆氇、贵州水西彝族毡衫等，也都颇负盛名。
纺织工具的改良和织造技术的进步明代在纺织工具及织造技术方面都有所改进和创新。如缫丝工艺中徐光启提出的“连冷盆”法，“一人执爨，以供二釜二盆之水。..二人直釜，专打丝头。二人直盆主缫”2。这种二乘缫车五人共作的方式，不仅可将煮茧和抽丝分开，控制水温，保证丝质，而且可节省薪柴，提高缫丝功效，“五人当六人之功”。《天工开物》所载治丝图，绘有脚踏缫车，为一人用手索绪添绪，用脚踏动踏板，回转丝軖。这种缫车是当时江南通用的缫丝工具，5屈大均：《广东新语》卷十五《货语》。
6张萱：《疑耀》卷一《玉林葛》。
7李调元：《南越笔记》卷五《葛布》。
8姚之骃：《元明事类钞》卷二四《衣冠门》。
1《明孝宗实录》卷六○；《明史》卷八二《食货志》等。
2徐光启：《农政全书》卷三一《蚕桑》；《古今图书集成·食货典·蚕桑部》。比以前的手摇缫车以及二人对缫的川蜀丝车要先进，劳动生产率也较高，“穷日之力，一人可取三十两。若包头丝则只取二十两，以其苗长也”1。关于继缫丝以后进行的调丝、纺纬、整经，浆经等各道工序，其所用机具及操作方法，《天工开物》也都有简明的记述，并附有插图。此外《农政全书》、《便民图纂》等著作，也介绍了一些丝纺织机具，但有些机具的名称和结构，与《天工开物》所记略有不同。
明代最先进的丝织机是“花机”。花机是一种结构复杂的大型提花机，工匠据“花本”可织出多种多样极为复杂的纹饰图案。《天工开物》相当详尽的记载了花机的结构与特点（参见本书“机械”一节引文）。其中有些部件的设计是很巧妙的，如“机架中部的叠助木，其打纬力是切向分力，且能调节力的大小，这样可使一机多用，以扩大织物的品种范围。花机在苏州、杭州等地的丝织业中已得到广泛使用，主要用来生产各种高级丝织品。
花机又称大机，另外还有一种小机，称为腰机。《天工开物·乃服》载，“凡织杭西、罗地等绢，轻素等绸，银条、巾帽等纱，不必用花机，只用小机。织匠以熟皮一方置坐下，其力全在腰尻之上，故名腰机。弘治年间，福建织工林洪创制一种新型织缎机，称为“改机”。“改机故用五层”，林洪“谓吴中多重锦，闽织不逮。遂改段机为四层，故名改机”1，这是对福州织缎机的重要改进，简化了织机结构，提高了生产效率和产品质量。此外，明代对普通织机也有重要改进，如徐光启曾引用晋傅玄的话：“旧机五十综者五十蹑，六十综者六十蹑。马生者（指马钩），天下之名巧也，患其遗日丧巧，乃易以十二蹑”，而后则指出：“今红女织缯，惟用二蹑，又为简要。”2显然，徐光启所指的织机，更为操作简便，灵巧实用。
明代棉纺织技术和生产工具也有明显的进步。如用来除去棉籽的木棉搅车（即轧花机），轧花效率提高了三四倍。《农政全书》提到：“今之搅车，以一人当三人矣。所见句容式，一人可当四人；太仓式，两人可当八人。”3轧花机，称“赶车”。这种赶车是一人右手转动曲柄，右足踏动踏板，左手喂添棉花，使用方法和工作情形与搅车大致相同。又如木棉弹弓，据《农政全书》记载是“以木为弓，蜡丝为弦”，较元代竹弓绳弦更加适用。纺车，明代通常是三继纱锭，“凡织工能者，一手握三管，纺于铤上”4。《物理小识》载：“（纺纱）有纺双缕者，有一手勾三线者，松江，徽、池、合州，九江皆能之”。《农政全书》还提到：“纺车容三维，今吴下犹用之。间有容四繀者，江西乐安至容五繀。”说明在个别棉纺织业比较发达的地区，还1宋应星：《天工开物·乃服》。
1万历《福州府志》卷三七《食货志》。
2徐光启：《农政全书》卷三四《蚕桑》。
3宋应星：《天工开物·乃服》。
4宋应星：《天工开物·乃服》。
使用了四繀、五繀纺车。这种多继脚踏纺车的出现反映了纺纱技能和生产效率的提高。但一只手的指间仅有四处，如何放置五根棉线则是个问题，所以徐光启也提出疑问，“更不知五繀向一手间如何安置也”5。
兴盛发达的印染业明代染料作物的种植和染整工艺技术都有所发展。例如，宋应星指出：“凡蓝五种（指茶蓝、蓼蓝、马蓝、吴蓝、苋蓝），皆可为淀”1，并对蓝草的种植、造靛和染色工艺作了较全面的阐述。当时蓝草的种植很广，产量多且质量上乘者首推福建，如文献记载，“近来出产，闯入种山皆茶蓝，其数倍于诸蓝。山中结箬篓，输入舟航”2，“利市四方，谓之福建青”3，“福建而南，蓝甲天下”4。其次如江西赣州，“种蓝作靛，西北大贾岁一至，泛舟而下，州人颇食其利”5，安徽太平府产青靛，“圃人习以为业，贩者多收之”6，浙江归安“北乡负廓东出蔬靛”7。此外，洪武时，还“置蓝靛所于仪真、六合，种青蓝以供染事”8，专门设立了官办的染色原料供应基地。其他如红色、黄色、绿色、黑色等植物染料，就印染工艺而言，也都有了不同程度的提高，而有些品种如染绿的荩草则因新品种的出现而逐渐被淘汰。
明代练染业的中心为芜湖和京口，“浆染尚芜湖”9，“红不逮京口，闽人货丝者，往往染翠红而归织之”10。松江练染业也极盛，“前明数百家布号，皆在松江，枫泾、洙泾乐业，而染家、踹房、商贾悉从之”1。松江是棉织业非常发达的城市，因此专为染坊染好的棉布进一步整理加工的踹坊也很多。
踹坊用大型踹石踹布砑光，“下置磨光石版为录，取五色布卷木轴上，上压大石如凹字形者，重可千斤，一人足踏其两端，往来施转运之，则布质5徐光启：《农政全书》卷三五《木棉》。
1宋应星：《天工开物·彰施》。
2宋应星：《天工开物·彰施》。
3《闽大纪》卷一一。
4天启《赣州府志》卷三。
5天启《赣州府志》卷三。
6《古今图书集成·职方典·太平府部》。
7《湖州府志》卷二九。
8《明史》卷八二《食货志六》。
9宋应星：《天工开物·乃服》。
10王世懋：《闽部疏》。
1顾公燮：《消夏闲论摘抄》卷中。
紧薄而有光”2。苏州机房林立，练染绸缎的染房亦不在少数。
据《天工开物·彰施》“诸色质料”篇记载，当时已能染制的颜色，共有二十六种，其中有大红，莲红、桃红、银红、木红、紫色，赭黄、鹅黄、金黄、茶褐、大红官绿、豆绿、油绿、天青、葡萄青、蛋青、翠蓝、天蓝、玄色、月白、草白、象牙色、藕褐、包头青、毛青等，《天水冰山录》所记的颜色则有三十四种，而到了清代已可配得七百零四色3。如此丰富的色谱，当然不难在纺织领域营造出一个色彩缤纷的世界。
2褚华：《木棉谱》。
3陈维稷主编：《中国纺织科学技术史》（古代部分），科学出版社1984年版，第251页。
第四节 采矿探矿知识
关于银矿苗，宋应星的说法是：“凡土内银苗，或有黄色碎石，或土隙石缝有乱丝形状，此即去矿不远矣。”4关于煤的勘探，宋应星说：“凡煤经历久者，从土面能辨有无之色。”
1在《庚辛玉册》中，还记载了根据地表植物找矿的事例，书中写道：“透山根，似蔓菁而紫，含金气；石杨柳含银气；马齿苋含汞气；艾、蒿、粟、麦含铅、锡之气；酸菜、三叶酸含铜气。”2坑采技术关于银矿的开采，明人陆容记载：“矿匠采矿，如虫蠹木，或深数丈，或数十丈，或数百丈，随其浅深，断绝方止。旧取矿，携尖铁及铁锤竭力击之，凡数十下仅得一片。今不用锤尖，惟烧爆得矿。”3同一书中，讲铜的开采方法与银的开采方法稍有不同。“采铜法，先用大片柴，不计段数，装叠有矿之地，发火烧一夜，令矿脉柔脆。次日火气稍歇，作匠方可入身，动锤尖采打。凡一人一日之力，可得矿二十斤，或二十四五斤。”
云南保山玛瑙山开采玛瑙的旧矿井巷道“高四五尺，阔三尺，以巨木为桥圈支架于下，若桥梁之巩，间尺余辄支架之。其入甚深，有木朽而石压者，上透为明洞”4。这反映了明代巷道支护的情况。
关于煤的开采，《天工开物》写道：“掘挖深至五丈许，方始见煤。初见煤端时，毒气灼人。有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒烟从竹中透出，人从其下施钁拾取者，或一井而下，炭纵横广有，则随其左右阔取。其上支板，以防压崩。”1这里讲的排除井下毒气的方法比宋代孔平仲记载的躲避法有了很大的进步，由被动躲避进步到主动排除。排除的方法就地取材，简单易行。
4《天工开物》卷十四。
1《天工开物》卷十一。
2见《本草纲目》卷九。
3陆容：《菽园杂记》卷十四。
4《徐霞客游记》卷十八。
1《天工开物》卷十一。
井采技术明万历年间（1573—1620），四川射洪县人马骥写了一篇《盐井图说》，详细叙述了盐井开凿技术2。马骥的记载比宋人的记载详细很多。按施工顺序大致有以下几项技术内容：（1）勘察井位；（2）开井口和准备钻凿工具；（3）竖井架，凿大窍；（4）清孔及竹筒桶的用法；（5）下套管；（6）凿小窍；（7）测量井水含盐度；（8）树立提卤井架；（9）吸卤及其机械装置；（10）处理井场事故。从马骥的记载中，读者不难看出，明代盐井钻凿技术在宋代卓筒井的基础上又有较大进步3。此外，在《天工开物》中，也有井采技术的记载4，但不如马骥记载的详细。
2原著已佚，《蜀中广记》卷六六及《天下郡国利病书》“蜀中方物纪”有引文。3彭久松、李芝：《〈盐井赋〉初探》，《文物》1977年1期。
4《天工开物》卷五。
第五节 冶金矿冶业的发展
明前期矿冶业的生产规模和产量都有较大增长。如明初铁年冶收量达到九百多万公斤，洪武二十八年（1395）内府存铁达一千五百多万公斤，于是放宽限制，允许民营，税率降到十五取一。宣德年间（1426—1435）重申原由民营的坑冶“听民采取，不许禁约”1。明初朱元璋对那些驱使丁户从事采冶之类劳民损民的建议，还常加训斥与惩处，以缓和官府与百姓的矛盾。这些做法在一定程度上促进了明前期矿冶业的发展。当时，湖北大冶为最重要的铁产地，湖广课铁占全国的三分之一强。广东佛山在明中叶已成为重要冶铁中心。有色金属产地集中于岭南和西南地区。铜产自四川、云南、贵州。锡产自广西贺县、南丹，湖南衡阳、零陵和云南楚雄等地。汞多产自云南。云南所产白银流遍全国，如《天工开物》所说：“合八省所生，不敌云南之半。”这些也反映了矿冶业重心南移的史实。
明代中叶，官府设冶纳课，大肆搜括，引起民众强烈反抗。正统九年（1444），福建、浙江银课比洪武年间增加十倍，邓茂七、叶宗留相继起事。成化九年（1473），云南巡按御史胡经奏称，楚雄等地卫军全部充任矿夫，因“煎办不足，或典妻鬻子，赔补其数，甚至流徙逃生，啸聚为盗”。面对这种严重局面，明皇朝不但不采取改善措施，反而变本加厉地加强镇压和搜括。弘治十三年规定，“聚众至三十人以上，分矿至三十斤以上者，俱不问初犯再犯，问发边卫充军”。万历年间（1573—1620）派宦官到各地摊派勒索，十年间得银三百万两，迫使反矿税的斗争此伏彼起，遍及全国。《明史·食货志》谈及矿政积弊时说：“识者以为明亡盖兆于此”，是有一定道理的1。钢铁冶炼技术明代，炼铁竖炉及其熔炼技术有进一步发展。据朱国桢《涌幢小品》和孙承泽《春明梦余录》记载，遵化铁冶“铁炉深一丈二尺，广前二尺五寸，后二尺七寸，左右各一尺六寸，前辟数丈为出铁之所，俱石砌，以简千石为门，牛头石为心，黑沙为本，石子为佐，时时施下，用炭火，置二鞴扇之，得铁日可四次。妙在石子产于水门口，色间红白，略似桃花，大者如斛，小者如拳，捣而碎之，以投于炎，则化而为水。石心若燥，沙不能下，以此投之，则其沙始销成铁。”这里所说的色如桃花的石子应即莹石，用作熔剂可1《明史》卷八二《食货志》。
1参见《明史·食货志》和白寿彝：《明代矿业的发展》，《历史研究》1963年第2期。降低熔点，使炉况顺行，是炼铁技术的重要进展，文献记载以此为最早。炼铁所用鼓风器多为双动作的活塞式木风箱。由于箱体结构和活门的巧妙设置，使得正、逆行程都能送风，为炼炉提供连续风流。四人拉拽的大型木风箱，风压可达三百毫米汞柱，在当时世界上是一种先进的鼓风设备。有些铁场还使用了机车，如屈大均《广东新语》记载，广州铁场装填矿料“率以机车从山上飞掷以入炉”，节省了劳力，提高了工效。
焦炭至迟于明代已用于炼铁。方以智《物理小识》说：“煤则各处产之，奥者烧焙而闭之成石，再凿而入炉曰礁，可五日不绝灭，煎矿煮石，殊为省力。”李诩《戒庵老人漫笔》说北京地区“炼焦炭，备冶铸之用”。按木炭所含灰分只0.5—2.5％，磷分0.01—0.017％，硫甚少，可不计，并且气孔度大，料柱透气性好，利于熔炼操作。但由于其强度低，炉高不能超高十米，限制了高炉的发展。煤的杂质多，炼铁时须加大造渣量，兼以热稳定性差，易使炉况不顺，所得生铁含硫量高，质较次。焦炭在制备时经过蒸馏，除去大部分挥发物，强度大，发热量高，为竖炉炼铁的理想燃料。英国于公元1709年由阿拉伯罕·达比创用焦炭炼铁，其后竖炉高度迅速超过十米以上。所以，明代发明炼焦并用于炼铁生产，是有重要意义的。
隋唐以后，炒铁是从生铁制备熟铁的几乎是惟一的方法，因而在制钢术中具有极重要的地位。明代的炒铁炉有地炉、反射炉和生熟炼铁炉三种。与简陋的地炉相比较，反射式炒铁炉较为先进。它的燃烧室与熔池分设，以减少灰分与杂质的混入，可用煤作燃料。
生熟炼铁炉见于《天工开物·五金》篇：“若造熟铁则生铁流出时，相连数尺内低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执持柳木棍排立墙上，先以污潮泥晒干，舂筛细罗如面，一人疾手撒■，众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次，烧折二三寸，再用，则又更之。炒过稍冷之时，或有就塘内斩划成方块者，或有提出挥椎打圆后货者。”这种将炼铁炉和炒铁炉串联使用，以提高生产效率，减少能耗的做法，在工艺思想上是很先进的。方以智《物理小识》卷七于此有相似记载：“凡铁炉用盐和泥造成。出炉未炒为生铁，既炒则熟，生熟相炼则钢。尤溪毛铁，生也。豆腐铁，熟也。熔流时又作方塘留之，洒干泥灰而持柳棍疾搅，则熟矣。”这种搅炼制熟铁的工艺，于近代仍在四川、云南等地使用。
灌钢在各种传统制钢术中最为重要。唐顺之《武编》说：“熟钢无出处，以生铁合熟铁炼成，或以熟铁片夹广铁锅，涂泥入火而团之，或以生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁置熟铁上，擦而入之。”这里所说的前一种方法，与宋代沈括《梦溪笔谈》所述相似，但把屈盘的熟铁改为铁片，可增加生、熟铁的接触面积，有利于造渣和碳分的扩散与匀化，此法又见于《天工开物》和《物理小识》。后一种方法亦即清代至近代仍盛行于江苏、安徽、湖北、湖南、四川、福建等地的“抹钢”和“苏钢”。有学者曾于四十年代在重庆作实地考察，认为通过生铁液滴对料铁的渗淋，有助于造渣和使铁净化，与现代白林炼钢法的原理相近1。
金属锌的冶炼和黄铜的应用锌的古称为倭铅。它的冶炼工艺在古代文献中仅见于《天工开物·五金》篇。原文称：“凡‘倭铅’古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石（碳酸锌znco3）熬炼而成，繁产山西太行山一带，而荆衡为次之。每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红。罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出，每十耗去其二，即倭铅也。”
按锌的沸点仅907c，而氧化锌的还原温度为904c，二者非常接近，因此必须用冷凝装置予以回收，才能得到单质锌。这是炼锌的困难所在，也是《天工开物》所未详明的。根据近年一些学者的实地考察，得知贵州赫章传统炼锌工艺所用锌铅矿，其主要矿物组成为菱锌矿（znco3），间有异极矿（h2znsio5）和硫酸锌矿（znso4）等，蒸馏罐用耐火泥加熟料制成、上部特做出回收锌蒸汽的斗壳。长方形的坩埚炉内一次可放蒸馏罐一百二十个。罐内盛以碎矿和煤。放入炉内后，点火，锌矿石在高温下被还原，凝集于斗壳底部。所得锌块纯度约为97—98.7％，生产周期约一昼夜。
印度的炼锌技术早于中国。它的蒸馏罐为倒置，罐颈细长，穿过隔板下伸而起到冷凝器的作用，使锌凝集于下方的容器中。据此可知，印度的传统炼锌术是采用下冷凝式，中国则使用上冷凝式，其技术渊源不同，属于两种工艺体系，有可能是各自独立发明的。锌在十六世纪传入欧洲。据埃契森称，1745年有一批锌锭从广州运往瑞典，货船沉没于哥德堡港。1842年左右，部分锭材被打捞出来，证实其为纯度98.99的锌锭。英国于1738年用下冷凝式炼锌，可能是受到印度炼锌术的影响。但中国锌锭的长期出口，无疑也对欧洲炼锌业的兴起产生着推动作用。
黄铜是铜和锌的合金。明自嘉靖时开始大量铸钱，《明会典》载：“嘉靖中则例，通宝钱六百万文合用二火黄铜四万七千二百七十二斤”，“嘉靖三十二年，铸洪武至正德九号钱，每号百万锭，每锭五千文；嘉靖钱千万锭，每锭五千文”。可见黄铜用量之大。先前多用炉甘石点化红铜得到黄铜。如清初顾祖禹《读史方舆纪要》载：“宁州水角甸山，在州东百三十里，地名备录村，产芦（炉）甘石，旧封闭。嘉靖中，开局铸钱，取以入铜，自是复启。”但这种方法存在一些问题。如《天工开物·五金》载：“后人因炉甘石烟洪飞损，改用倭铅。每红铜六斤，入倭铅四斤，先后入罐熔化。冷定取出，即成黄铜，唯人打造。”又载：“凡铸器，低者红铜、倭铅均平分两，1周志宏：《中国早期钢铁冶炼技术上创造的成就》，《科学通报》1965年第2期。甚至铅六铜四；高者名三火黄铜、四火熟铜，则铜七而铅三也。”有学者据明嘉靖年间成书的《三元大丹秘苑真旨》所述福建出产“白气倭铅”，河南出产“青气倭铅”，山西出产“黄气倭铅”，认为《宣德鼎彝语》所载“倭源白水铅”和“倭源黑水铅”为中国自产的金属锌1。还有人对明代钱币作了测试，发现天启后的钱币含镉量有明显增大，认为系蒸馏法炼锌所致，据此可将中国以单质锌配制黄铜用以铸钱的时间定在天启元年（1621）2。当然这还需要进一步寻找证据，但由此可见，铜锌合金的配制与使用逐渐进入成熟阶段，且广泛用于钱币和各种器件的铸造与锻制。这在冶金史上是具有重要意义的。
大型金属铸件1.兰州铁柱。明洪武五年到九年（1372—1376）造。供黄河浮桥缚系铁缆之用，南北岸各立两根。现存两根柱长6.3米，直径0.6米，重约14吨。2.永乐大钟。铸于明永乐十八年（1420）前后，现存北京大钟寺。高近7米，口径33米，重约46吨。钟体内外铸有经文22万余字。大钟合金成份为：铜80.54％、锡16.4％、铝1.12％，钟体铸型由七段铸范和泥芯组成，蒲牢先铸，于浇铸钟体时铸接成一件，浇注用槽注法1。
3.武当山金殿。位于武当山主峰天柱峰巅，建于明永乐十四年（1416），为现存最大的铜建筑物。重檐庑，殿式仿木结构，高5.5米，宽5.8米，进深42米，全部用铜构件由榫卯装配而成。
除正面门扇外，构件表面均鎏金。类似的铜建筑物有北京万寿山铜殿、五台山铜殿、昆明铜殿等。
这些大型金属铸件，在铸造技术和生产规模方面，都可说是领先于世界的。
1赵匡华：《中国历代“黄铜”考释》，《自然科学史研究》1987年第4期。2周卫荣：《中国古代使用单质锌黄铜的实验证据》，《自然科学史研究》1994年第1期。1朱彝尊：《日下旧闻考》；吴长元：《宸垣识余》；夏明明：《明永乐大钟》，《北京考古与文物》1982年。
第六节 机械
明代前期，我国机械工程技术依然保持着较高的水平，这集中地反映于宋应星所撰《天工开物》中有《乃粒》、《粹精》、《甘嗜》、《膏液》、《乃服》、《冶铸》、《锤锻》、《舟车》、《佳兵》诸篇有关各类机械、机械制造工艺的记述中。诸如以性能良好，功效卓越著称的连机水碓和活塞式风箱；失蜡铸造、锻焊、生铁淋口、渗碳热处理等先进而实用的技艺，都在中国古代机械发明史上占有重要的地位。又如造糖车（即双辊式压榨机）和利用尖劈原理工作的油榨，以其构造简单、效率较高且坚牢可靠，直至近代仍广为使用。
《天工开物》所载纺织机械中的缫车和赶车（双辊式脱棉机械）也都很有特色，在促进纺织业发展中起着重要作用。特别是其中的提花机为古文献中最具体完整的记载，原文称：“凡花机通身度长一丈六尺，隆起花楼，中托衢盘，下垂衢脚。..提花小厮坐花楼架木上。机末以的杠卷丝，中用叠肋木两枝，直穿二木，约四尺长，其尖插于筘两头。”著名的云锦、蜀锦都是用这类花机织成的。在提花技术中，结花本尤为复杂，起着关键的作用。通过结花本，使成千上万根经线，按设计图案的要求，有规则地交互上下提综，几十种结线有序地横穿排列，从而构成一整套花纹记忆装置。结好花本，上机起织，织工和挽花工相互配合，就能织出合乎设计要求的复杂图案与纹饰。这在技术思想上是非常卓越的，其进一步发展便是其后出现的打孔操作以及现代的程序控制。
明初詹希元所创五轮沙漏，见于《明史·天文志》：“［詹希元］以水漏至严寒水冻辄不能行，故以沙代水。然沙行太疾，未协天运，乃以斗轮之外复加四轮，轮皆三十六齿。”在宋濂《宋学士文集·五轮沙漏铭》一文中，对沙漏的形制、轮系的配制有更详细的记载。《明史·天文志》又载：“厥后周述学病其窍太小而沙易堙，乃更制为六轮。其五轮悉三十齿，而微裕其窍，运行始与晷协。”周述学对五轮沙漏做了改进。以沙代替水作为传递运动的介质，这一构思颇为巧妙，而其齿轮系的结构方式也已和其后的西洋时钟轮系相近似。
明代中叶以后，随着近代科学技术在西方的兴起，以达·芬奇（leonardodavinci，1452—1519）等人为代表，在机械设计及工程应用等方面，已明显突破传统从而使中国传统机械工程技术相形见绌。在此期间，一些有识之士开始向西方的先进科学技术学习。在机械工程方面，徐光启于万历四十年（1612）与传教士熊三拔（s.deursis）合译《泰西水法》一书，介绍西洋水利工程作法与各种水利机械，可称开风气之先。而成就最卓著的允推王徵。他在天启六年（1626）进京，与邓玉函（johannterrenz），汤若望（j.a.s.vonbell）等传教士交游。在西方输入的自鸣钟等机械装置的影响下，王徵曾创制虹吸、轮壶、代耕器、自转磨等机械。其中，轮壶是以重力为动力的计时器，所设“十字微机”这一构件相当于现代钟表中的擒纵器，可使齿轮运转速度变慢和防止倒转。他还设计了自动启闭的闸门和十矢连弩等，载于自撰的《新制诸器图说》一书中。由邓玉函口授，王徵笔译并绘图的三卷本《远西奇器图说》于天启十年（1627）刊印。此书首次系统介绍了该时期西方的先进机械工程技术知识，包括曲柄连杆、链轮、齿轮系、蜗轮蜗杆、飞轮等机构，以及人力、畜力、风力、重力的应用等。但由于当时中国的社会情况和时势变迁，除时钟外，该时期传入的西方机械及有关工程技术并未引起重视，更乏人继续予以介绍、引进及传播。
此外，汤若望为明末徐光启主持修历工作时的重要成员，曾主持制作浑仪、天球仪等天文仪器。崇祯九年（1636），他奉旨设厂铸炮，铸成大炮二十门，可发射重四十磅的炮弹。这些，对该时期机械工程技术的发展也起到一定的作用。
第七节 交通运输造船与航海
1.造船业的发展。
明代前期，造船业有了很大的发展，船舶制造技术也达到历史上的最高水平。当时南京、江苏、浙江、江西、湖北、广东、福建等地都设有官营大型船厂，此外各地也有不少小型的民营船场。所造船舶种类繁多，如有用于远洋航行的大海船，近海运粮的遮洋船、海鳅船，漕运用的漕船，各种类型的战船，以及适合于不同用途或适航于各江河湖海的巡船，快船，江汉课船，三吴浪船，东浙西安船，福建清流船、梢篷船，四川八橹船，黄河满篷梢船，广东黑楼船、盐船，黄河摆子船等1。所造船舶数量也很大，如永乐十二年（1414）凿成会通河后，漕船成为南粮北运的主要运输工具，每年运送漕粮达三四百万担，运船之数达三千艘，后又陆续增至万艘，天顺以后，“定船万一千七百七十”2，可见所用漕船数量之多，而且这些船只按规定还要“三年小修，六年大修，十年更造”3。这种情况明显地反映出明代所拥有的造船能力和造船业的发达。
明代造船就船型而言主要有沙船、福船和广船。南京和江苏太仓等地船厂主要是造方头方艄平底多桅篷的沙船。沙船最早出现于唐代，后不断有所改进。这种船“底平篷高，顺风直行，逆风戗走”1，安全、平稳、快捷，顺风逆风均能行驶，且装置有披水板（腰舵）、梗水木和太平篮等，稳定性和适航性都很好，是一种性能优良的船型，不仅用作漕船、战船，而且也常作远洋航行的海船。福建所造福船，底尖上阔，首昂尾高，船体有上下四层，最上层两侧有护板，可凭以战，矢石火器皆俯发。这种船吃水深，转向灵活，乘风破浪速度快，适于在狭窄或多礁石的航道中航行，是一种性能良好的战船。广东所造广船，头尖体长，梁拱较小，两旁搭架摇橹风篷俱与福船不同。但其吃水较深，结构坚固，有较好的续航能力，也是我国古代南海航线上的一种重要船型。此外，明代也有人试图建造新型船舶，如唐顺之曾议造定波船，这种船底似沙船可涉浅水，面似福船便于攻防，卢崇俊造静江龙舡，则是一种有八轮的车船。
明代造船已经有一套成熟的工艺流程。如当时规模最大的南京龙江船厂，占地广阔，有巨大的船坞，船造成后，可直接在长江下水。厂内分工细致明确，除主要的船体制造场所外，还附设有艌、铁、篷、索、缆、细木、1沈■：《南船记》；宋应星：《天工开物》卷九《舟车》。
2《明史》卷七九《食货志三》。
3《明史》卷七九《食货志三》。
1何汝宾：《兵录》。
油漆等八九个作坊2。沈■《南船记》相当详尽地记述了各类船舶的构件及器具的名称、尺寸、工料定额和修造规定等，并附有船图。这部著作，“图之形像以便效法，析之度数以便量材，条之因革以便考信，别之章程以便计功”3，是关于中国古代造船技术的一部难得的重要文献。宋应星《天工开物·舟车》对漕船、海船等的形制和造法也有较详细的描述。南京宝船厂承造的郑和下西洋所乘宝船，则可作为明代造船技术成就的突出代表。
2.郑和宝船。
自永乐三年（1405）至宣德八年（1433）二十八年间，明廷曾命三保太监郑和率领船队先后七次出使西洋。西洋，在南宋至明末清初泛指南海以西（约东经110°以西）海域及沿海地区，大致为现在的南洋群岛和印度洋一带。郑和率领船队泛越南海，横渡印度洋，远达非洲东海岸，遍访东南亚、南亚、阿拉伯、东非和北非“凡三十余国”1，“涉沧溟十万余里”2。这是中国航海史和世界航海史上的空前壮举，是中国对外关系史上的重大事件，同时也充分显示了中国古代造船技术和航海技术的先进水平。关于郑和其人其事，本卷下册别有传。
据《明史》、《太仓州志》等现有文献记载，郑和第一次下西洋的船队规模是最大的，计有各类人员两万七千八百余人，分乘宝船及各种辅助船只共二百零八艘。其中大型海船称为宝船，有六十二艘。
郑和宝船的船型与结构，因有关资料曾被毁弃，迄今尚难确定，多认为应是方头平底的大型沙船，船体庞大，帆多桅多，大者长四十四丈（约合150.5米），宽十八丈（约合61.6米）3，张十二帆4，“体势巍然，巨无与敌”5，甚至篷帆锚舵也“非二三百人莫能举动”6。1957年在南京下关宝船厂旧址曾出土一件木制巨型舵杆，长达11.07米，现藏中国历史博物馆。舵杆如此之巨，宝船的规模也就可想而知了。有学者根据对宝船长宽比例及适航性能的分析，认为文献所载“广十八丈”为“广于八丈”之误，但正史、家乘均有大致相同的记载，所以究竟何者为是，尚有待更深入的研究。建造这样大型的船只，要有相应的船坞，还要采取一些特殊的技术措施，如龙骨加长，龙骨接头比一般规定要高，需要设法使接头避开桅位，以保证船体主体结构的安全；两侧的大■也要相应增多，以增加纵向强度；用坚牢可靠的水密隔2《龙江船厂志》。
3沈■：《南船记》。
1《明史》卷三○四《郑和传》。
2宣德六年（1431）郑和在福建长乐南山寺所立《天妃之神灵应记》碑。3《明史·郑和传》载“造大舶，修四十四丈、广十八丈者六十二”。
4费信：《星槎胜览》。
5巩珍：《西洋番国志》。
6巩珍：《西洋番国志》。
舱，以提高船体的抗沉性能等。郑和宝船是明代造船能力和先进技术水平的重要标志。
3.郑和航海图。
我国航海技术，在明初仍保持着世界先进水平。郑和远航的成功，不仅与先进的造船技术有关，而且与当时先进的航海技术也是分不开的。先进技术包括导航工具、掌握航向和有效利用风力的技术手段，以及准确的针路记载和海图绘制等等。
罗盘是海上航行最重要的仪器。郑和下西洋时，宝船上设有专门放置罗盘的针房，选派最有航海经验的人为大长，根据罗盘、针路和海图掌握航向。同时还派有专人负责用牵星板观测北极星、华盖星或其他方位星，以确定船舶夜间航行时所在的地理纬度。此外，还有简便易行的计算航速和航程的计程法，测量海水深度的测深器等。如当时在航海上把一昼夜分为十更，多用燃香以计量时间。已知船舶长度，再把木片从船头投入海中，测量木片到达航尾所用的时间，前者除以后者即可求得航速，航速再乘以航行时间即可求知航程。据研究，当时船的航行速度，一般是一更六十里。测深器则是用长绳系结铁器以测水深兼以了解海底情形的器具。
明代茅元仪《武备志》卷二四○所收郑和下西洋绘制的航海地图，名为“自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图”，现通称“郑和航海图”，是世界上极负盛名的中国古代航海图。郑和航海图有四十面，二十图，可合为一长卷。图上绘有航途沿岸国度、地形、山脉和特殊标志以及所经岛屿、礁石、浅滩等，尤其是比较详细地注明针位、牵星记录、水深和航路，如其所标针路记有开船地点、航向、航程和停泊处所等。由此可见郑和航海图的内容是相当丰富和完备的，并且具有很高的实用价值，它在东西交通史和航海史上占有非常重要的地位。
陆上交通运输工具宋应星在《天工开物》卷九《舟车》中指出：“四海之内，南资舟而北资车，梯航万国，能使帝京元气充然。”就是说，在国内，南方用船而北方用车，人们凭借车船，翻山越海，贸易往来，才使得京都繁荣起来。各种形制和用途的车辆一直是中国古代最主要的和应用最广泛的陆上交通运输工具。据《天工开物》所载，明代有双轮和四轮骡车，其中四轮大车，可载重五十石，骡马多达十二挂，少的也有八挂，双轮骡车则和近代北方通用的大车大致相同。此外还有装运粮草的牛车，盛行于山西，用牛拉的轿车，盛行于河南。独轮车，又称手推车、二把手、羊角车及江州车子等，据传为诸葛亮木牛流马的遗制。有的独轮车上部为平面，有的则装有立架。明代北方的独辕车，人推其后，驴曳其前，可载货四五石，亦可乘人，南方独轮推车则仅由人推，可载货两石。明代车辆种类很多，难以枚举，所以，《天工开物》仅对其作了简略的介绍。
晚明时期的王徵，是一位对中国和西方机械都很有兴趣的学者。
他不仅研究过木牛流马，而且在《新制诸器图说》中提到他还曾研制一种“自行车”，并制成“能自行三丈”的小样。“自行车”是利用所载货物重力，通过齿轮系，驱动车轮旋转。他推测“若作大者，可行三里”。这种“自行车”，在机构上是说得通的，但需要不断提升作为动力源的重物，因此实际上恐怕难以应用，而其创意则无疑是很新颖的。
第八节 兵器
明代是兵器制造技术大发展的时期。明朝统治者非常重视兵器，特别是火器的生产、研制和应用，并用以装备军队。如明成祖创建的神机营，与当时五军营、三千营合称京军三大营，内卫京师，外备征战，就是一支完全用火枪火炮装备起来的机动部队。
明代的火器，不仅种类繁多1，质量也不断提高。其中尤以管形火器发展很快，如由简单的火铳发展到各种类型的火枪和巨炮，由单管单发发展到多管连发，还创制或改进了较先进的枪炮瞄准装置和击发装置等。管形火器取得发展后，逐渐取代了一部分传统的抛石机和弓弩，使冷兵器和火器在军队装备中的比例开始发生带有根本性的变化。另一方面，由于当时火器的结构和性能还不完善，制造能力也很有限，不足以完全取代冷兵器，因此明代的冷兵器也有所进展，出现了一些新的创造发明。
明初的管形火器，通常称做枪、铳、炮，爆炸性火器也常常称做炮，在名称上并没有严格的区分。有些大型火炮，还尊称将军，如大将军、二将军、夺门将军等。管形火器一般由铁或铜铸成圆筒形，口径较大，身管较短，火药由炮口装填，用火绳发火，发射石弹、铅弹和箭等。这时的火器还存在很多缺点，如装填及发射缓慢费时，且射程不远；体形笨重，不便于机动作战；没有刺刀之类的装置，火器手缺少近战和自卫能力；没有瞄准装置，命中率很低等。为了克服这些缺点，明中叶以后，一些火器研制家曾对这类火器做过许多改进。如英宗正统十四年（1449）造两头铳，可旋转连放，后来又创制出夹把铳、二眼铳至十眼铳等多管或多节铳。这类新型火铳可以单放、齐放或连放，部分地解决了装填及射击速度慢的问题。代宗景泰元年（1450），根据辽东戍军的建议，曾将手把铳的木柄，增长为七尺，并安上矛头，这样在手铳施放后可用以与敌进行格斗。后来还制有子母铳、剑枪、铳棍等。这种使火器和冷兵器相结合的设计，加强了士兵在短兵相搏时的主动性和自卫手段。嘉靖二十五年（1546）曾制造一种百出先锋炮，上面有锐锋，如戈形，长六寸，亦可像冷兵器的铁枪一样使用。上面提到的手把铳、子母铳、百出先锋炮等，可说是近代安装制式枪刺的先声。为了减轻重量，以利于野战，景泰四年（1453）曾将永乐时造的三十四斤大铳，改为重八斤的小铳，嘉靖时又造出一种千里铳，平时悬挂于腰间，遇敌举手可放，更为轻便。另外，明中叶以后，部分火炮的炮弹，已由实心弹改进为爆炸弹，《武备志》所载八面旋风吐雾轰雷炮、飞濛炮、龙云霹雳猛火炮、毒雾神烟炮等，都是发射爆炸弹，以炮弹的碎片或喷出的毒火、毒烟杀伤敌人，大大提高了火炮的威力。
1《明史》卷九二《兵志四》载：“明置兵仗、军器二局，分造火器”，造有将军炮、神机炮、佛郎机炮、手把铜铁铳、无敌手铳、鸟嘴铳、双头铁枪、快枪等数十种。
自十六世纪以后，中国的各种火器，不仅在原有基础上继续发展，而且传入了一些外国火器，并经过仿制和创新，丰富了中国火器的品种，改进了火器的效能。明代由外国传入的火器中，具有较大影响的是佛郎机炮和鸟嘴铳。“佛郎机”是当时对欧洲人的泛称。正德十二年（1517）葡萄牙使臣乘舰船到达广州，明朝官员在葡船上初次见到佛郎机炮。嘉靖元年（1522），五艘葡萄牙舰船停泊珠江口外并侵犯广东新会。经过激战，中方获胜，缴获舰炮二十余门，于是佛郎机炮“始得而传之”，“其铳以铁为之，长五六尺，巨腹长颈，腹有长孔。以小铳五个，轮流贮药，安入腹中放之。铳外又以铁箍，以防决裂。海船舷下，每边置四五个，于船舱内暗放之”1。《明史》记载：“白沙巡检何儒得其制，以铜为之，长五六尺，大者重千余斤，小者百五十斤，巨腹长颈，腹有修孔。以子铳五枚，贮药置腹中，发及百余丈，最利水战。驾以蜈蚣船，所击辄糜碎。”2这种炮具有装填便利、发射速度快和装有瞄准具等优点，其构造与性能确实要比明朝原有火炮先进。嘉靖二年（1523），明朝由何儒负责在南京仿制成功佛郎机炮，此后，其他管形火器也陆续鉴此作了改进。鸟铳亦称鸟嘴铳，是一种用火绳点火发射弹丸的单兵枪。嘉靖二十七年（1548）在东南沿海平倭寇的战斗中缴获了经日本改进的鸟铳，并仿制成功。《武备志》论述鸟铳与过去火铳不同的地方是，侵彻力强，命中精度好。它的缺点是，用火绳发火，遇风雨不便使用，又没有刺刀，“执空铳与敌角必无辜”。神宗万历二十六年（1598），赵士祯仿制的噜密铳也是一种单管火绳枪，但较鸟铳又有进步，除枪体轻便和改进了发火装置外，铳尾部还装有钢刃，近战可作斩马刀用。赵士祯，字常吉，号后湖，浙江乐清人，约生于嘉靖三十一年（1552），约卒于万历三十九年（1611），曾任鸿胪寺主簿，中书舍人，是明代著名的火器研制家，撰有《神器谱》，《续神器谱》、《神器谱或问》等。他不仅研究、仿制而且创造了不少火器，如掣电铳和迅雷铳，均能连续发射，迅雷铳已近似近代多管式机关枪。此外，在十七世纪初还对鸟铳加以改进，创制了燧石枪。毕懋康在其所著《军器图说》中将燧石枪称为自生火铳。据说这种枪的优点在于“风雨不飘湿，缓急皆可应手”。天启至崇祯年间，徐光启、李之藻、孙元化和焦勖等，积极学习和仿效西方火器理论和技术，聘请西方技术人员和工匠来华工作，培养中国铸炮工匠，因而提高了研制西方火器的主动性、自觉性和科学性，并仿制出红夷炮等威力强大的火器。焦勖《火攻挈要》、孙元化《西法神机》、毕懋康《军器图说》等都是较全面介绍西方火器科学技术并在明末清初的火器制造方面产生很大影响的重要著作。
在管形火器发展的同时，明代其他火器，也有很大进步，出现了许多杰出的发明创造。这一方面值得特别提出的是火箭的发展已经达到相当高的水1郑若曾：《筹海图编》卷一三《佛郎机式》。
2《明史》卷九二《兵志四》。
平。宋元火箭，是把火药包扎起来，捆绑在箭杆上，点燃后用弓弩射出去。这种火箭主要是利用火药燃烧作用。后来，人们进一步认识到火药燃气向后喷射的反冲力，可以推动物体前进，于是应用这个原理造成了一些新型火箭。在明代，不仅弓弩火药箭有所改进，而且利用喷射作用的火箭也有了更大的发展。茅元仪《武备志》等明代的文献对此有很多精彩的记述。茅元仪，字止生，号石民，浙江归安（今湖州市）人，约生于隆庆四年（1570），卒于崇祯十年（1637），曾任广西兵备佥事，北直隶大名兵备副使，吏部主事等官职，博学多才，文武兼备，是晚明时期一位杰出的军事将领和火器专家。所著《武备志》二百四十卷，引历代兵书两千余种，其中《军资乘》火攻篇《火器图说》，系统总结了中国的火药、火器技术，可以说是关于中国火药火器的集大成之作。根据《武备志》和其他一些文献记载，明代的火箭主要有以下几方面的成就：1.火箭的式样增多。它的箭头不只是普通的箭头形状，更有刀形箭头、枪形箭头、剑形箭头、燕尾形箭头等，名为飞刀箭、飞枪箭、飞剑箭及燕尾箭等。
2.同时发出的箭数增多。《续文献通考》引《明会典》提到，明初兵仗局曾造“一窝蜂”、“神机箭”。《明史稿》载：“天顺八年（1464），延绥参将房能言麓川破敌，用火器曰九龙筒，一线然则九箭齐发。”《武备志》载：“木桶箭贮神机箭三十二枚，名曰一窝蜂”，可射三百步，“总线一燃，众矢齐发。势若雷霆之击，莫敢当其锋者”。
3.二级火箭的雏形。《武备志》卷一二九载有一种叫做“飞空砂筒”的武器，“飞空砂筒制度不一”，一般用河内流出细沙，亦可用特制的石砂。“每斗用药一升，炒过听用。铳用薄竹片为身。外起火二筒，交口颠倒缚之。..前筒口向后，后筒口向前，为来去之法。前用爆竹一个，长七寸，径七分，置前筒头上，药透于起火筒内。外用夹纸三五层作圈，连起火粘为一处。爆竹外圈装前制过砂，封糊严密。顶上用薄倒须枪。如在陆地不用。放时先点向前起火，用大茅竹作溜子，照敌放去。刺彼篷上，彼必齐救，信至爆烈，砂落伤目无救。向后起火发动，退回本营。敌人莫识。”这可说是一种返回式火箭。尽管它实际上还不可能有理想的返回效果，但在设计思想和技术实践上已经是一种二级火箭了。《武备志》还载有一种叫做“火龙出水”的火箭。其构造是用毛竹制成箭筒，作为龙身，前后安装木雕的龙首龙尾。龙腹内装有数支神机火箭，身外缚有四支起飞用的火箭筒。外缚火箭筒点燃后，推动火龙出水飞行，然后引燃腹内火线，再发射神机火箭，飞向目标。这也是一种二级火箭。二级火箭的创制，是我国明代火箭技术一大成就，也是现代多级火箭的先声。
4.导弹的雏形。施永图《武备心略》上记载了一种震天飞炮的火器：“其炮径三寸五分，用篾编造。中用纸捍一筒，长三寸，内装送药。筒上安发药，神烟药线接着送药。外以纸糊十数层，两旁插凤翅两扇。顺风点信，飞入贼营，药发乱击，身焦目瞎”，“其腹藏棱角数枚，一炮角发，钉人身上。其尖上加蘸虎药”。同书所载的“神火飞鸦”：“用蔑为之，照今人清明时所放纸鹞之式，或八角、或圆、或鹞，中藏毒火毒烟等。下系四支火箭。药信上结线香一段，香尽信燃，线断鹞落，火焰齐发。烧营焚船之妙着。”《火龙神器阵法》，《武备志》上也有类似的记载，《武备志》称之为“飞空击贼震天雷炮”。就设法控制飞行方向和飞行稳定性而言，这也许可说是导弹的雏形。
5.航空的尝试。美国科学家齐姆（h.s.zim）在所著《火箭与喷射》（rocketsandjets）一书中，记述了一个重要的发明故事：“约当十四世纪之末，有一位中国的官吏名叫万户（wanhoo，可能是官名，外国人误为人名），他在一个坐椅的背后，装上四十七个当时他可能买到的最大的火箭。他把自己捆在椅子的前边，两只手各拿着一个大风筝，然后叫他的仆人用火同时把这四十七个大火箭点着。他的目的是想借着火箭向前推进的力量，加上风筝上升的力量飞向前方。”1试验结果当然是失败了。但是这位万户的想法是很先进的，可以说与现代喷气式飞机的飞行、航天飞机和宇宙飞船的升空在原理上是一致的。所以齐姆称他是“第一个企图使用火箭作运输工具的人”，又称他是“第一次企图利用火箭作飞行的人”。万户是最早甘冒风险，敢于为人类航空航天事业献身的先驱者，是一位可敬的英雄。为了纪念他，现代科学家已用“万户”命名了月球背面的一个环形山。
明代还创制了地雷、水雷和定时炸弹等新型的爆炸性火器。如嘉靖年间（1522—1566），曾铣发明了一种能自动爆炸的地雷。《渊鉴类函》引《兵略纂闻》：“曾铣在边又制地雷，穴地丈许，柜药于中，以石满覆，更覆以砂，令与地平。伏火于下，可以经日。系其发机于地面。过着蹴机，则火坠药发，石飞坠杀人。敌惊以为神。”此后又相继发明了各种样式的地雷，如《武备志》中就载有炸炮、自犯炮、伏地冲天雷、无敌地雷炮、万弹地雷炮等十多种。其中无敌地雷炮用生铁铸造，形如圆球，大者可装火药三至五斗，用坚木封住雷口，并用竹竿由雷中引出火线，埋设于敌方必经之路。待敌进入雷区时，即点燃火线，将地雷引爆，借以杀伤敌人。炸炮是用生铁铸造的踏发式地雷，大小如碗，还附有一种自动的钢轮发火装置。曾铣在西北守边，戚继光蓟镇练兵和守卫长城，都曾大量使用地雷。《熹宗实录》载：天启二年（1622）六月，辽东经略王在晋，“摆设空营大炮，最称便捷。不用火然药线。虏马触机，火即喷爇，贼不及避”。在防御和作战中，巧妙地使用地雷，可收到很好的效果。
万历时的水底龙王炮，是一种用熟铁为壳，定时爆炸的球形水雷。重四至六斤，内装火药五至十升。雷口插有信香、外壳包有牛脬制成的浮囊，并用羊肠作为通气管通向水面浮筏，以防信香窒灭。施用时在水中顺流漂放，1刘仙洲：《中国机械工程发明史》，科学出版社1962年版。
待接触敌船，信香燃尽后自行引爆1。宋应星《天工开物·佳兵》载：“混江龙：漆固皮囊裹炮，沉于水底。岸上带索引机。囊中悬吊火石、火镰。索机一动，其中自发。敌舟行过，遇之则败。”明代发明的这类能自动爆炸的水雷，如“混江龙”，宋应星评论说：“然此终痴物也”，在实际作战中，恐未得到广泛的运用。
《渊鉴类函》引《兵略纂闻》：“曾铣在边，置慢炮法。炮圆如斗，中藏机巧，火线至一二时才发，外以五彩饰之。敌拾得者，骇为异物，聚观传玩者墙拥。须臾药发，死伤甚众。”《续通典》也有同样的记载。这是曾铣发明的一种巧妙的也是最早的定时炸弹。
由于火器的发展，明代军队如水兵营、步兵营、骑兵营、车营等都加强了火器的配备，抛石机等逐渐被管形火器所取代，但总的来说，冷兵器仍占相当大的比重，并且无论射远或近战，还是格斗或护体所用的兵器，都有一定程度的进步。如长兵器中，枪和长柄刀的形制较宋代简化，更加轻便适用。另外，还创制了许多杂式长兵器，如镋钯、马叉、狼筅等。短兵器中的刀，有些在形制上吸取了日本刀的优点，并按步兵、骑兵、刀牌手的特点和战斗要求加以改进，制成各种长刀、短刀和腰刀等。明代的防卫武器，也有所改进与发展，如铠甲改为棉制，减轻了士卒的负荷，盾牌除与长、短兵器并用的以外，还发明了一些能与火器并用的，如虎头火牌、无敌神牌等大型盾牌，用来掩护施放火铳和火箭。此外，自明英宗正统十二年（1447），总兵朱冕创议用“火车备战”以后，直到明末，先后曾试造多种多样的战车，如偏厢车、双轮战车、雷火车、木火兽、万全车、火柜攻敌车、塞门架器车等。其中除用于安营时作掩护或堵塞城门缺口者外，主要是火攻战车，车上装有火箭、火铳等火器，初步做到了火力、防护力和机动力三者的结合，展现了陆战武器设计的新方向。但由于当时火器水平有限，物料也不够坚固，人力、畜力推挽的车辆还要受到地形和道路条件的限制，所以这类战车在实战中往往收效不大，还未得到广泛的运用。
1王兆春：《中国火器史》，军事科学出版社1991年版，第178页。
第九节 造纸
元代的造纸技术，总的来说进展不大，所造纸张崇尚朴素和实用，因此，除明仁殿、瑞本堂等有限的几种名贵加工纸外，没有太多的创新。到了明代，随着经济和文化的发展，尤其是印刷业对纸张的大量需求，造纸业也相应有了发展。当时，不仅政府在各主要纸产地设局造纸，抄造宝钞用纸，票据和公文用纸，以及各种精美的官笺，而且民营槽坊也大为增多，遍布全国各地，尤以江西铅山、永丰、上饶，福建建阳、顺昌，浙江常山、开化、余杭，安徽歙县、休宁、贵池，四川眉山、夹江等地的纸业更为兴旺发达。有些槽坊已具有较大的生产规模，如据记载，万历二十八年（1600），铅山的石塘、陈坊等镇，“纸厂槽户不下三千余户，每户帮工不下一二十人”1。同时还有了较细致的分工，如“每槽四人，扶头一人，舂礁一人，检择一人，焙干一人”2等，这种生产规模和雇用工人的生产方式，已经突破了一般家庭副业的范围。
明代造纸原料主要有竹、楮皮、桑皮、麻、稻草等。竹纸生产发展最快，已跃居全国纸业前列，其中以福建、江西生产的连史、毛边等产量最大，质量相当不错，价格也比较便宜，因此，深受印书业的欢迎。竹纸生产技术难度较大，但经宋元时期的不断探索与改进，在明代已达到完全成熟的阶段。如宋应星《天工开物·杀青》卷提到“凡造竹纸，事出南方，而闽省独专其盛”，并详细记载了抄造竹纸的方法。福建造竹纸要用青竹经浸沤、捶打、蒸煮而成的熟料，其工艺流程大致为：砍竹→浸沤（将上料青竹截剖成五、七尺长，入塘水浸至百日）
→槌洗（反复捶打并洗去粗壳与青皮，称为“杀青”，使竹穰形同苎麻）
→第一次蒸煮（浆石灰水，蒸煮八昼夜）
→漂洗（取出竹麻，入清水漂塘洗净）
→第二次蒸煮（浆草木灰水，反复淋煮至十余日）
→舂捣（舂至形同泥面，使成浆料）
→漂洗（《天工开物》未载）
→漂白（将纸浆倒入抄纸槽与水和匀，并使清水浸浮其面三寸左右，再加入纸药水汁）
→抄纸（在纸槽内将纸浆打匀，然后用纸帘抄纸）
→压榨去水1康熙《上饶县志》卷十。
2《铅山县志·食货志》。
→焙干，最后从焙纸夹巷上逐一将纸揭起成帙，整个造纸过程就完成了。福建生产的连史（原名连四）就是用熟料竹浆制成并在当时大量使用的一种好纸。如果省去以上提到的一些工序，则可制成火纸、糙纸等不同用途的纸张。
明代在产量和应用广泛性上仅次于竹纸的是皮纸。《江西省大志》详细记述了江西广信府造楮皮纸的技术过程：“槽户雇请人工，将前物料（指楮皮）浸放清流激水，经数昼夜，足踏去壳，打把捞起，甑火蒸烂。剥去其骨，扯碎成丝，用刀锉断，搅以石灰成性，月余，仍入甑蒸。盛以布囊，放于急水，浸数昼夜，踏去灰水，见清，摊放洲上，日晒雨淋，无论月日，以白为度。木杵舂细，成片摛开，复用桐子壳灰及柴灰和匀，滚水淋泡，阴干半月，涧水洒透，仍用甑蒸。水漂、暴晒不计遍数，多手择去小疵，绝无瑕玷。刀斫如炙，揉碎为末，布袱包裹，又放急流洗去浊水。然后安放青石板合槽内，决长流水入槽，任其自来自去。药和溶化，澄清如水。照依纸式大小高阔，置买绝细竹丝，以黄丝线织成帘床，四面用框绷紧。大纸六人，小纸二人，扛帘入槽，水中搅转，浪动搅起，帘上成纸一张，揭下垒榨去水。逐张掀上，砖造火焙，两面纷饰，光匀内中，阴阳火烧，熏干收下，方始成纸。”这是关于当时皮纸制造工艺的最详细的记载。其中提到造皮纸要经过三次蒸煮，两次自然漂白，三次漂洗，另加纸药处理，由此不难想见，这样造出的皮纸必定是洁白、匀细的良纸，这也是制造上等皮纸的技术方法。弘治《徽州府志》和宋应星《天工开物》所载造皮纸方法都没有这样复杂。另外，有学者认为，不仅造皮纸有自然漂白（“曝日”）这道工序，而且造竹纸也应该有，但《天工开物》讲竹纸时没有提及1，也有学者猜测这可能是由于竹纸造法在不同地区并不完全相同或者明代以后又有所改进。关于造皮纸时用布囊盛浆料进行第二次漂洗（“囊湅”）这道工序，《天工开物》所记竹纸造法也存在同样的问题。2明代所造纸张品种繁多，如连四纸、连七纸、毛边纸、观音纸、奏本纸、榜纸、开化纸、绵连纸、藤皮纸、油纸等，仅王宗沐《江西省大志》列举的当时江西抄造的纸就达二十八种。明代还研制出不少著名的加工纸。如宣德年间创制的“宣德笺”，与“宣德炉”和“宣德瓷”齐名。宣德笺有金花五色笺、磁青笺、羊脑笺、素馨纸等，多供内府御用。其中磁青笺是桑皮纸用靛蓝染成深青色，再经砑光制成，颜色犹如明代青瓷，古色古香，光如缎玉，坚韧可宝，非常著名；羊脑笺是对磁青笺的进一步加工，表面呈黑色缎纹，黑如漆，明如镜，且可防虫蛀，更为名贵。宣德宫笺秘法后经谈彝从内府传出，谈彝及其后人在仿制的基础上又有创新，制成了名重一时的松江谈笺。《娄县志》载：“谈仲和笺梼染有秘法，今邑中多业此艺，西门外列肆而售，1潘吉星：《中国造纸技术史稿》，文物出版社1979年版，第115—116页。2张子高：《中国化学史稿（古代之部）》，科学出版社1964年版，第145页。有玉版、银光、罗纹、朱砂、玉青等笺，大而联榜，小而尺牍，色样不一，或屑金花描成山水、人物、鸟兽之形，或染花草，俱极精美。”此外，明代还曾仿制过前代的一些名纸，如唐薛涛笺，宋金粟山藏经纸等。明代的加工纸还有多种，这里就不一一列举了。关于加工纸的制作方法，屠隆《考槃余事》、冯梦祯《快雪堂漫录》以及高濂《遵生八笺》等著作都有一些记述，如关于染葵花笺法、仿制宋笺法、制金银印花笺法、制松花笺法等，虽不周详，但亦为研究我国古代加工纸技术的珍贵史料1。
1戴家璋主编：《中国造纸技术简史》，中国轻工业出版社1994年版，第176—180页。
第十节 印刷
刻书之风大盛
明代是刻书之风大盛的时期。明太祖朱元璋、成祖朱棣都很重视图书典籍的收集、整理、编撰和出版，内府、部院以及各地藩王府、府司雕版刊书风行一时，私家坊肆也很活跃，因此，明代印刷业日趋发达，至嘉靖、万历年间达到极盛，直到晚明仍盛而不衰。明代印刷业的中心有南北两京、杭州、苏州、建阳、建安等地，明中叶徽州、湖州迅速崛起，甚至后来居上，“近湖刻、歙刻骤精，遂与苏、常争价”2，“今杭刻不足称矣，金陵（南京）、新安（徽州）、吴兴（湖州）三地剞劂之精者，不下宋版”3，形成了新的印刷业中心。所印书籍涉及经、史、地志、文集、宗教、科技、医药、小说、戏曲、制书、类书、丛书等，内容极为丰富，其中尤以《南藏》、《北藏》各六千多卷，《道统》五千多卷，印刷规模最大。所用文字有蒙、藏、女真、西夏、彝等少数民族文字和日、梵、波斯、拉丁等外文。明代在印刷技术方面也有很大进展，如创造了饾版、拱印等方法，彩色套印和活字印刷也更加成熟，从而使中国传统印刷技术达到了新的高峰。
雕版印刷明代雕版印刷以木版为主。官刻本有内府、司礼监太监掌管的经厂，南北两京国子监以及各部院、藩府、地方府司等刻印的。其中经厂本有《皇明祖训》、《大明律》、《贞观政要》等，版式宽阔，行格清朗，字大楷书，标有句读，且刻印精良，纸墨也选用上品，实际上质量是很好的，并对其他官刻、私刻书籍产生了一定影响1。但经厂本的缺点是校勘不精，存有舛误脱漏，且又出于宦官之手，所以后世藏书家一般都不太重视。各地藩府所刻经史文集，多以朝廷所赐内府宋元版为翻刻底本，刻印极好，且校勘精当，如周藩朱橚所刻《普济方》、秦藩朱惟焯所刻《史记集解索引正义》等，可说是藩府本中的代表作。除官刻本外，明代私人的家刻本早在明初就已兴起。如洪武十年（1377），已有浦江郑济等刻印刘基编选的《宋学士文粹》。明中叶以后，私家刻书更加风行，出现了不少藏书刻书的名家，如苏州袁褧嘉趣堂，无锡的华氏、安氏，钱塘洪楩清平山堂等。明代晚期的常熟毛晋汲古阁更为著名。他不惜重资广求宋元善本，雕板刊行，从万历到清顺治，四2胡应麟：《少室山房笔丛》甲部经籍会通。
3谢肇淛：《五杂俎》。
1魏隐儒：《中国古籍印刷史》，印刷工业出版社1984年版，第95页。十余年间刻书六百多种，著名的有《十三经》、《十七史》、《宋名家词六十一种》、《汉魏六朝百三名家集》、《六十种曲》、《津逮秘书》等，流传广泛，影响很大。坊刻本书籍一般以出售获利为目的，因此出书较为庞杂，不仅有供士人阅藏的经史文集，也有适应人民大众需要的戏曲、通俗小说和日用百科杂著，其中也不乏内容精采、图文并茂、刻印俱佳的精品。明代雕版书也存在一些显著的缺点，如有些书尤其是官刻本和坊刻本，校订不精，脱文误字相当严重，又如妄改书名和对内容妄加删节，以致失去原貌，以及伪造古书等。
明代版印除木版外还有铜、锡等金属版。如洪武、永乐时行用的纸币称为“大明通行宝钞”，南京宝钞局有钞匠五百八十名，其规模已相当可观，宝钞印刷数量也很大。当时印钞用的就是铜版。有一块传留至今的明代印钞铜版，现为中国历史博物馆珍藏。此外，大明宝钞上印示：“户部奏准大明宝钞与制钱通行使用。伪造者斩，告捕者赏银贰佰伍拾两，仍给犯人财产。”但利之所惑，宋元以来就有人制造伪钞，明代也不例外。如“句容县杨馒头出主意，与县民合谋，叫银匠密修锡板，文理分明，与印造纸马之户同谋刷印”1，这种印制伪钞的锡版做得很高明，大概足可乱真，但事发之后，参与者都受到了严厉的惩处。
彩印明代印刷术的一项突出成就是发明了彩色套印方法。我国元代就已出现了朱墨两色套印的佛经。但在明代前期相当长一段时间内，这种套印法并未受到重视，直到万历年间，湖州闵齐伋、凌濛初两家才将其广泛应用于刻印书籍，特别是用于刻印经、史、子、集四部古籍。闵、凌两家套印书除两色外，还有三色、四色，甚至五色，如闵齐伋印《三经评注》三色，《国语》四色，凌瀛初印《世说新语》有蓝、黄、朱、墨四色，闵刻《南华经》则多至五色。彩色多用于区分不同学者的评点和批注，以便读者阅读。据统计，闵、凌两家套印书共有一百四十多种1，其中有先秦诸子和史书，还有不少著名的诗文集和戏曲小说。有些戏曲小说还附有彩印插图，延请名家绘刻，秀逸工致，色彩斑斓，可说是版画艺术的精品。此外，明代还首创蓝印，用靛青代黑墨印书。如现存较早的蓝印本有成化十四年（1478）的《灵棋经》等2。蓝印多作初印样本，以便用墨笔校改。万历时，云南丽江木增土司还曾用白色银粉，在瓷青棉纸上印成《大乘观世音菩萨普门经》3。这种银粉1洪武《御制大诰·伪钞第四十八》。
1张秀民：《中国印刷史》，上海人民出版社1989年版，第450页。
2张秀民：《中国印刷史》，上海人民出版社1989年版，第522—523页。3张秀民：《中国印刷史》，上海人民出版社1989年版，第522—523页。印独具一格，在印刷史上甚为罕见。
饾版和拱花彩印版画技术也是在万历时发展起来的。最初的彩色套印，是用几种颜色涂在同一块雕版上，如在花上涂红色，叶上涂绿色，枝干上涂赭色等，然后伏纸刷印。现存较早的彩印版画，例如万历年间徽州歙县程氏滋兰堂所刻《墨苑》中的“天姥对庭图”，万历刻本《花史》等，就是采用这种方法印制的。但这种印制方法并不容易取得理想的效果。于是，又有人发明了“饾版”和“拱花”，这是明代版画彩印技术方面的又一项杰出成就。“饾版”是将彩色画稿勾描下来，然后根据画的本身，分若干部分，刻成几块甚至几十块版来表现原作的各种色彩及其深浅浓淡，再逐色由浅入深依次套印。这样印出的作品效果极好，几与原作无异。“拱花”就是凸印，即将雕版加力压印在纸上，使花纹凸起。拱花方法适用于表现行云流水、花叶的脉络及鸟羽、衣纹等。现在可见的早期饾版拱花印本有天启年间江宁吴发祥在南京所刻《萝轩变古笺谱》，以及原籍徽州休宁后移居南京的胡正言，在天启至崇祯年间刻印的《十竹斋画谱》和《十竹斋笺谱》等。这些印本，绘刻精美，施墨着色也很考究，阅看时确实使人赏心悦目。
活字印刷明代的活字印刷术比宋元时期有较大的进展，尤其是万历及以后，木活字印刷更为流行。当时南京，江苏苏州、常州、常熟，浙江杭州、湖州，福建建宁、福州，四川成都，以及江西、云南等地，都曾刊印过木活字印本。所印有《史记》、《历代史书大全》、《函史》、《西京杂记》、《黔南类编》、《文心雕龙》、《古文会编》、《国朝文纂》、《栾城集》、《曹子建集》、《武备志》、《太平广记》等各类书籍，木活字本《鹖冠子》尤为著名，曾用作清代《四库全书》的底本。此外，南方有些地方还开始用木活字来排印家谱。据统计，明代木活字本有书名可考者约有一百余种1。
除木活字外，明代还创用或发展了铜、铅、锡等金属活字印刷术。陆深在《金台纪闻》中提到：“近日毗陵（今江苏常州）人用铜、铅为活字，视板印尤巧便，而布置间，讹谬尤易。”陆深的这部著作撰写于弘治十八年至正德三年（1505—1508），虽然他是反对使用铜活字和铅活字的，但至少说明当时已在常州使用了这两种活字。铜活字在我国究竟创用于何时，迄今尚无确论。根据现有资料，一般认为，铜活字印刷以无锡华氏为最早。据载，1张秀民：《中国印刷史》，上海人民出版社1989年版，第680页。
华燧“少于经史多涉猎，中岁好校阅同异，辄为辨证，手录成帙。遇老儒先生，即持以质焉。既而为铜字板以继之，曰：吾能会而通矣，乃名其所为‘会通馆’”2。他书亦有类似记载，文字略有不同，如“既乃范铜板锡字，凡奇书难得者，悉订正以行”3。华燧会通馆最早用活字铜版印的书有弘治三年（1490）刊印的《宋诸臣奏议》，后来又印有《锦绣万花谷》、《容斋随笔》、《百川学海》、《九经韵览》、《文苑英华纂要》、《音释春秋》、《古今合璧事类前集》等。其父辈华珵“又多聚书，所制活板甚精密，每得秘书，不数日而印本出矣”4，以活字铜版选印有陆游的《渭南文集》、《剑南续稿》等。华燧之侄华坚兰雪堂活字铜版印有蔡邕、白居易、元稹等的诗文集，以及《艺文类聚》等。这些铜活字本都很著名。无锡安国是嘉靖年间继华氏而起的著名出版家，用铜活字刊印有《东光县志》、《吴中水利通志》、《春秋繁露》等。此外，在常州、苏州、南京、浙江、福建等地也都有用铜活字刊印的书籍。据统计，明代铜活字本可考者约有六十余种1。关于铜活字印刷术，前面引文提到华燧“范铜板锡字”，有人认为应是以铜为版，以锡为字，并非铜活字，也有人认为华燧制有铜活字还制有锡活字，当然也可能文献记载或传抄有误。究竟何以为是，还有待进一步的证据和研究。
关于我国自创的铅活字，除陆深所记者外，还未找到更多的文献记载，也没有发现传世的常州铅活字本，所以对此尚缺乏了解。关于锡活字，元代王祯曾提到“铸锡作字”，但锡活字印刷未能获得成功。明代华燧“范铜板锡字”，具体情况如何，已无从知晓。另外，据说有位波斯商人嘉奇·默德在意大利参观一家印刷所时，他看到的锡活字同中国的很相像。无论如何，元明时期我国已创用了铅、锡活字，到了清代则成功地运用于印刷实践。利玛窦、金尼阁等西方传教士来华，曾带来不少用皮面装订的西洋书籍，其纸张、印刷和装订方法等都与中国书有所不同，这虽然引起中国一些士大夫的惊奇，但对当时的印刷技术并没有产生什么影响。
2邵宝：《容春堂集》“会通君传”。
3华诸：《勾吴华氏本书》“华燧传”。
4康熙《无锡县志》卷二二。
1张秀民：《中国印刷史》，上海人民出版社1989年版，第691页。
第十一节 制瓷
中国瓷器的发展，到明代进入了一个崭新的历史时期。江西景德镇已成为全国制瓷业的中心，从事瓷业生产的人数达十余万人，官窑、民窑都极为兴旺。明万历时人王世懋在《二酉委谭》中记录了当时景德镇的繁荣景象：“万杵之声殷地，火光炸天，夜令人不能寝。戏呼之曰四时雷电镇。”景德镇所产的瓷器，数量大，品种多，质量高，畅销国内外。
明代青花瓷在元代的基础上又有了新的发展，成为景德镇瓷器生产的主流，曾大量输出国外。永乐、宣德青花瓷，以其胎、釉精细，青色浓艳，造型多样，纹饰优美，制作规整而负盛名。着色剂用料基本为进口的“苏麻离青”。这种青花料含锰量较低，因而可减少青色中的紫红色调，在适当的火候下，能烧成像宝石蓝一样的鲜艳色泽。但同时由于含铁量高，往往会在青花部分出现黑疵斑点。这种自然形成的黑斑，和浓艳的青蓝色却又相映成趣，被视为无法模仿的永乐、宣德青花瓷器的“成功之作”。
明代的彩瓷，是中国制瓷走向黄金时代的重要阶段。它的突起，使以往一贯占统治地位的颜色釉逐渐退居次要地位，同时也使某些历史名窑，如以烧造青瓷而闻名于世的龙泉窑以及铜红釉的发源地河南禹县钧窑等从此陷入一蹶不振的地步。成化时期的斗彩，是彩瓷的代表，它开创了釉下青花和釉上多种彩色相结合的新工艺，主要着色剂为铁、铜、钴、锰，但运用不同的选料和配比，做出了鲜红、油红、鹅黄、杏黄、姜黄、水绿、叶子绿、松绿、孔雀绿、孔雀蓝、葡萄紫等绚丽的彩色，大大丰富了瓷器的装饰内容和装饰手段。到了明代嘉靖、万历年间，在成化斗彩的工艺成就基础上，又发展成了著名的青花五彩瓷器，青花五彩浓艳热烈，填笔简朴自然，也曾盛极一时。
明代景德镇的单色釉瓷器也有很大的发展。明初永乐烧成的白瓷，代表了中国制瓷史上白釉的最高水平。永乐白瓷胎薄如纸，洁净如玉，几乎只见釉不见胎，能映见手指螺纹，胎上划纹更清晰可见。因其薄如卵壳，故称之为“卵幕”。其釉细腻莹润，微闪肉红色，给人以甜的感觉，又称“甜白”。永乐、宣德时期出现的霁红和霁蓝，代表高温单色釉瓷取得的辉煌成就。霁红又称祭红、积红、宝石红，是以铜为着色剂的高温釉，在强还原气氛中烧成，技术难度很大，可谓中国古瓷技术中的一项绝技。霁蓝是以钴为着色剂的一种高温石灰碱釉。宣德的霁蓝独树一帜，釉色如蓝宝石，釉质肥腴。明代低温单色釉最突出的成就是成化孔雀绿（法翠）和弘治黄釉。前者是一种以铜为着色剂的色釉，烧成工艺始于成化，但明代的孔雀绿器以正德时期为多，这种绿釉呈色碧翠雅丽，与孔雀羽毛的色泽很相似。弘治黄釉的色调是纯黄色，达到了历史上低温釉的最高水平，其釉色滋润明洁，有如初开的葵花，娇嫩晶莹，故有娇黄之称。它是一种用含铁的天然矿物作着色剂的低温铅釉。
明代除景德镇外，还有不少地区生产瓷器。福建德化的白瓷就享有很高的声誉，这种白瓷质地细腻，透明度好，白中透红，被称为象牙白、猪油白、葱根白、建白、中国白等，是当时中国白瓷的代表作品。广东饶平地区的青花、惠阳窑仿龙泉青瓷等，在明代均负有盛名。山西磁州窑系的白釉黑花瓷、黑釉瓷器仍大量生产。明代的龙泉青瓷，仍继续烧造，在明初全国制瓷业中也还占有一定的地位。
第十二节 漆器
髹漆技术的进展
天然漆亦称大漆、生漆，是漆树分泌的汁液，其中含有漆酚、漆酶、含氮物质和树胶质等成分。漆通过适当加工，涂刷在车辆、用具等物体的表面，可形成一层光亮的薄膜。这种漆膜非常坚牢，并且不怕日晒水烫，具有耐高温和抗腐蚀的优良性能。如果在漆液中加入各种颜料，还可以配制出不同的色漆，以增加漆器的装饰效果。中国用漆的历史是很悠久的。早在新石器时代，人们就已初步认识了漆的性能并用以涂饰器物。此后历经商周、春秋战国至秦汉时期，漆器生产规模不断扩大，分工更加细密，漆器工艺也获得全面发展，从而形成了一个重要的手工业部门。
三国两晋南北朝时期，中国的漆器生产继续发展并有所创新。如夹纻技术在战国时已经出现，至汉代而盛行。这种技术是先用泥塑成底胎，然后在底胎表面糊裱几层麻布再加以髹饰，最后除去泥胎，即可制成坚实轻巧的夹纻漆器。汉代以前，夹纻大多为杯、奁、匣等形状比较简单的器物，魏晋南北朝时期则已能制作外形多变、体态较复杂的中空造像，如塑制高达一丈八尺的大型佛像，这是夹纻技法的重要的新成就。宋元后所谓“布心纸胎”、“重布胎”以及清代以来且至今仍为人们所称道的脱胎漆器，实际上都是夹完好纻，只不过名称和胎骨用料稍有不同而已。北魏贾思勰在《齐民要术》一书中还列有专条介绍保护漆器的方法，反映了当时对漆的性质的认识以及在漆器使用和保护方面的宝贵经验。
隋唐以后，瓷器迅速兴起，逐渐取代了日用漆器，但漆器作为轻巧美观的生活用品尤其是作为精美的工艺品，仍然受到人们的喜爱，其工艺技术也有明显的进步。如唐代创制了剔红漆器。剔红，即雕红漆，是以银朱调成朱漆，把朱漆层层涂在木或其他材料制成的胎骨上，然后用刀雕刻出深浅不同的花纹图案，使之呈现出立体感。剔红漆器的漆层有多有少，唐代属于剔红的草创时期，漆层较少且花纹大多较低平，明清剔红的漆层则有多到五六十道甚至百道以上的。唐代的金银平脱器也非常著名。“金银平脱”就是先将金银箔雕切成花片和鸟兽等图像薄片，有的还要在其上加刻花纹，以胶漆粘贴在器物表面，然后上漆若干道使其与漆地齐平再打磨抛光。这样制成的金银平脱器，漆面闪现出光亮的金银花纹，更显华贵考究。据文献记载，唐代有平脱屏风帐、平脱盘、平脱盏、平脱胡平床等，传世实物有金银平脱镜以及现藏于日本奈良正仓院的金平脱古琴等1。
宋元时期漆器品种增多，剔红、剔犀、螺钿嵌饰、戗金等髹饰技艺也大为提高和更加纯熟，其中尤以雕漆的成就最为突出。雕漆可细分为剔红、剔1王世襄：《髹饰录解说》，文物出版社1983年版，第107页。
黄、剔彩、剔犀等。如宋代的剔红亦称雕红，比唐代剔红更为精细。宋内府所用剔红漆器，有的用金银做底胎，雕工精巧，剔刻刀口显露出灿烂分明的金银胎色，尤其名贵华美。明代张应文提到：“宋人雕红漆器，宫中所用者多以金银为胎，妙在刀法圆熟，藏锋不露，用朱极鲜，漆极厚而无敲裂，所刻山水、楼阁、人物、鸟兽，皆俨若图画，为佳绝耳。”1剔犀，近世通称“云雕”，是在器物上用两种或三种色漆逐层涂刷，并涂至相当的厚度，然后剔刻出回文、云钩等花纹图案，在刀口断面可见不同的色层。1977年江苏武进出土的南宋剔犀执镜盒，圆形带柄，木胎，在褐色漆地上用朱、黑、黄三色漆更叠髹制堆积成层，用刀剔出八组云纹，刀口显露不同漆色，这是现在已知最早的剔犀漆器。元代剔红和剔犀继承和发扬了前代的漆艺成就，故宫博物院藏著名匠师张成造栀子纹剔红盘，杨茂造观瀑图剔红八方盘，安徽省博物馆藏张成造剔犀盒，都是传世的元代雕漆精品。螺钿漆器是用经过研磨和裁切的蚌壳薄片制成人物、鸟兽、花草等形象，以之作为镶嵌纹饰的漆器，且有厚螺钿与薄螺钿之分。厚螺钿漆器起源很早，如洛阳西周墓出土的嵌蚌泡漆托，三门峡虢国墓出土的嵌蚌泡漆豆，一直到唐代漆背嵌螺钿铜镜，晚唐五代间花鸟纹嵌螺钿黑漆经箱等，都属于厚螺钿一类。薄螺钿漆器以前多认为始于明代，1970年在北京后英房元大都遗址发现了广寒宫图嵌螺钿黑漆盘残片，表明元代薄螺钿技法已经相当成熟，但迄今还仅此一例。关于元代漆艺、陶宗仪《辍耕录》卷三十对黑光、朱红、鳗水三种漆器的做法和戗金银法等，有较详细的记载，这是研究漆器发展史应予重视的较早的重要文献。
明代漆器和黄成《髹饰录》明代是漆器生产有更大发展、漆器技术达到高峰的时期。当时官办和民营漆器制造业都很兴旺发达。如明宫廷内官监下设油漆作，御用监有专人负责造办螺钿等漆器，内府供用库还特设丁字库，常贮生漆、桐油等物，在永乐至宣德年间（1403—1435）又开设果园厂，调用著名漆工，专门制作漆器。民营油漆作坊也分布很广，如浙江嘉兴、安徽新安、山西新绛，以至北京、扬州、苏州、云南、四川等都是重要的漆器产地。明代漆器品种已很齐全，主要有一色漆器、罩漆、描漆、描金、堆漆、填漆、雕填、螺钿、犀皮、剔红、剔犀、款彩、戗金、百宝嵌等。其中如嘉兴和新安的剔红，苏州和北京的描金，扬州的薄螺钿和百宝嵌，新绛的雕填和剔犀，云南大理的雕漆等，都名重一时，具有很高的艺术水平。明代漆器不仅品种繁多，色彩绚丽，图案精美，而且刻花、雕琢、镶嵌和仿塑瓜果、花卉、飞禽、走兽及亭台楼阁等，也无不精工，髹饰工艺已达到完全成熟的阶段。如传世的宣德林檎双鹂1张应文：《清秘藏》。
图剔彩捧盒，木胎，色漆层次为红、黄、绿、红、黑、黄、绿、黑、黄、红、黄、绿、红，共四色十三层，刀法圆润，图案生动，色彩为刻后磨显，雅丽多变，可说是明代剔彩器中罕见的作品。又如进狮图剔红圆盒，锡胎，漆色鲜红，上刻一彪形大汉，高颧钩鼻，须髯卷曲，耳穿大环，戴皮帽，插长雉尾，两袖飞扬，作叱喝之势，旁一雄狮，回头奋爪，奔驰欲前。整个图案人兽神情飞动，刻工简练，是明代别具风格的剔红精品1。明末清初扬州著名漆工江千里所制漆器，驰名当世，有“家家杯盘江千里”之誉。传世的江千里云龙海水纹螺钿漆盒，是他的一件代表作，也代表了当时薄螺钿漆器的最高水平。清代除宫廷设有漆作（漆器工场）外，民间漆器生产也有所发展。在髹漆工艺方面则全面地继承了明代的技术，有些品种如百宝嵌、薄螺钿、剔红等做工更加精致纤巧，后来甚至趋于繁琐拘敛。漆器产地与明代相比变化不大，但盛衰和质量略有不同。比较突出的是福建脱胎漆器和北京的雕漆大有后来居上之势，至现代仍盛而不衰。此外，如广东阳江漆器以牛皮作胎，贵州大方漆器以马皮作胎等，防潮防水，坚固耐用，独具风格。中国的一些少数民族也善于制作漆器，如彝族、傣族、高山族所制高脚盘、木勺、酒具、皮甲、皮盾、弓箭壶、马鞍等，一般用黄、红、黑等色漆描绘几何图案，纹饰古朴，风格粗犷，色彩对比强烈，可说是独树一帜，颇受使用者和收藏者珍爱。
明代黄成所著《髹饰录》，是中国也是世界上现存最早的漆工技术专著。黄成，字大成，安徽新安人，是明穆宗隆庆年间（1567—1572）的著名漆工。他技艺高超，尤精于剔红，并且“精明古今之髹法”1，《髹饰录》就是他系统整理和总结前人及自己的实践经验而写成的。此书在天启五年（1625）又经嘉兴漆工杨明（字清仲）逐条加注，并撰写了序言，内容更加丰富翔实。《髹饰录》分乾、坤两集，共十八章，一百八十六条。乾集主要讲述制作漆器的原料、工具和设备，以及漆工容易犯的各种毛病和原因；坤集主要讲述漆器分类和各类的不同品种，以及漆器的制作、髹饰和修复方法。《髹饰录》的突出贡献是根据漆器特征和工艺特点为髹饰工艺提出了比较合理的分类体系，同时也为品种繁多的漆器定名提供了比较可靠的依据。这部著作虽然讲的是明代漆器但又不限于明代，往往上溯古法，描述唐宋或更早的制作，因而它也是研究漆工史的重要文献。《髹饰录》用相当多的篇幅来叙述各种漆器的形态和作法，其中有不少是现已失传的品种，这类材料无疑是很宝贵的；书中关于漆工应遵循的基本原则，漆器生产的基本工艺流程和应避免的弊病等方面的内容，也都很有参考价值，以上这些对挖掘、整理、继承和发展传统漆器工艺，具有重要的现实意义1。《髹饰录》作为我国现存唯一的1王世襄：《髹饰录解说》，文物出版社1983年版，第122页。
1黄成：《髹饰录》杨明序。
1王世襄：《髹饰录解说》前言，文物出版社1983年版。
古代漆工专著，很可惜在国内早已失传，三四百年来只有一部抄本保存在日本。直到1927年，此书才由朱启钤先生根据日本抄本刊刻行世。1983年文物出版社出版的王世襄先生所撰《髹饰录解说》，对此书作了精辟的注释和讲解，并引用考古发现和传世漆器二百十三件，插图三十幅，书后附漆工术语和漆器门类表，使之内容更加详明完备，现已成为这一领域公认的经典之作。除了《髹饰录》以外，曹昭《格古要论》和方以智《物理小识》卷八等，关于漆器也都有较详细的记载。
中国漆器在国外的流传中国的漆器及其制造技术，早在汉代以至唐宋时期就已相继传到朝鲜、日本、缅甸、印度、泰国以及东南亚、中亚、西亚各国，并在当地逐步形成了自己的漆器行业。如朝鲜平壤古代乐浪郡遗址曾出土了彩绘神仙龙虎盘等许多中国汉代漆器。在唐代，中国大量漆器以及夹纻造像、金银平脱、螺钿等髹饰技法流传日本，奈良正仓院现藏有金平脱花鸟纹八角镜、盒、古琴等唐代漆器，奈良唐招提寺供奉有鉴真圆寂时其弟子制作的夹纻“鉴真坐像”。宋元时期浙江杭州、温州的雕漆，嘉兴张成的剔红，也曾传至日本，备受推崇，如京都龙翔寺珍藏张成款绶带鸟纹香盒，被日本指定为国宝。明代永乐年间中国使臣出访日本也曾带去大量漆器。而日本在仿制中国漆器的基础上又有所发展，形成了自己的风格，并反过来回传中国，对中国髹漆工艺产生了一定的影响。如明代杨埙、方信川、蒋回回等都是仿制日本描金洒金等漆器的著名漆工。《新唐书》卷二二二《骠国列传》提到，骠国（缅甸）国王雍羌曾派遣其弟舒难陀率国家乐队至成都，他们所用乐器中的牙笙、三角笙等都作了髹饰。缅甸与我国云南接壤，两国之间无疑会存在髹漆工艺方面的交流。
我国的漆器还曾经由波斯和阿拉伯国家传入欧洲。从十六世纪到十八世纪，荷兰、英国、法国等国商船又曾将中国漆器直接运往欧洲，深受欧洲各国人民的欢迎。当时传入欧洲的漆器大多是屏风、家具和花瓶、酒具、茶具等，其中不少珍品现藏于欧洲各国的博物馆内。康熙时法国传教士李明等还曾在寄回本国的书信中介绍了中国漆器生产技术的情况。欧洲一些国家也曾仿制中国漆器，但直到十八世纪，法国、丹麦、奥地利、英国等国的漆器才有了较迅速的发展。随着近代化学工业的兴起，出现了各种化学合成漆并得到了广泛的应用，但中国天然漆及传统漆器尤其是漆工艺品的一些优良性能和装饰效果，仍然是合成漆所难以企及的。
第十三节 煤炭
明代采煤业的发展
煤炭业在宋代发展到一个高峰之后，进入元代没有明显的变化，只是用煤更加普遍。对此，元代来华的意大利旅行家马可·波罗（1254—1324）、摩洛哥旅行家伊本·拔图塔（1304—1377）都有过描述。《马可·波罗游记》中这样写道：“整个契丹省到处都发现有一种黑色石块，它挖自矿山，在地下呈脉状延伸，一经点燃效力和木炭一样，而它的火焰比木炭更大更旺。”1伊本·拔图塔在他的旅游见闻中说：“中国及契丹之居民，不用木炭，而用一种异土，以作燃料。此种之土，乃天然之产。..燃时亦与炭同。火力比炭尤烈。”2马可·波罗来自欧洲，在中国做官和游历达十七年之久，到过陕、甘、晋、冀、鲁、苏及新疆等省区，伊本·拔图塔一生遍游穆斯林世界，到过印度、锡兰和中国的许多地方，这两位见多识广的欧非旅行家，看到中国采煤、用煤那样普遍，几乎到了“到处都有”的地步，非常惊叹。但是，在他们的语言文字中却尚未有“煤炭”一词，只能称煤为可燃烧的“黑色石头”或可作燃料的“一种异土”。从这里我们也可以作一简单推论，欧洲、非洲及亚洲的印度等国，在十三至十四世纪时，用煤远远不如中国普遍，这些地区和国家的用煤历史不会比中国更长，从而间接说明，中国是世界上发现和利用煤炭最早的国家。
古代采煤业到了明代有了大的发展，现今探明的煤田，当时差不多都已进行了初步的开采。不仅盛产煤炭的北方数省如山西、河南、河北、山东、陕西等省的煤炭已得到开发，而且南方数省如江西、安徽、四川、云南等省的煤炭也得到了开发。煤炭成为市场上的重要商品，成为人民生活和社会生产不可缺少的燃料和原料。正如明代科学家李时珍（1518—1593）在《本草纲目》中所说：“石炭，南北诸山产处亦多。..今则人以代薪炊爨，锻炼铁石，大为民利。”1明代煤炭业的大发展有下述几个原因：第一，社会比较安定，为煤业的发展提供了较好的社会环境。
第二，社会对煤炭的需要量急剧增加，为煤业的发展提供了强大的动力。明代，一方面出现资本主义萌芽，经济有较大发展，与燃料密切相关的冶金、陶瓷、制盐、砖瓦等手工业发展较快；另方面，人口增加，森林资源减少，人们仰赖柴薪取暖、炊爨越来越困难，尤其城镇居民，困难更加突出，发展煤业，势在必行。
第三，明代统治者把解决燃料问题看作是关系社会安定的大事，采取了1《马可·波罗游记》第2卷，福建科学技术出版社1981年版。
2转引自张星烺《中西交通史料汇篇》第三册。
1李时珍：《本草纲目》卷九“石炭”。
一些鼓励开发煤炭的措施。如放宽对煤炭开采的管制，减收或免收煤税，对受灾煤窑进行抚恤等。
第四，开采技术进一步完善，为向地层纵深处采掘煤炭提供了可能。
明代采煤技术中国古代煤炭开采与加工利用技术，经过长期的发展到明代已形成了自己的完整的技术体系，并见之文献记载，如：1.找煤。这是在对煤的性质、埋藏规律有了一定的认识后才能进行的。
明代，已能从煤岩学的角度对煤进行分类。明人崔铣在《彰德府志》中讲：“炭有数品，其坚者为石，软者为烸。”即指按硬度分，煤可分为石炭与烸炭两种（烸——煤的古字）。宋应星在《天工开物》中，对煤按块度进行了分类，并对煤的分布作了描述：“煤有三种，有明煤、碎煤、末煤。明煤大块如斗许，燕齐秦晋生之。..碎煤有两种，多生吴楚，..末煤如面者，名曰自来风。”明末孙廷铨在《颜山杂记》中讲：浅部的煤“其色蒙”，深部的煤“其色晶”。明代在总结前人经验的基础上已能通过视石、查矿苗、观察地表植被的方法去找煤。
视石，即看土石是什么岩层，什么颜色，判断其有无煤。《颜山杂记》中讲：“凡脉炭者，视其山石，数石则行，青石、砂石则否。”意即有页岩（数石）的地方，往往有煤脉存在，有石灰岩（青石）的地方则没有煤。这种判断，符合一般的煤层埋藏规律，但也有例外。找煤不仅要看石质，还要看土色。《天工开物》讲：“凡取煤经历久者，从土面能辨有无之色。”经验表明，煤层距地表较近时，可使表土变黑，所以黑土成为找煤的标志。查矿苗。不少地方的煤层直接出露于地表，这种现象古人称之为煤苗，今人称之为露头。从煤苗（露头）开始，查找煤脉是最简便而有效的找煤方法。《颜山杂记》讲：“查其土有黑苗”，就可找到煤。方以智（1611—1671）在其《物理小识》中也记有“外记孛露，有土能燃”的找煤常识。
观察地表植被找煤，是根据一些地区煤层与植物生长的关系而总结出的找煤方法。有些地区，含煤地层不生草木，故有无草木或草木是否茂盛，可作为判断该地区是否有煤的一个标志。宋应星在《天工开物》中讲：“凡煤炭不生茂草盛木之乡”，“南方秃山无草木者，下即煤”，这是符合他家乡江西一带情况的。有些地区则在含煤地层上面多见某种植物，故可把这种植物作为找煤的指示植物。
明代不仅有在地面找煤的丰富经验，而且有了在地层深处找煤的知识，已懂得煤系地层的断层和煤尖灭现象，孙廷铨在《颜山杂记》中说：“脉正行而忽结，磻石阻其前，非曲凿旁达不可以通，谓之盘锢；脉乍大乍细，窠窠螺螺，若或得而骤竭，谓之鸡窝，二者皆井病也。”
2.井筒开凿。有三种方式：一是浅部直接挖坑，露天采取，古称炭穴；二是沿煤层露头向深处打平峒或挖斜井；三是开凿竖井。开凿井筒，讲究位置准确，偏斜度小，坚固牢靠。这在明代《颜山杂记》中都有记述：“凡攻炭，必有井干，虽深百尺而不挠。”“视其井之干，欲其确而坚也。否，则削。”为了保证井筒坚固牢靠，《颜山杂记》又说：凿井必须“避其沁水之潦”，注意“井病”（指断层和鸡窝煤），注意“测石之层数”。意即说，开凿井筒要重视地质条件，不可在含水大、有断层的地方开井，凿井时还要准确测定岩石和煤层的层数。
3.巷道部署。井筒开凿至煤层后，就要布置和挖掘巷道，准备采煤工作面。明代已经懂得根据煤层的走向、倾角和厚度布置上山、下山和运输、通风巷道。这在孙廷铨《颜山杂记》中有明确记载：“已得炭然后旁行其隧”，“井得炭而支行”（“隧”指主要巷道，“支行”指由主巷到工作面的小巷道）。“其行隧也如上山，左者登，右必降，左者降，右必登，降者下墄，登者上墄，循山旁行而不得平，谓之反墄（墄指阶齿）。”其意思是讲，要想采出不同位置的倾斜煤层，需要布置上山或下山，与采煤工作面连系。古代煤窑，通常采掘合一，掘进巷道也就是采煤。明代的巷道延深可达数十百丈1。掘进巷道（往往即是采煤）所用的工具主要有凿、锤、镐、钎。
4.井下支护。为了防止巷道和工作面塌落冒顶，支护是重要的。古代支护方法基本可分为人工支护和留煤柱支护。煤层及其围岩较软、较破碎时，用人字形木支架或二柱一梁木支架或方框支架支护。若煤及其围岩较坚硬时，一般不加支护或留煤柱支护。
5.井下运输。古代煤窑井下运输主要靠人背、肩挑，到明清时期，还用一种拖筐（或拖车）运煤。拖筐形似船形或长方形，用竹制或木制。有些木制拖筐下面还钉有铁条（拖条），使运输煤更为方便省力。
6.矿井通风。一般采用自然通风或人工通风。自然通风又分为单井筒通风和双井筒通风。双井筒通风较为普遍。明代《颜山杂记》对双井筒通风作了明确的记载：“是故凿井必两，行隧必双，令气交通，以达其阳，攻坚致远，功不可量。以为气井之谓也。”专门用作通风的出风井，通常选择在较高处（进风井在低处），这有利于自然风流的流动。
单井筒通风，多采用表风法，即在井筒的一角，用片石砌成一个三角形的回风道，回风道高出井筒，形如烟囱，名曰“噘咀”。风从井口进入井下，到采煤工作面，再经过用表墙隔出的回风道，由噘咀流出。单井筒通风最简单的方法是将一竹筒（南方有一种径粗如碗的竹子，凿去中节）放入井中，竹筒高出井口，井下即可形成自然风流，由竹筒抽出瓦斯等废气。这在宋应星《天工开物》一书内的采煤图中，作了形象的说明。
人工通风的办法，主要是用风车、风柜、风扇、牛皮囊等往井内扇风。
人工通风对浅部采煤有效。
1崔铣：《彰德府志》卷八。
7.提升与排水。古代煤窑的提升工具主要是桔槔、辘轳、绞车。使用辘轳、绞车，既可用人力也可用畜力。明代《天工开物》已有关于牛拽辘轳的记载：“井上悬桔槔、辘轳诸具，制盘架牛，牛拽盘转，辘轳绞縆，汲水而上。”提升工具，可提煤也可提水。盛水器具，古代多用牛皮囊（牛皮包），因其坚韧耐磨，盛水较多。古代南方也用唧筒（有的地方称水龙）排水。《天工开物》讲：“井及泉后，择美竹长丈者，凿净其中节，留底不去，其喉下安消息，吸水入筒。”
8.矿井照明。古煤窑浅部挖煤多用明火油碗、油盘。但随采深增加，瓦斯增多，极易引起爆炸，遂给灯加罩。明代《本草纲目》的采煤图中，立柱上挂吊的矿灯已有灯罩。矿灯既是照明工具，又是检测通风情况的工具。《颜山杂记》讲：“凡行隧者，前其手必灯，而后之。”意即说，在矿井下走路必须一手在前拿灯，看情况有无变化，然后前进。因为通风良好，则风量足，灯火亮，反之则灯火变暗乃至熄灭，这是危险的信号。这种通风不良的现象，矿工叫做憋气、煞气、闷亮。
中国古代煤炭技术的发展中国古代煤炭技术的发展，到了清代晚期，达到了高峰，就古代手工操作技术而言已非常完善。古代长期形成的传统煤炭技术，有些直到近现代仍在使用。譬如传统炼焦方法，现今有的地方仍在应用。我国传统炼焦方法主要有圆形炉炼焦法与长方形炉炼焦法两种。长方形炉练焦法在清末萍乡煤矿得到重要改进，使炼焦时间减少一半，炼出的焦炭质量可以和西方洋法炼出的焦炭媲美，一时名扬中外。萍乡长方炉炼焦时间三天，出焦率六成以上，每座炉一次可炼焦二十吨。其建炉方法如下：长方形炉底略高于地面，用砖铺平，四周筑土墙，墙脚深约一尺，墙高三尺、厚一尺四寸。炉宽八尺，炉长三五丈至八九丈均可。火门对称修筑，火门间距约三尺。火门形状，外方内圆，外大内小。外火门高一尺四寸、深七寸、宽一尺，门下距地面三寸，内火门在外火门内层土墙上，偏凿圆孔，孔径六寸，斜上通入炉中，上沿约与外火门相齐。炼焦程序是，首先装末煤一尺三四寸，再用砖坯叠砌火路，使之四通八达，但每一相对火门的火路必须对直。尔后，在每两相对的火门炉中心的火路上面，用砖砌一方形烟囱，而靠两头横墙边亦砌一烟囱。各烟囱下的火路成一直线。烟囱砌好后，用炉灰或洗矸石末铺盖三寸，使除火门烟囱外无漏风处。再后用煤泥炭饼、木柴引火。各火门之火力宜猛，不可间断。晴天约七八小时，阴雨天约十二小时，各烟囱便有红火冒出，此时各火门用砖封闭。当视烟囱已无烟，火色红白时，便可拆卸烟囱、火路，随之覆盖细灰，勿使进风，约过十二小时，用水浇湿面灰，以熄余火，再过六小时即可取焦1。
1参见俞燮堃：《萍矿土法炼焦附土说》，1907年活字本，第11—16页。
第十四节 石油天然气
明代石油天然气开发利用水平的提高，首先表现为凿井技术的发展。明代凿井技术继宋卓筒井发明以来，有很大进步，凿井技术逐渐趋于程序化。据《蜀中广记》等书记载2，当时凿井程序大致可分为选井位、立石圈、凿大窍、扇泥、下竹和凿小窍六道工序。
凿井前先请有经验的山匠来选井位，这需要丰富的地质学知识，当时工匠在长期生产实践中基本掌握这些知识。井位选好后，为了防止表层泥土的垮塌，必须“尽去面上浮土，不计丈尺，以见坚石为度”3。然后将事先准备好的外方内圆的石圈下入挖好的坑中，层层相垒筑成井筒。接着用大铁钎为钻头，进行顿钻。大铁钎“扁竟七寸，有轮锋，利穿凿”4，人们用杠杆原理提起，放下大铁钎，使它上下运动，凿穿岩石，为了防止井径弯曲，凿井时必须时常转动钻具，这与现代钻井中大钳的作用相当。凿井过程中，还要向井内灌水或利用地下水，与凿碎的岩屑混合成泥浆，便于泥筒汲取。此外，还可以冷却、润滑钻头以加快钻进速度。每当钻井一二尺后，就要用扇泥筒扇泥。这样钻凿与扇泥交替进行，凿到二三十丈深，“见红石岩口，大窍告成”5。然后开始下套管，使“四溃淡水障阻，不能浸淫”1。最后再以小铁钎为钻头钻进，直至完井。钻井工艺的程序化，为钻井向深部地层发展创造了条件。
凿井技术的程序化迫切需要固井技术和治井技术的发展，因此固井技术和治井技术的进步，也是这时期钻井技术发展的标志。
明代的井，“浅者五六十丈，深者百丈”2，约合今制155.5至311米，井深比宋元时期有明显增加。套管必须下到红石岩层，深度达“二三十丈（约今62.2至93.3米），这样套管所承受的拉力、内部液压力和外部挤压力加大，需要强度较高的套管柱。宋代所用楠竹的强度显然适应不了凿井深度的猛增。人们在长期实践中，摸索出石料、圆木代替楠竹制套管技术，成功地解决了这一难题。如在井的上部用外方内圆的石圈，筑成石质的套管，这种套管不易变形，强度大；在土层之下，用竹木为套管，一般采用松木或柏木等木质坚硬且耐腐蚀的材料，按井径大小，剖开圆木，“挖空如竹，合而束之”，然后“以麻合其缝，以油灰衅其隙”3。油灰是用桐油和石灰混合制2马骥：《盐井图说》，原著已佚，《蜀中广记》等书有引文。
3马骥：《盐井图说》，原著已佚，《蜀中广记》等书有引文。
4马骥：《盐井图说》，原著已佚，《蜀中广记》等书有引文。
5马骥：《盐井图说》。
1马骥：《盐井图说》。
2光绪《射洪县志》卷五引郭子章《盐井图说序》。
3同治《南部县志》卷六。
成的，它涂在木竹表面可以进一步提高套管的强度和防腐能力。新套管材料的出现，为地质井向更深层发展创造了条件。
随着井深的增加，如何处理随时可能出现的井下事故，成为亟待解决的难题之一。明代的治井主要有打捞落物和淘井两种类型。在凿井过程中，钻头折断落入井中，或遇到淤泥受阻，就需进行治井。为了打捞落入井中的物品，人们发明搅镰、铁五爪、撞子钎等打捞工具1。用这些工具可以成功地处理各种井下事故。特别值得一提的是撞子钎，后来演变成现代钻井中的主要器具——活环。此外，人们还发明搜子、漕钎和刮筒等淘井工具，用以排除“淤泥填溢”等井下事故。
这一系列钻井工艺上的重大突破，对明代石油天然气的开发利用有极大推动作用。在石油开采方面，据《益部谈资》等书记载四川嘉州、眉州、青州、井研、洪雅、犍为诸县都有石油井。这是继西北油井以来，我国又一批早期的石油井。
在天然气开采方面更是突飞猛进，特别是在四川自流井出现了世界上最早投入开发的天然气田。明嘉靖年间，由于自流井地区的盐井大多坍塌成为废井，或是井老水枯。在这种情况下，人们运用先进的凿井技术，又钻凿一批新井2。这批井的深度都较以前有所增加。在开凿盐井的同时，相继出现了一大批高产的天然气井。据《李氏家谱》记载，明万历年间，自流井地区天然气的开采已有一定规模。这是世界上最早进行工业性开采的天然气田之一，在世界天然气开发史上具有重要意义。
随着南方各地经济文化的发展，人们在上海、云南、广东等地又发现大批油气苗，这些记载一方面说明人们对大自然认识能力的增强，另一方面也说明我国是石油天然气蕴藏量极为丰富的国家。
凿井技术的发展和油气苗的更广泛发现，为石油天然气的广泛应用奠定了基础。明代石油天然气的应用表现在许多方面。如明代陕西延安地区居民，不再以原油直接点灯，而是把它加热后，除去水分及其他易挥发成分，然后“浸不灰木”（不灰木即石棉），可长期点用。这是石油作为照明用油工艺上的又一次突破。四川许多地区也广泛地把石油用于夜间照明1。此外，石油在医药上的应用更为普及。《大明一统志》载，石油可以“燃灯疗疮”；《居家必备》载“可涤疖毒，无名恶疮效”；《延安府志》载“可燃灯涤疮”；《本草纲目》载“石油气味与雄硫同，故杀虫治疮”等，对石油药用价值的这些记述，显示明代人们对石油性质有了更加深入的认识。
1《明会典》卷三三。
2马骥：《盐井图说》。
1曹学佺：《蜀中广记》。
