冶铸、机械、造船
1.冶铸
在大悟县芳畈镇仙人洞曾经发现一处宋元时期的铜矿遗址,洞口在一个孤立的小山中间,矿坑道主巷道为斜巷,走向为南北向,坑道最宽处有10米,两壁有灯龛。
在鄂东南发现宋元时期的矿山遗址,如大冶冯家山铜矿遗址、大箕铺石铜井铜矿遗址、曙光马石立铁矿遗址、黄石铁山铁矿西采场遗址等。大冶冯家山铜矿遗址发现木锹、篾箩、淘钵等。大箕铺石铜井铜矿遗址发现有黄铜矿、蓝铜矿、斑铜矿、皮壳状孔雀石。曙光马石立铁矿遗址发现装有手柄的生产工具及井下跳板,跳板面呈齿梯状,可以防滑。[16]
1977年,在大冶铜绿山遗址发现的宋代冶炼炉,有些与炼铜炉有很大的不同。这些炉子排列紧密,炉子小且结构简单,炉缸经过多次修补。通过检验炉渣,发现炉渣是在氧化气氛下形成的,渣中夹带金属粒是钢,因而判断这些炉渣是炒钢时形成的。[17]这说明,大冶当时不仅能炼铜,还能炼钢。
由于宋代经常发生战争,因而促进了军器手工业技术的发展。湖北大地出现了类似于现代枪炮的武器。据《宋史》卷三百七十七《陈规传》记载,靖康末年,陈规担任安陆令,他擅长用新武器,以炮石鹅车攻城。有一次攻战中,“规以六十人持火枪自西门出,焚天桥,以火牛助之,须臾皆尽,横拔寨去”。这说的是绍兴年间,陈规守德安,创制了一种管形火枪,把火药装在竹筒里,临阵烧敌。有的火枪长,需两人共持。
北宋,在当阳玉泉寺建有铁塔。塔高13级,外为铁壳,内为砖衬,塔心中空,通高近18米。据专家介绍,铁塔建造时,先以范铸法铸成分段构件,再逐层搭建。每层由平座、塔身(含斗拱)和腰檐三大铸造构件组成,构件之间的缝隙以铁片垫实。它反映了当时生铁冶铸的水平,代表了高超的建筑技术。[18]
元代,在冶金方面多头并举。《元史·百官志》记载了工部设有镔铁局,“在都局院造作镔铁、铜、钢、
石、东南简铁”。当时流行焖炉固体渗碳法,“这种焖炉炼钢的方法在河南、湖北各地有相当长的历史。那里所用的焖炉是方形的,用土坯砌成。炉的下部设有炉栅,炉栅距地面约半尺高。在炉栅下面四周留有通风口,以便炉子自动抽风”。[19]
元代铸造了武当山的古铜殿,安置在天柱峰前小莲峰上。铜殿高3米,阔2.8米,深2.4米,悬山式屋顶,全部构件为分件铸造,榫卯拼装,各铸件均有文字标明安装部位,格扇裙板上铸有“此殿于元大德十一年铸于武昌梅亭万氏作坊”,是中国现存最早的铜铸木结构建筑。
2.机械
北宋哲宗元祐末年、绍圣初年,邹浩担任襄州学官(教授),注意到襄阳白沙湖边有一组水转五磨,用于加工麦子。这种靠水流为动力的粮食加工机械,有轮有轴相衔接,巧夺天工,极大地减少了劳动力。于是,邹浩在给友人端夫的诗中表达了赞佩之情。这首诗就是《次韵端夫闻江北水磨》,其文节录如下:
白沙湖边更湍急,五磨因缘资养生。(https://www.daowen.com)
城中鞭驴喘欲死,亦或人劳僵自横。
借令麦破面浮玉,青蝇遽集争营营。
乃知此策最长利,朱墨岂复嗤南荣。
天轮地轴骇昼夜,仿佛飓扇吹苍瀛。
游江夫人俨然坐,蛟龙不动如石鲸。
只应神物亦持护,我辈何妨双耳清。[20]
其中说到靠人力拉磨,累得“驴喘欲死”;对机械五磨,应当“持护”。虽然我们现在看不到五磨原物,史书也没有留下绘图,但可以想象这是一种机械,在当地可能不止一组。能够引起邹浩大发诗兴,说明五磨确实是神奇的。通观宋代科技,机械已经达到新的高度,前述苏颂和韩公廉等人在开封创造了结构复杂、自动运转的水运仪象台,相比较而言,在襄阳的白沙湖边造水转五磨,应不是不可能的。
3.造船
宋代的湖北经常发生水战,战船的数量与规模很大,技术也应当是空前的。据陆游介绍,他在沿长江入蜀之时,经过了鄂州,看见“大军教习水战,大舰七百艘,皆长二三十丈,上设城壁楼橹,旗帜精明,金鼓鞺鞳,破巨浪往来,捷如飞翔,观者数万人,实天下之壮观也”。[21]陆游的描述应是纪实,他所见到的应是水军训练。“二三十丈”长的大船之上有城楼模样的设置,舰行进起来也是很快的。这些船大致反映了当时造船的水平。如果说一宋尺约31厘米,那么“二三十丈”至少有60米。
宋代,农民起义军杨幺在洞庭湖与官兵打水仗,双方大量造船,并在船上安装了攻击性武器,推动了水上军事技术。
元末,陈友谅在武昌城建立大汉政权,造了许多楼船。谷应泰《明史纪事本末》卷三《太祖平汉》记载:“大作舟舰,高数丈,饰以丹漆,上下三级,级置走马棚,下设板房为蔽,置橹数十其中,上下人语不相闻,橹箱皆裹以铁,自谓必胜。”据此可知,船高3层,每层有走马棚。船上有几十只橹,规模宏大。这样的大船,即使是在今天,建造也是不容易的。