技术有两个来源，经验和科学。建一个简单的房子只要有经验就够了，但如果没有材料力学，建造摩天大楼是不可能的。那么，经验所能达到的限度有多大？比如北京故宫太和殿的建造，是否需要一个精确的定量科学在后面支撑？如没有，它如何能够建成？如果有，它是什么？

技术的两个来源：经验与科学

暂提出这样一个定义：技术是为达到特定目的而采用的有效手段或方法。它包括工具（包括人自身）和对工具的运用（技能、操作规则）。

技术和科学的关系是一个复杂的问题[1]。但毫无疑问，科学和技术各有渊源。如果把原始人对石器的制作和使用也称做技术，技术无疑有比科学长得多的历史。在古希腊，科学隶属于哲学，掌握在哲学家之手；而具体的生产技术则由工匠掌握。亚里士多德把推理得到的知识叫做科学知识，而把通过实践得到的知识叫做技术知识（[2]，p.281）。

科学和技术的结合是从工业革命开始的。对热机效率的追求促使人们研究热机的原理，导致热力学诞生（[2]，p.336）。而电磁理论的应用则创生了一种新型的技术。1864年，J. C.麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在；1887年，H.R.赫兹用实验证实了电磁波的存在；1901年，G.马克尼发明无线电报，使电磁波获得了实际用途。之后，又逐渐发明了基于电磁辐射的无线电广播、电视、雷达等技术。与传统技术相比，无线电技术的特殊性在于，它是由科学理论推导出来的，是仅凭经验累积不可能获得的。这种源自科学的技术，可名之为“科学的技术”，简称“科学技术”。

更多更普遍的技术来自经验。按照传说，鲁班因被草叶划破了手指，受叶子形状的启发而发明了锯子[3]。被草叶划破是经验，被发明的锯子则是技术。经验技术中的工具和技能都可由经验累积而逐步发展。

在科学技术中，工具是主要的。科学技术的发展趋向于使工具的使用简单化。在一把刀面前，庄子笔下游刃有余的庖丁和一个普通屠夫可以有很大的技能差异；但是在现代化屠宰场的电钮面前，他们几乎是平等的。在经验技术中，人本身是最重要的因素。科学技术的发展则使个体的人的价值降低，人之间的差异缩小，成为科学技术系统中的符号。

经验技术是一个基础。科学技术总是要和已存在的经验技术结合起来，才能成为现实。爱迪生发明电灯时，为寻找合适的灯丝试验了大量的材料，这个过程是经验积累的过程，而不是公式推导的过程。但科学技术从另一个角度涵盖了来自经验的技术。科学理论几乎触及了人类所有的技术领域。传统的经验技术，或者被科学技术所代替，或者被科学重新解释，成为科学技术的一部分。

然而，仍有一部分经验技术游离于科学技术之外。

太和殿何以建成？

太和殿建于明永乐十八年（1420年），清康熙三十四年（1695年）重修。在前一个时间，哥白尼尚未出生，在后一个时间，牛顿虽已出版了他的巨著《自然哲学的数学原理》，但也不过7年。建造太和殿的技术不可能来自西方科学，这是不言而喻的。

事实上，这种可上溯到春秋时期《考工记》的中国古代建筑技术至少在宋朝就已经成熟了。目前可见最早的总结性文献是《营造法式》。《营造法式》于北宋绍圣四年（1097年）由将作少监李诫奉命编修，元符三年（1100年）成书。该书包括了从行政管理、施工预算到建筑设计、施工规范等与建筑有关的全部内容[4]。

《营造法式》的核心是材份制。材指木料，《营造法式》根据截面线度将材从3寸（宋尺）到6寸规定为八等，各等材对应着不同规模的建筑。如规定3-5开间的殿堂和7开间的厅堂用三等材，殿内藻井和小亭榭用八等材等等。[5]份是根据截面为矩形的方材所规定的长度单位。“各以其材之广，分为十五份，以十份为其厚”，这样，既规定了材与份的关系，又规定了方材的高宽比例——15:10，即3:2。材的等份一定，份的绝对长度也就定下来了，所以说“以材为祖”。材有八等，故份有八种绝对长度。但份的绝对长度并不重要，重要的是份的数值。《营造法式》中各种建筑构件（如梁、柱、椽等）及建筑单元（如间广、进深）的尺寸都是以份值为单位规定的。如“栋^①径16份至30份共五种，……殿堂单补间间广250份左右（增减50份），用21份栋径；双补间间广375份左右（增减75份），用30份栋径……”（[6]，p.40)所以材等一定，整个建筑便随之而定。

关于材份制的优点，王天在《古代大木作静力初探》中有若干总结：

“采用材份制设计梁、栋、柱可不分房屋大小，不用大量图纸，甚至不必一一计算，仅用一根有刻度的杖杆即可。这种工具，既是尺又是图，小则数尺，大则数丈，低如民舍，高如千仞之塔，莫不如是。([6]，p.1)
“多大的房子，需要多粗的栋梁呢？在古代没有设计院，也不可能每栋房子都绘制一套详图。为首的工匠既是工程的指挥者、设计者，又是施工者。除了地盘图和侧详图外，其余细部大多以杖杆和口诀传授，成为无文字的图纸。它具有扼要、易懂、牢记的特点。([6]，p.5)

“建筑物体量大小不能任意变化，各种构件的尺寸以及构造做法不能无限，要求房屋规格化、标准化。规定数种规格，如间广、进深，并由此得出椽、栋、梁、柱的长度和断面尺寸。根据所需要的房屋规模，选取各种规格，施工者仅换把尺子，一切做法依旧，就加快了施工速度，方便了定工备料。”([6]，p.5)

王天发现材份制规定的大量数据与材料力学给出的最佳值相符合。如方材的高宽比，王天的分析如下：为充分利用木料，要求从一根圆木中锯出一根具有最强的抗弯能力的方材。依材料力学，受弯构件的抗弯能力以截面矩量衡量。

h d W= bh b（图）

截面矩量W与截面高度h的平方成正比，与宽度b成正比。在圆木直径d一定的情况下，高越大，宽越小，用微分方法求直径一定时截面矩量的最大值条件，可得高宽比为 :1（1.41:1），与3:2（1.5:1）极为相近。（[6]，p.7)

王天还通过大量计算分析了材份制整体构架的力学意义：“跨度的大小变了，上部荷载也跟着改变，受弯构件的断面应重新设计，这是现代设计工作的一般做法。然而古代仅换一把材份尺，就可以造出不同大小的房子，而且使构件强度安全储备几乎相同。要保证这一点并不容易，仅凭经验还做不到，必须对构件的受力状态，从量的意义上研究、计算才能得到。……否则会出现断面增加了，但还不够，或者增加得过大，浪费了材料。

“《营造法式》采取了一系列相应措施，其中材等是主要因素。材等一旦确定，其构件的长度就能定下来，屋面荷载如使用瓦等、覆土重量、板箔层数、垒脊高低也相应而定。椽距、椽径的大小随之产生。以此类推，栋、梁的截面就可确定。每差一等材，间广、进深、荷载、构件断面，相应地、精确地协调变化，使之达到构件内力等强度。这比孤立地设计一栋房子复杂得多。材份制可以说是当时世界上一项无与伦比的成就。”([6]，p.8)

材份制中还有很多现代技术无法评判的内容。王天分析了一种叫做两材襻间的组合支座，由于“这样的组合式支座，现代结构力学、木结构学中不曾有，就是计算方法也找不到”，王天便将它近似为结构力学可以计算的四种可能，分别作了分析。然而，以“上述四种方式分析支座受力状态，仅仅是一种设想，因为多种构件组合的支座受力状态很复杂，必须进行测试才能得到真实情况。遗憾的是现在没有这种条件”。([6]，p.47) 这种在今天还没有条件测试的结构，在一千年以前就已经出现了。

材份制的成熟甚至可以追溯到唐朝。傅熹年在分析了建于唐大中十一年（857年）的山西五台山佛光寺大殿之后说：“可以证明当时存在一套以材份为基本模数并按一定比例进行外观和室内设计的相当成熟的设计方法，可以综合解决建筑的使用功能、工程技术和艺术问题。”[7]傅熹年指出了材份制的另一特点——综合性。在现代建筑技术中，外观设计、室内设计和工程技术等属于不同的分支。

在技术和科学之间

材份制是仅仅来自于经验的积累，还是有一种定量的科学在背后支撑？

对这一类问题稍作思考，便会遇到一个障碍，即古今知识结构的重大差异。现代人已不具备传统技术思想的语境，所见的只是粒粒珍珠，而难见曾经的珠链，只好以现代知识体系衡量它们，把它们安放在相应的位置。那么，材份制以及其它中国古代技术，在以西方思想为坐标的现代知识体系中，应该处于什么位置？为此，需先界定科学与技术。

中文“科学”一词来自日语，是作为SCIENCE的译词进入汉语的。它的原意就是SCIENCE——源自古希腊自然哲学的关于自然界的系统的定量化的知识。关于自然界的系统的知识并不止SCIENCE一种，于是科学一词的所指也便泛化，泛指任意一种关于自然界（甚至一切思维所及的领域）的系统的（甚至非系统的）知识，且往往隐含正确、高明、有效等褒义，有时也被说话者滥指一切他认为“好”的东西。现在大众语境中频繁出现的“科学”及“科学技术”多应如此理解。在学术界，这个词也没有严格界定。比如王天说材份制“是精炼的科学的设计方法。”（[6]，p.4） 并不是说材份制与SCIENCE有关，而是说材份制正确高明有效。

科学既然被认为是人类认识自然的最高成就，中国古代是否有科学就成了一个有关民族尊严的大问题。在这个背景下，中国古代劳动人民创造了辉煌的“科学技术”便是一个当然的结论。常用的例证是四大发明。但是，四大发明不是科学，而是技术，而且不是科学的技术。

于光远认为：“‘科学’一词在我国古时候是没有的，不只是没有这个词，而且没有近代意义下的科学这个东西”。?8? 既无“科学”，何来“科学技术”？

现提出这样一个定义：科学是关于物质世界的系统化的定量化的遵循因果律的知识。其中物质与精神相对；“定量化的”这一限定，可把科学与哲学、宗教、原始神话等关于自然的系统化解释区分开来，同时也把雏形状态的科学排除在外，如同讨论人，只讨论已成活的人，而把未出生的胎儿排除在外，不论死活；“遵循因果律的”可使科学与技术区别开来，科学的目的在于求其因，察其“所以然”，而技术的目的则在于有效，“知其然”便可。

可以列出如下与科学和技术相关的领域。

经验→技术……科学→自然观（1）

经验可以产生技术，科学和自然观有相互作用。在科学和技术之间，还应有一个环节，可名之为“技术科学”。则

经验→技术→技术科学→科学→自然观（2）

从右往左，科学通过技术科学一方面促生了科学的技术，一方面对原有的传统技术进行解释，使之纳入科学的系统中，成为科学技术的一部分。技术科学也有两个来源：经验的总结和科学的应用。“在某些领域内（例如材料力学和水力学），技术科学是从理论物理学和实验物理学发展而来的，而机械运动学则直接产生于工程实践。”[9]“19世纪初，铁成了建筑物、桥梁等结构的通用材料，用户也积累了实际使用铁的经验，但显然缺乏科学数据和理论，不是用了过多造成浪费，就是用了过少造成事故，这就促进了材料科学的发展。”[9]技术科学是从科学到科学技术之间的一个不可或缺的环节，有时也会为科学本身做出贡献，两者界限也不是截然分明。

将（2）式从左往右看，则须将此式重新列出，如下：

科学技术→技术科学→科学→自然观（3）

经验→经验技术→技术科学→科学

来自经验的技术能否形成技术科学，或者与技术科学相对应的系统化了的知识，进而形成科学？如果能，这个科学的形态是什么样的？它是否与SCIENCE同构？

源自经验的技术当然也会而且必然会形成一个系统化的规范化的知识体系。《营造法式》就是一例。但能否称之为技术科学，尚可斟酌。用西方概念体系衡量中国古代知识，常会有这种感觉，有些东西表面相似，但有骨子里的差异。从《营造法式》与建筑技术的关系看，似可称为技术科学；如是，则可认为中国古代存在着大量的技术科学，如《天工开物》、《齐民要术》等。但是，这些技术科学和现代意义上的技术科学有着根本性的差异。第一，现代技术科学虽着眼于技术，但根植于科学。归根结底，是科学给出了其所以如是的原因，各门技术科学内部或相互间的矛盾或使某一项技术被证明为不符科学而被废除，或使科学本身得以发展。而中国传统技术科学各门类相互独立，相关不多，相安无事。第二，现代技术科学是动态的，从理论上说，它能处理自己领域的所有问题。比如建筑学，对设计者想要设计的任何形状和材料的建筑都能给出指导。而中国传统技术科学是静态的，根据《营造法式》只能建造它所提供的那些类建筑。这或许是中国古建筑大同小异的一个原因。第三，中国传统技术科学更为实用，而且至今仍有不能被现代科学涵盖的内容。

前两项差异可归结为一点，中国古代技术科学没有一个科学在背后支撑。第三项则暗示两个问题：其一，中国古代是否有过一种科学，但没有流传下来？其二，如没有SCIENCE的入侵，中国古代技术科学能否蕴生出自己的科学？即将（3）式从左向右再推一步？

技术背后是否必然存在科学

于是又回到这个问题：中国古代技术是仅仅出自经验的积累，还是在背后有一个科学支撑？对此尚不能肯定回答，现提出一些思路。

假定它们来自经验，则应该能够看到经验的痕迹。仍以建筑技术为例。如果《营造法式》规定的方材高宽比3:2来自经验，应能看到，古建筑中方材的高宽比是随着时代的推移，逐渐接近这个比例的。经验的另一种痕迹是失败。通常认为，来自经验的技术必须经过一系列失败才能逐渐达到最佳。如是，应该能发现设计失败的建筑，比如因设计失败导致坍塌的古建筑。以上需要古建筑研究者及考古学者提供证据。

但即使如此，也只能证明经验的重要性，而不能证明中国古代技术仅仅出自经验。

或者，应该能发现实验的痕迹。比如对某一种构架进行力学测试，掌握其承重、受力等情况，反复调整，以保证这个构架安放在具体的建筑上不出问题。如此，应能发现遗留下来的实验场所以及文献证据。现有文献表明，很多能工巧匠以个人的身份做过这样的实验，但既然存在《营造法式》这样的以国家名义颁布的建筑行业标准及技术，是否存在官办的大规模的实验场所？如果存在，这个场所的规范和结论也许可以确定地认为是技术科学，这样的技术科学产生科学的可能性是非常大的。陈明达认为：“《法式》虽无科学实验的记载，却有非经科学实验不可能得出的一些严格数据。”，继而断定：“不仅进行了实验，而且有很高的测试水平。”?10?
如此，假定它背后有一个科学便有了更大的合理性。显然，被称为中国古代科学四大部类的天算农医除算学外，都不可能给材份制以理论指导。而算学也不能提供受力承重等方面的指导。如存在一种科学，必定是已经失传的。王天便持此观点。“按现代计算方法计算，证明全部受力构件是符合材料力学的。这决不是偶然的巧合，也不是仅凭经验总结就可以达到的。令人惋惜的是古人的理论、计算方法、公式，竟无只字流传下来。”（[6]，p.8) 关于方材的最佳高宽比，王天认为，现代人只需作一次微分运算，不费吹灰之力。“而千年以前的唐辽宋时代，古人用什么方法求得呢？如果古人真的知道截面矩量这一概念，则说明唐辽宋时代的数学、材料力学已发展到相当高的水平。现在有许多迹象表明，那时已产生了材料学这一专门的学问。”([6]，p.7)

如果王天所假定的材料学真的存在，它或许与国家规模的技术实验有关。但需看到，王天的推论是以现代知识结构为依据的。以现在的眼光看，从截面矩量通过微积分计算获得方材的最佳高宽比是一条很自然甚至是唯一的理论途径。但若回到中国传统知识语境，则可能发现新的理论途径。如果中国古代的材料学真的存在，它也应该是迥异于现代科学的另一种形态的科学。这一点，有江晓原《天学真原》作为旁证。江晓原认为，中国传统天学与现代天文学的目的、功能、形态等都有根本的不同[11]。

然而，还可以做出这样一个结论：技术并不一定要和科学结合到一起。没有科学的技术也可以达到很高的水平，如都江堰。甚至在很多方面，来自经验的技术要优于来自科学的技术。

就个体而言，人可视为一个刺激反应系统，能够根据外界的刺激调整自己的反应。相似刺激产生的相似反应，构成了一系列行为模式。这些模式可以认为是经验，或者技能——经验技术。从理论上说，人也可以根据科学原理，推导出最佳反应方式来，姑称之为科学反应。但是，如做出科学反应，必须通过大量的计算，越过一层一层的边界条件、约束条件，经过一级一级的近似才能实现。对于一个具体的行为决策，它到科学的距离要远远大于它到经验的距离。又由于途中的近似，科学反应未必是最佳反应。“几乎确切无疑地，技能并不是通过自上而下的理论获取的。小孩子没有学过理论语言学就懂得运用语言，没有学过游戏理论就懂得弈棋，同样，他们（就像马戏团里在柱子上平衡的海豹一样）对牛顿力学一无所知也可以骑起自行车来。”（[12]，p.114)。就理性成分比较强的弈棋而言，棋艺的高低一般被误认为与计算步数的能力成正比，但“棋艺大师并不比一般弈棋者作更多的运算……当被问及在棋赛中会预计多少着时，大师雷蒂（Richard Reti)说：‘一着，正确的一着’”。（[12]，p.124)“美国棋艺程序CHESS4.6CDC在Cyber176电脑上操作时，每选择一着可往前估算五十万个位置。藉着这种计算优势，它的表现才大体可达到‘专家棋艺’的水平，但还未能达到‘大师棋艺’的水平。”([12]，p.124) 在个体的知觉模式、行为模式的基础上，群体也会建立起反应模式和行为模式。与人类群体相关的经验技术可视为群体反应的模式化。如建筑技术可视为原始人筑巢行为模式的延续。《营造法式》更像是操作规则，或筑巢模式的文字记录，它固然有理性的成分，但它离经验的距离更近。

那么，那些令王天困惑的古建筑技术中的优秀成分是如何得到的？可以以蜜蜂蜂巢的建造作为一个极端的例子。显然不能认为蜜蜂懂得科学，掌握了科学的技术，但蜜蜂的六角形蜂巢却是以有限的材料获得最大空间、最大强度的形状。材份制中方材的高宽比只是近似于科学计算的最佳值，而蜂巢的角度却精确等于科学计算的极值角。如果蜜蜂能够把它们筑巢的过程用文字记录下来，它应该与《营造法式》有很多相像之处。当然，蜜蜂建巢的技术通常被认为是来自本能。人类的行为模式本身虽然不是本能，但它是在本能的基础上建立起来的。大自然既然赋予蜜蜂以这样的本能，使它能建造它所能建的最好的家居；它是否也赋予人类了一种本能，使人最终能获得建造最好家居的能力？在优秀的本能的基础上，加以理性的智慧，人类是否能做得更好？

这个解释不仅可以解释中国古代建筑技术，还可以对远在科学诞生之前的辉煌的古希腊建筑和古罗马建筑做出解释。

直接改变人类生活的是技术，它一面根植于人类心灵深处混沌的本能，一面连接人类最高的理性。

本能→经验→技术→技术科学→科学→自然观（4）

对于传统技术与科学的珠粒，有两种处理方式。其一，将这些珍珠镶嵌在现代知识框架之中；其二，回到传统思想的语境，将珠粒还原为珠链。这两种方式的结合是十分必要的。有很多学者在此方向上进行了努力，如江晓原对中国天学的研究。就中国古代建筑技术在现代知识框架的位置而言，可以认定它主要是来自经验的技术，而非科学的技术。这种技术虽已发展成为技术科学，但尚未由技术科学发展为科学。

参考文献
[1]陈昌曙，陈凡：“方兴未艾的技术哲学”，收入《现代科学的哲学争论》，北京大学出版社，1995，第391页。
[2]董光璧，田昆玉：《世界物理学史》，吉林教育出版社，1994年。
[3]阙勋武：“巧匠鲁班”，收入《中国古代科学家史话》，辽宁人民出版社，1974年，第4页。
[4]陈明达：“《营造法式》”条，《中国大百科全书˙建筑园林城市规划卷》，中国大百科全书出版社。
[5]程建军：《风水与建筑》，江西科学技术出版社，1992年，第146页
[6]王天：《古代大木作静力初探》，文物出版社，1992年。
[7]傅熹年：“佛光寺”条，《中国大百科全书?建筑园林城市规划卷》，中国大百科全书出版社。
[8]于光远：“伪科学与科学”，《自然辩证法通讯》1990年第6期。
[9]《简明不列颠百科全书》第四卷，中国大百科全书出版社，1985年，第233页。
[10]陈明达：《营造法式大木作制度研究》，文物出版社，1993年，第63页。
[11]江晓原：《天学真原》，辽宁教育出版社，1991年。
[12]唐纳德˙米基（Donald Michie）：“感性智能与智性智能的机械模型”，收入《科学与人》，商务印书馆，1994年。

 资料来源：《自然辩证法研究》1997年8期