北宋慶歷年間的杭州城,最不缺的就是書坊。但雕版印刷那叫一個費勁:刻工師傅每天趴在木板上,一刀一刀刻字,刻錯一個字就得整塊板報廢。
畢昇就是刻工,這哥們兒是湖北英山人,祖?zhèn)鞯目套质炙?,卻有嚴(yán)重的"強迫癥"——看見浪費就難受。他蹲在廢板堆里扒拉,突然一拍大腿:"掌柜的,您說要是每個字都能拆下來,用完再拼新的,不就不浪費了嗎?"老掌柜白了他一眼:"畢昇啊畢昇,你這腦洞比西湖還大,字要是能拆,那不成了積木了?"
畢昇沒吭聲,偷偷攢弄了塊膠泥。下班回家就躲在灶房里鼓搗,又是和泥又是刻字,弄得滿臉花。他老婆端著飯碗罵:"你看看你,跟個泥猴似的!再玩泥巴就別吃飯了!"畢昇嘿嘿一笑:"娘子,我這是搞大宋科技部重點項目呢,以后刻字不用雕板了!"
畢昇的"重點項目"其實就是活字印刷術(shù)。他先把膠泥做成小方塊,在上面刻字,然后放進(jìn)窯里燒硬。這些"泥活字"像麻將牌一樣,每個字都是獨立的。排版時,在鐵板上刷一層松脂、蠟和紙灰的混合物,把活字按順序排上去,加熱讓混合物融化,冷卻后活字就固定了,這樣就能刷墨印刷。
但新問題又來了:有些字常用,比如"之乎者也",得刻好多份;有些字
很少勇,比如"饕餮",刻了又用不上。畢昇想了個招:做個木格子,按《廣韻》韻部分類,每個格子里放常用字,
生僻字單獨放。這樣排版時,伸手就能拿到需要的字,跟現(xiàn)在的鍵盤打字差不多。
最絕的是他的"快速換版"技術(shù)。比如印完正面要印反面,他準(zhǔn)備兩塊鐵板,一塊排版,一塊印刷,這邊印完,那邊版也排好了,效率翻倍。這簡直就是北宋版的"流水線作業(yè)",比歐洲谷登堡的活字印刷早了四百年!
畢昇發(fā)明活字印刷時,有個"追星族"正在杭州當(dāng)通判,他就是后來寫出《夢溪筆談》的沈括。這哥們兒是個"科技控",沒事就往書坊跑,聽說畢昇搞出了活字印刷,立刻帶著筆記本上門拜訪。
沈括見到畢昇時,他正在收拾活字:"沈大人您看,這是之字,刻了一百個;這是宋字,刻了五十個。。。。。。"沈括一邊記一邊驚嘆:"畢師傅,您這發(fā)明太牛了!以前雕版印書,刻一套板要幾個月,您這活字,幾天就能排好版,還能重復(fù)用,簡直是印刷界的變形金剛??!"
畢昇嘆了口氣:"可惜沒人信啊,書坊老板說我這是歪門邪道,不如雕版看著氣派。"沈括拍拍他的肩膀:"別怕,我給您寫測評報告!"于是在《夢溪筆談》里,沈括詳細(xì)記錄了活字印刷的步驟,還加了批注:"若止印三二本,未為簡易;若印數(shù)十百千本,則極為神速。"意思是:印少了看不出優(yōu)勢,印多了才叫快!
沈括的《夢溪筆談》就像北宋版的"知乎",里面全是硬核干貨。比如他記錄了磁偏角現(xiàn)象:"方家以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也。"這比歐洲早了幾百年發(fā)現(xiàn)指南針不是正南正北的。他還解釋了彩虹的成因:"日光照之,則為虹。"用現(xiàn)在的話說就是"光的色散"。
最絕的是他發(fā)明的"隙積術(shù)"。有次他去倉庫,看見管理員在數(shù)陶罐,一層一層堆成金字塔形,數(shù)了半天還數(shù)錯了。沈括琢磨出個公式:"上底寬a,長b;下底寬c,長d;層數(shù)n,則總數(shù)=
n6[(2b+d)a
+
(2d+b)c]。"這其實就是高階等差級數(shù)求和,比歐洲早了六百年。
沈括還特別關(guān)注民間發(fā)明。除了畢昇的活字印刷,他還記錄了水工高超的"三節(jié)壓埽法"——用分段的埽體堵黃河決口,以及木工喻皓的《木經(jīng)》——古代建筑手冊。他在書里說:"技藝之精,未必出于士大夫,民間自有高人。"這在重文輕武的北宋,可是相當(dāng)超前的觀念。
沈括不只是科學(xué)家,還是個政治家。他曾出使遼國,靠著地圖和數(shù)學(xué)知識,把被遼國侵占的土地又要了回來。他還參與了王安石變法,負(fù)責(zé)整理農(nóng)田水利,發(fā)明了"淤田法"——利用黃河淤泥改良鹽堿地。但也因為變法,他得罪了不少人,有人罵他"科學(xué)怪人亂政"。
最戲劇性的是他和蘇軾的"愛恨情仇"。烏臺詩案時,沈括是舉報蘇軾的人,他拿著蘇軾的詩稿,逐條批注"黑料"。但后來他又很佩服蘇軾的才華,在《夢溪筆談》里記錄了蘇軾的"透光鏡"研究——這種鏡子能把背面的花紋投影到墻上,沈括猜測是"鑄造時冷卻速度不同造成的",雖然沒說對,但思路很超前。
晚年的沈括隱居潤州(今鎮(zhèn)江)夢溪園,專心寫《夢溪筆談》。他在園里挖了個池塘,養(yǎng)了各種動植物,整天拿著放大鏡觀察。有次朋友來拜訪,看見他蹲在池塘邊看蝌蚪變青蛙,一蹲就是半天,忍不住說:"存中(沈括字),你都六十歲了,還跟個小孩似的!"沈括哈哈大笑:"科學(xué)這事兒,就得有顆童心??!"
畢昇的活字印刷術(shù)在北宋并沒有大規(guī)模推廣,原因很現(xiàn)實:書坊老板覺得雕版雖然貴,但印出來的書氣派,適合賣給讀書人;活字雖然便宜,但排版麻煩,還得備大量字模。直到元朝王禎改進(jìn)了木活字,明清時期才廣泛使用。
沈括的科學(xué)發(fā)現(xiàn)也大多停留在"知其然"的階段,沒能發(fā)展成系統(tǒng)的科學(xué)理論。比如他記錄了磁偏角,卻沒研究出地球磁場;他發(fā)明了隙積術(shù),卻沒發(fā)展出微積分。這其中有個重要原因:北宋重文輕理,科舉只考四書五經(jīng),科學(xué)家沒地位,畢昇到死都是個刻工,沈括的《夢溪筆談》也被歸為"筆記小說"。
但這不影響他們的偉大。畢昇的活字印刷術(shù)后來傳到朝鮮、日本,又經(jīng)絲綢之路傳到歐洲,直接推動了文藝復(fù)興和宗教改革。德國谷登堡發(fā)明金屬活字時,應(yīng)該說受到了畢昇的啟發(fā)。沈括的《夢溪筆談》被英國科學(xué)家李約瑟稱為"中國科學(xué)史上的里程碑",里面記錄的"隙積術(shù)會圓術(shù)"成為后來中國數(shù)學(xué)的重要分支。
今天我們看畢昇和沈括,會發(fā)現(xiàn)他們代表了中國古代科技的兩種路徑:畢昇是"工匠精神"的典范,靠經(jīng)驗積累和反復(fù)試驗搞發(fā)明;沈括是"腦洞科學(xué)家",靠觀察思考和邏輯推理提理論。這兩種路徑要是能結(jié)合起來,中國可能真的會提前爆發(fā)工業(yè)革命。
可惜歷史沒有如果。但畢昇和沈括的故事告訴我們:科技進(jìn)步從來不是一蹴而就的,它需要耐心、好奇心和不怕失敗的勇氣。畢昇失敗了無數(shù)次才做出活字,沈括被罵"不務(wù)正業(yè)"仍堅持研究,這種精神比任何發(fā)明都珍貴。
畢昇和沈括可能沒想到,他們的"小發(fā)明小筆記",會成為照亮人類文明的火炬。正如沈括在《夢溪筆談》里寫的:"事非前定,造化之跡,后亦不能知。"