李佳羽

摘 要：上山文化和跨湖橋文化是錢(qián)塘江流域新石器時(shí)代文化的源頭。這一時(shí)期的原始居民在長(zhǎng)期對(duì)抗大自然的實(shí)踐中，總結(jié)一套科學(xué)理論并運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。如懂得選擇石料且在打制時(shí)運(yùn)用力的三要素、利用火的特性和水的浮力造出了獨(dú)木舟、利用力學(xué)原理發(fā)明船槳、運(yùn)用彈性力學(xué)制作出木弓。運(yùn)用科學(xué)來(lái)解釋世界、解決問(wèn)題的習(xí)慣和能力就是原始的科學(xué)思維。原始科學(xué)思維是現(xiàn)代科學(xué)思維最初的萌芽，為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新石器文化;上山文化;跨湖橋文化;原始科學(xué)思維;跨湖橋獨(dú)木舟

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2022.04.033

《辭海》將科學(xué)思維解釋為一種在科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中對(duì)感性認(rèn)識(shí)材料進(jìn)行加工處理的方式與途徑的理論體系。這是對(duì)近現(xiàn)代科學(xué)思維的解釋。那么在原始人類(lèi)是否有科學(xué)思維？一些學(xué)者不承認(rèn)原始人有科學(xué)思維可言，他們認(rèn)為這一時(shí)期尚處野蠻時(shí)代，那些零碎的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不能稱(chēng)為科學(xué)。但這種觀念遭到更多學(xué)者的駁斥，他們指出原始人類(lèi)是科學(xué)的奠基者，不能抹殺掉原始人類(lèi)的功績(jī)。

關(guān)于原始科學(xué)思維，目前國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界至少有三種研究角度。第一種是研究原始科學(xué)思維與原始宗教思維等其他思維的同源性和差異性;第二種是闡述人造火的發(fā)明、石器制造技術(shù)對(duì)科學(xué)思維有著重大而深遠(yuǎn)的作用;第三種是從科學(xué)的視角來(lái)衡量原始人類(lèi)與自然的關(guān)系。本文認(rèn)為原始科學(xué)思維的存在是不容否認(rèn)的，將以錢(qián)塘江流域早期新石器文化的考古遺存為依據(jù)略做分析。

1 錢(qián)塘江流域早期文化背景

本文的研究范圍是錢(qián)塘江流域的早期新石器文化。在通常的表述中，我們一般將上山文化和跨湖橋文化稱(chēng)為錢(qián)塘江流域的早期新石器文化，也是整個(gè)長(zhǎng)江下游地區(qū)最早的新石器文化。

上山文化正式命名于2006年，迄今為止共發(fā)現(xiàn)了18處上山文化遺址，主要分布于錢(qián)塘江及支流的上游地區(qū)，以浙江省中部偏西的金衢盆地為中心。重要遺址包括：浦江上山遺址、嵊州小黃山遺址、義烏橋頭遺址、臨海峙山頭遺址等。這些遺址的年代距今約10000～8500年。

跨湖橋文化在2004年被認(rèn)定為一種獨(dú)立的考古學(xué)文化。它主要分布于杭州蕭山湘湖及其周?chē)貐^(qū)，主要遺址有蕭山跨湖橋遺址、下孫遺址。年代距今約8000～7000年，是錢(qián)塘江流域年代僅次于上山文化的新石器時(shí)代文化?？绾蛭幕且环N面向海洋的考古學(xué)文化，最終因海水淹沒(méi)而消亡。

上山文化和跨湖橋文化時(shí)期的居民們所面臨的生存環(huán)境極為惡劣—天災(zāi)、猛獸、疾病等。為了在這樣的自然環(huán)境中生存繁衍下去，先民們必須要對(duì)自然環(huán)境有所了解。他們?cè)谌諒?fù)一日、年復(fù)一年的實(shí)踐中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)中不乏對(duì)自然界客觀規(guī)律的正確認(rèn)知。對(duì)客觀規(guī)律的正確認(rèn)知即科學(xué)。更重要的是，他們還有了嘗試用科學(xué)來(lái)認(rèn)識(shí)事物、解決問(wèn)題的意識(shí)。而他們?cè)囍每茖W(xué)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，就是科學(xué)思維逐步發(fā)展的過(guò)程。上山文化和跨湖橋文化是錢(qián)塘江流域新石器文化的源頭。關(guān)于這一區(qū)域原始科學(xué)思維的探討，就從這個(gè)源頭開(kāi)始。

2 從打制石器看原始科學(xué)思維

最早的人類(lèi)使用的工具為天然材料，如一塊石頭、一根樹(shù)枝，人類(lèi)用堅(jiān)硬的石頭來(lái)砸擊堅(jiān)硬的果子或動(dòng)物，用邊緣銳利的石片來(lái)切割動(dòng)物的肉，用樹(shù)枝來(lái)勾取長(zhǎng)在高處的果子。但這種天然的工具用起來(lái)并不方便，隨著人類(lèi)思維能力的發(fā)展，人類(lèi)開(kāi)始試著制造工具。打制石器作為一種有目的的創(chuàng)造活動(dòng)，它的出現(xiàn)是人類(lèi)了不起的一步。

距今1萬(wàn)年前的上山文化處于新舊石器時(shí)代交替，主要使用的工具為打制石器，有少量磨制石器。經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年的發(fā)展，這時(shí)的石器打制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，石料材質(zhì)的選擇、形制的設(shè)計(jì)、打制手法和修理技術(shù)無(wú)一不展現(xiàn)著上山居民科學(xué)思維上的進(jìn)步。

首先，上山居民已經(jīng)懂得根據(jù)石器的用途選用不同材質(zhì)的石料。上山的石器分為石片石器和礫石器兩大類(lèi)。他們選用細(xì)顆粒巖石制作石片石器，這種巖石硬度適中，顆粒細(xì)膩、結(jié)構(gòu)均勻，容易剝離出完整的石片，可用于制作刮削器、小型尖狀器等工具。礫石器的原材料通常是粗顆粒巖石，這種巖石硬度較大，顆粒粗大、結(jié)構(gòu)不均勻，不易剝離出大塊的石片，比較適合加工成砍砸器、尖狀器、石錘等打擊類(lèi)工具。從中我們不難看出，他們已懂得石料的選擇要兼顧硬度、密度、剝離的難易程度等物理屬性。說(shuō)明了上山居民對(duì)物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和利用達(dá)到一個(gè)新的高度。

其次，在打制時(shí)已經(jīng)能熟練運(yùn)用力的三要素。力的三要素指力的作用點(diǎn)、力的方向和力的大小。打制石器的形狀是多樣的，適用于不同的用途：有用于劈刺的尖狀器，有用于刮削的刮削器，有用于砍砸的砍砸器，有用于投拋的球狀器。它們都是通過(guò)捶打時(shí)靈活改變力的落點(diǎn)、角度和大小，使石器呈現(xiàn)出的形狀。

在打制石器時(shí)，力的作用點(diǎn)即落在石料上的打擊點(diǎn)。上山居民打制石器以錘擊法為主，也可能有砸擊法。在錘擊前會(huì)反復(fù)旋轉(zhuǎn)石料，尋找適合的打擊臺(tái)面。如果沒(méi)有天然臺(tái)面，則會(huì)稍加打擊制造人工臺(tái)面，然后在臺(tái)面上選擇合適的點(diǎn)進(jìn)行錘擊，剝離下石片。這個(gè)點(diǎn)就是力的作用點(diǎn)。上山石器往往會(huì)有多個(gè)作用點(diǎn)。

確定了落點(diǎn)，還需要以特定的角度和力度來(lái)錘擊。錘擊的角度和力道決定了石器的形狀。如在打擊刮削器的刃部時(shí)，會(huì)先在石片邊緣斜向打出一個(gè)小平面，再錯(cuò)開(kāi)角度打出另一個(gè)小平面，兩個(gè)小平面相交處即為刃部。上山居民還會(huì)對(duì)一些石器進(jìn)行二次修理。二次修理時(shí)仍主要用錘擊法，修理手法包括了破裂面正向加工、向背面反向加工、交互或錯(cuò)向加工。

石器打制技術(shù)來(lái)自長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，石料的材質(zhì)不同，打擊的方向不同，力道的大小不同，就會(huì)制造出形態(tài)不一的石器。打制石器展現(xiàn)了上山居民對(duì)物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和力學(xué)基本原理的了解。

3 從獨(dú)木舟的制作看原始科學(xué)思維

跨湖橋遺址出土了中國(guó)迄今發(fā)現(xiàn)最早的一條獨(dú)木舟。該獨(dú)木舟為松木制成，殘長(zhǎng)5.6米。船頭上翹，船頭處寬29厘米，船頭以下的船體寬度呈弧線增至52厘米，為舟體的基本寬度。船體最大深度為15厘米。船體較薄，底部與側(cè)舷厚度均為2.5厘米左右①。該獨(dú)木舟舟體偏窄，船艙深度較淺，船底較薄，推測(cè)可能只適用于近海沿岸，不具備遠(yuǎn)航能力。

跨湖橋獨(dú)木舟的制作方法是將一根完整的松木去除枝丫后對(duì)剖，將其中一半以火焦法挖空，謂之“刳木為舟”。人們首先預(yù)設(shè)舟形，然后將需要保留的舟體部分用濕泥包裹起來(lái)，其次，需要挖空的部位則用火燒，使其焦炭化，再用石器工具刳除焦炭的部位，最后將刳除處打磨光滑。在獨(dú)木舟船體內(nèi)發(fā)現(xiàn)大片被火燒過(guò)的黑焦痕跡，這正是使用火焦法的證據(jù)。相比于直接刨除堅(jiān)硬的木材，這種加工方式更為省時(shí)省力。

火焦法展現(xiàn)了跨湖橋居民對(duì)火的支配，火成為他們能夠隨時(shí)用來(lái)提高生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量的工具?？绾蚓用裨诓倏v火的過(guò)程對(duì)火的形成、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有所認(rèn)識(shí)。不管是鉆木取火還是打石生火，都是通過(guò)敲擊或摩擦把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能;點(diǎn)燃木材前需要一些易燃的引燃物，比如鉆木產(chǎn)生的木屑;木材在燃燒后會(huì)有炭化現(xiàn)象;燃燒的環(huán)境應(yīng)是在空曠之處，否則火焰就會(huì)因?yàn)槿毖醵?。以上種種控制火的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，稱(chēng)得上是一種原始的科學(xué)系統(tǒng)理論。

從獨(dú)木舟還可看出跨湖橋居民對(duì)浮力的理解與運(yùn)用。我們現(xiàn)在已經(jīng)很清楚阿基米德原理，物體所受浮力與它排開(kāi)水的體積呈正相關(guān)，當(dāng)物體所受到的浮力大于物體自身的重力時(shí)就會(huì)浮在水面，反之，沉入水底。但跨湖橋居民對(duì)于精確的阿基米德原理卻是弄不明白的?？绾蚓用褚苍S是從漂浮在水面的一截木頭、一片樹(shù)葉得到啟發(fā)，他們發(fā)現(xiàn)木頭和樹(shù)葉可以浮在水面，但丟入水中的石頭卻會(huì)沉入水底，由此制作了空心的獨(dú)木舟。通過(guò)把樹(shù)干挖成空心，減少自身重力，從而使船更易浮在水面上。這是水上交通的巨大進(jìn)步，是跨湖橋居民在長(zhǎng)期的實(shí)踐與失敗中得出的寶貴經(jīng)驗(yàn)，是繼火之后，對(duì)另一種自然力的科學(xué)利用。

4 從獨(dú)木舟動(dòng)力看原始科學(xué)思維

船有了，跨湖橋居民接下來(lái)需要解決的問(wèn)題是船的運(yùn)行。船是如何在水上前進(jìn)的呢？

在最初，人們或許是利用水的自然流動(dòng)為木舟的前進(jìn)動(dòng)力，順?biāo)涂梢云?。但?dāng)目的地在逆流方向時(shí)，木舟就無(wú)法派上用途。于是，人們發(fā)明了船槳。

在跨湖橋獨(dú)木舟的兩側(cè)各發(fā)現(xiàn)了一支木槳。編號(hào)分別為J1、J2。J1長(zhǎng)140厘米，槳板寬22厘米，厚2厘米，槳柄寬6厘米，厚4厘米。J2長(zhǎng)140厘米，槳板寬16厘米，厚2厘米，槳柄寬6～8厘米，厚約4厘米②。

船槳的形狀，靈感來(lái)自魚(yú)鰭。槳板呈扁平狀，從頭至尾逐漸變薄，可以像魚(yú)鰭一樣，一下一下地前后劃動(dòng)，使木舟前進(jìn)。同時(shí)還運(yùn)用了牛頓第三定律。當(dāng)人們抓著船槳向后劃水時(shí)，船槳對(duì)水有向后的推力。物體間力的作用是相互的，所以水對(duì)船有一個(gè)向前的推力，船就前進(jìn)了。

與現(xiàn)代的船槳相比，跨湖橋遺址的木槳槳柄較短而槳板更長(zhǎng)?？梢酝茰y(cè)，跨湖橋的先民是以一手握柄，一手抓板的姿勢(shì)在劃船。這種短柄手劃槳與當(dāng)時(shí)體型較小的獨(dú)木舟是相匹配的。

隨著造船技術(shù)的發(fā)展，船越做越大，船舷也越來(lái)越高，船的運(yùn)載力日益增大。這種短柄手劃槳就不再適用，長(zhǎng)柄的船槳就應(yīng)運(yùn)而生了。不過(guò)，這是后話。

另外值得一提的是，在距今6200～5900年的馬家浜文化圩墩遺址還發(fā)現(xiàn)一件木櫓。這是國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最早的木櫓實(shí)物。該木櫓以原木砍削加工而成，櫓把已殘，櫓背面斜削，由中間向櫓尾漸薄。櫓把與櫓面結(jié)合處保留粗大的木節(jié)，在兩邊對(duì)應(yīng)處鑿一長(zhǎng)方形凹坑，這個(gè)木節(jié)推測(cè)是將木櫓固定在船上的支點(diǎn)。櫓身殘長(zhǎng)120厘米，櫓面斜寬18.4厘米③。

槳的發(fā)明與運(yùn)用大大提高了劃船效率，但槳也有缺點(diǎn)。在水中前后擺動(dòng)的槳所提供的推力是間歇性的，每向后劃水一次，產(chǎn)生一次向前的推力，制約了行船效率。

櫓的構(gòu)造則有效解決了這些問(wèn)題。櫓一般以一個(gè)支點(diǎn)固定在船尾上。入水部分的形狀模仿魚(yú)尾。用手搖動(dòng)，使入水的櫓板左右擺動(dòng)，船與水接觸部分會(huì)形成持續(xù)的推力，推動(dòng)船只持續(xù)前進(jìn)。此外，櫓屬于費(fèi)力杠桿，支點(diǎn)以上的櫓把短于以下的櫓面，人加在櫓把上的力要大于櫓面在水下受到的阻力，因此是費(fèi)力杠桿。這種杠桿雖然費(fèi)力，但是手推動(dòng)櫓把移動(dòng)較小的距離，櫓面就會(huì)在水下劃過(guò)更長(zhǎng)的距離。廢了力氣，省了距離，這樣就增加了船的行進(jìn)速度。櫓與槳相比無(wú)疑有更高的行船效率。

5 弓箭中的彈性原理

在跨湖橋遺址的新石器時(shí)代地層中出土了一件木弓。出土?xí)r弓身挺直，殘長(zhǎng)121厘米。截面呈扁圓狀。中段抓握部位（弓拊）截面也為扁圓，且與弓身的其余部位方向相左，方便抓握。弓由桑木制成，除弓拊外的其他部位都用樹(shù)皮捆扎以增加韌度。木弓表面全部涂漆，是我國(guó)最早的漆器，被稱(chēng)為中國(guó)的“漆之源”④。

我國(guó)在舊石器時(shí)代晚期遺址中就發(fā)現(xiàn)了不少石鏃，山西大同峙峪遺址發(fā)現(xiàn)的石鏃是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早石鏃，距今約2.8萬(wàn)年⑤。到了新石器時(shí)代更是被屢屢發(fā)現(xiàn)。石鏃插上竹、木的桿就是箭，與弓配套使用，但竹、木材質(zhì)的箭桿和弓在天然環(huán)境中很難保存下來(lái)?？绾蜻z址發(fā)現(xiàn)的木弓雖然出土?xí)r弓身筆直且殘破，但仍然有明顯的特征可以看出是一張弓。這是長(zhǎng)江下游地區(qū)目前所發(fā)現(xiàn)的最早的弓。

弓的發(fā)明是人類(lèi)歷史上了不起的重大事件。

從經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的角度來(lái)說(shuō)，作為當(dāng)時(shí)殺傷力最高的兵器，弓使原始人類(lèi)能夠遠(yuǎn)距離射殺大型動(dòng)物和天上的鳥(niǎo)類(lèi)，加深了原始人類(lèi)對(duì)自然界野生動(dòng)植物資源的利用程度。

從科學(xué)的角度來(lái)看，弓箭利用了弓弦的彈性勢(shì)能。人們先用力拉動(dòng)弓弦使弦變形，松手后弓弦迅速恢復(fù)繃直狀態(tài)，遂將架在弦上的箭有力地彈射出去了。將弓打磨為彎曲的形狀更加強(qiáng)了它的彈射力。

恩格斯指出：“弓、弦、箭已經(jīng)是很復(fù)雜的工具，發(fā)明這些工具需要有長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和較發(fā)達(dá)的智力⑥?！笨绾蜻z址出土的木弓，說(shuō)明當(dāng)時(shí)的居民完全懂得彈性力這種物理屬性—彈性物體因外力產(chǎn)生形變后，撤去外力，物體能恢復(fù)原狀。如果不了解，也不可能造得出弓。我們還可以推測(cè)，最初的弓弦或許僅僅是用植物纖維搓成的細(xì)繩，隨著對(duì)彈性力理解的加深，開(kāi)始使用韌性更強(qiáng)的動(dòng)物的筋或皮革。

6 小結(jié)

我們給原始科學(xué)思維下一個(gè)并不是那么精確的定義：原始人類(lèi)在謀求生存的過(guò)程中對(duì)周?chē)淖匀画h(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)期的、反復(fù)的探索與實(shí)踐，概括和總結(jié)了一套關(guān)于自然的客觀規(guī)律—也就是科學(xué)，然后利用這些科學(xué)原理來(lái)解決生產(chǎn)生活中出現(xiàn)的問(wèn)題，使人們能生活得更加美好。

在對(duì)錢(qián)塘江流域早期新石器時(shí)代的解讀中可以看出，無(wú)論是打制石器時(shí)所顯示的高超的力學(xué)技巧，刳制獨(dú)木舟時(shí)對(duì)火的掌控和對(duì)浮力的運(yùn)用，還是模仿魚(yú)鰭制作船槳以解決行舟動(dòng)力問(wèn)題，以及利用彈性勢(shì)能設(shè)計(jì)弓箭，都展現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的原始人類(lèi)已具備這樣的原始科學(xué)思維能力。這是人類(lèi)科學(xué)思維的一大跨越，這為后來(lái)的人類(lèi)科學(xué)進(jìn)程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?/p>

（本文指導(dǎo)教師：劉俊男）

注釋

①浙江省文物考古研究所，蕭山博物館.浦陽(yáng)江流域考古報(bào)告之一：跨湖橋[M].北京：文物出版社，2004：42.

②浙江省文物考古研究所，蕭山博物館.浦陽(yáng)江流域考古報(bào)告之一：跨湖橋[M].北京：文物出版社，2004：46.

③張扣林.馬家浜文化 江南文化之源[M].杭州：浙江攝影出版社，2004.

④浙江省文物考古研究所，蕭山博物館.浦陽(yáng)江流域考古報(bào)告之一：跨湖橋[M].北京：文物出版社，2004：202.

⑤賈蘭坡，蓋培，尤玉桂.山西峙峪舊石器時(shí)代遺址發(fā)掘報(bào)告[J].考古學(xué)報(bào)，1972（1）：39-58，135-136.

⑥恩格斯.家庭、私有制和國(guó)家的起源[M].北京：人民出版社，2018：21.