中國工程圖學史（簡體書）

中國工程圖學的發展，和科學技術中的各門學科一樣，是有著一定歷史繼承的。今天的工程圖學以及計算機圖學，正是由過去的工程圖學發展而來的。研究了解中國工程圖學發展的歷史，探討它的發展規律，科學成就，圖學思想，古代圖學家所具有的文化素質對科學研究的影響，以及圖學與藝術相結合的歷史經驗，將可以起到鑒古察今，溫故知新的作用。顯然，這對于廣大科技工作者、社會科學工作者以及大學生、研究生了解歷史，為中國科學技術的復興貢獻力量是有裨益的。這也正是著者出版中國工程圖學史的目的。 本書可供研究中國科技史的專業人員參考，也可供大學生、研究生閱讀。

劉克明，男，1950年11月17日出生，湖北武漢人，華中科技大學人文學院副教授，中國機械史學會理事，中國科學技術史學會會員，國際東亞科學史學會會員，中國工程圖學學會會員，中國機械工程學會會員，中國科學史技術學會技術史委員會委員，中國工程圖學學會理事，第九屆世界數學教育大會第20學組組委會委員，第三屆國際數學教育與數學文化史國際會議科學顧問。先后畢業于北京科技大學冶金系和湖北大學物理系，1978年赴華中工學院任教至今。1988年獲中國科學技術大學理學碩士學位，1993年在清華大學做訪問學者，2001年獲華中科技大學工學博士學位。 研究方向：中國科學技術史，中國工程圖學史，中國技術思想史，中國古代圖學思想史。 主要講授《中國科技史》《中國文化系列專題》《中國書法》《書法與篆刻創作》等課程，曾在清華大學等幾十所大學主辦學術報告和人文講座，受到大學們的熱烈歡迎。 發表的論文主要有： 《宋代工程圖學成就》，《〈周禮〉在科學史上的價值》，《中國古代機械設計方法初探》，《〈老子〉技術思想初探》。 其中《中國古代工程圖學史》、《中國古代工程作圖的科學成就》等論文先后在日本、韓國、新加坡和我國香港等地舉辦的中國科技史國際會議上宣讀發表，填補了中國科技史的空白。

三、界尺 中國古代工程制圖尚有界尺的發明與應用。界尺是古代建筑圖樣與樓臺宮室繪畫中使用 的作圖工具，在界畫和建筑圖繪制時用以作出直線和平行線。從工程幾何作圖而言，界尺就是 平行尺，可視為平行運動機構。它由相等的上下二尺與等長的兩條木桿或銅片桿鉸接而成。從 機械原理來看，界尺實為一平面連桿機構。現保存有明代的界尺形式，如圖4．8(a)所示，其界尺為銅制，并非一直尺，而是由上下兩直尺組成，上下尺的左右端之間各連有一可變換角度的連桿，若按住下尺移動上尺或改變銅桿與直尺的夾角度即可得出上尺平行于下尺的許多直線，這對于繪制有大量平行直線的建筑畫來說十分方便。 中國古代圖樣的繪制直線除界尺外，還有槽尺，如圖4．8(b)所示。槽尺木制，是一枝一側開有半圓形凹槽的短桿，一端削成斜面，畫筆嵌在槽內，筆鋒從有斜面的一端露出；作畫時以斜面緊貼上尺，線條的粗細可由露出筆鋒的長短來掌握，大意正與筆船相同，槽尺可與界尺配套使用。① 關于界尺的發明與應用，古代文獻雖有所及，但未盡其詳。近人余紹宋所輯《畫法要錄》網羅六朝至今1600年間論畫佳者，“甄集精粹，區劃類次，疏抉而條貫之，繁而不亂，位而各當”。其二編卷四“官室編”收錄歷代畫論中有關界畫的論述共11條，甚為系統，亦不見有關界畫繪制工具的記載。究其原委，當是界尺作為圖樣以及界畫繪制的工具，相當普及，應用廣泛，無須論著。后人稱之用筆之祖的唐人張彥遠《歷代名畫記》“論顧陸張吳用筆”篇，已載唐以前繪畫就有“界筆直尺”之用，也非“界尺”一詞。此篇“界筆直尺”凡五見，其制如何，未見其詳。而最早的①蕭默主編，中國藝術研究院，《中國建筑藝術史》編寫組編；《中國建筑藝術史》，文物出版社．1999年，第265頁。“界尺”記載，見之于宋代的文獻之中。宋人陶轂《清異錄·畦宗郎君》載：“歐陽通善書，修飾文具，其家藏遺物尚多，皆就刻名號：硯石日紫方館……界尺日由準氏。”是歐陽通將界尺稱之為由準氏。又宋人王君玉《國老談苑》卷一載：太宗，“又以柏為界尺，長數寸，謂之隔筆簡，每御制或飛宸翰，則用以鎮所臨之紙”。類似的記載亦見之于元末陶宗儀編《說郛》卷三十一《姚氏殘語》之中。宋人葉夢得(1077—1148年)《避暑錄話》卷上亦載：“晏元憲平居書簡及公家文牒，未嘗棄一紙，皆積以傳書，雖封皮亦十百為沓……以鐵界尺鎮案上。”可知古之界尺形制，似為直尺。當然這種界尺并非用于繪圖，具有幾何意義的作用工具。但它與書寫的宣紙折疊后相配合，仍可起到用直尺來定格畫線的作用。 清光緒十四年(1888年)英人傅蘭雅(John Fryer，1839—1928年)撰《畫器須知》一卷，其“論尺”一章介紹“平行尺”，其形制與界尺相似，傅氏論此未言此尺來至何處，但言“此尺為畫平行線之用，乃將相等之二木板并排相對，如長方形，以二銅片兩端各有活樞，斜連于二木板上，須平行對列，使二木板開合之方向平行”。“其用，即已有某線，要求作一線與經線平行，即將尺邊切準原線，按定切線之尺，約定二線這距，移開尺之下股，復按定下股，將切線之股，輕輕移下，與下股相并，切尺邊畫線，即與原線平行，此尺固然適用，但不及丁字尺，靠平方板邊之更便也。”如圖4．9所示。 清代銅平行線尺，如圖4．10所示，可用于制圖是繪制平行線。 四、毛筆 毛筆是中國對人類文明發展產生巨大影響的發明之一，筆、墨、紙、硯一起被稱為“文房四寶”，是特有的書寫與繪圖工具。幾千年來，毛筆作為古代器用之屬．對古代文化的記載和傳播起到了不可磨滅的作用。中國古代書畫藝術和工程制圖的發展，是與毛筆的演進與發展密不可分的。毛筆的嬗變不僅左右著中國書法、繪畫的形式，也直接影響著工程制圖的精度和圖面質量。正因為如此，毛筆位于“文房四寶”之首。 古“筆”字同“聿”，東漢(25—220年)許慎《說文》：“聿，所以書也。”清人段玉裁(1735—1815年)注：“以，用也。聿者，所用書之物也。”《說文》：“楚謂之聿，吳謂之不律，燕謂之弗。”段注：“一語而聲字各異也。《釋器》日：不律謂之筆。郭云：蜀人呼筆為不律也。”《說文》：“凡聿之屬皆從聿。筆，秦謂之筆，從聿竹。” 《詩經·國風》“北風”篇中有“靜女其孌，貽我彤管，彤管有煒，說懌女美”。鄭箋云：“彤管，筆赤管也。”管，筆管，孔穎達疏：“經云貽我彤管，是女史之事，故具言女史之法也。女史為女奴曉書者。《周禮》女史，其職云：令凡后之事以禮從夫人，女史亦如之，故此總云：后夫人必有女史彤管之法。”“貽我彤管”、“彤管有煒”的記載說明先秦時期筆的應用已經十分廣泛。 《爾雅·釋器》中有：“簡謂之畢，不律謂之筆，滅謂之點。”唐人歐陽詢(557～641年)《藝文類聚》卷五十八引晉人郭璞(276—324年)《筆贊}El：“上古結繩，易以書契。經緯天地，錯綜群藝，日用不知，功蓋萬世。”又引《博物志》日：“蒙恬造筆。”又引《釋名》曰：“筆，述也，述事而書之也。”其收羅甚豐，如數家珍，可見古代文獻中關于筆的記載不勝枚舉。《太平御覽》中關于筆的記載，如圖4．11所示。 大量出士文物也為古筆的發明和應用提供了歷史資料。新石器時代陶器上的各種紋飾線 條流暢，陶刻符號筆觸清晰，并有明顯的提按所形成的粗細筆畫的痕跡。這無疑是用毛筆或類 似的毛制工具繪制的。這種類型的彩陶，在整個仰韶文化區域都有發現。顯然，類似毛筆的繪 圖書寫工具已被普遍應用。據現有的考古文物，筆的出現可以追溯到6000年前的新石器時代 的仰韶文化。殷商時期甲骨上的文字，也有墨書朱字的痕跡。這說明毛筆在我國創始確實很早，筆的制作有著逐漸發展嬗變的過程。 考古發掘中發現的最早古筆的實物屬于戰國時代，長沙楚筆可為其代表。1954年6月湖南 長沙左家公山戰國木槨墓出土毛筆一枝，筆桿是用竹削成的圓柱形，長17．8cm，直徑O．5cm。此筆的做法是：將筆桿一端劈成數片，筆頭插入其中，再用細絲線纏緊，外面髹漆。筆頭用兔箭毛，即兔背毛制成，露于桿外4．2cm，筆桿連頭總長為22cm。此筆尖銳圓健，蓄墨不多，彈力較強，書寫流利。這是我國考古發掘中發現最早的毛筆。 ……