對(duì)西安半坡遺址小口尖底瓶的考察

《中國(guó)科技史料》第七卷(1986)第二期 周衍勛 ?苗潤(rùn)才（陜西師范大學(xué)物理系）

我國(guó)歷史悠久，科學(xué)文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。早在新石器時(shí)代之初，就出現(xiàn)陶器。到了距今約7000—5000年的仰韶文化時(shí)期，在黃河中游和中原地區(qū)普遍生產(chǎn)相當(dāng)精美的陶器，并在考古發(fā)掘中大量出土。在這些出土陶器中，有一種小口尖底瓶引起了物理史學(xué)家們濃厚的興趣，因?yàn)樗谑褂弥兄匦那擅畹匾苿?dòng)，證實(shí)了先民們已有力學(xué)知識(shí)的萌芽。

尖底瓶是仰韶文化有代表性的器物之一。不少類(lèi)型的仰韶文化遺址都有尖底瓶出土，而且往往數(shù)量很大。例如，仰韶文化遺址之一的西安半坡村出土的尖底瓶（《西安半坡報(bào)告》4654號(hào)，見(jiàn)圖1）,就很典型。在半坡出土的尖底瓶中，圖1這種類(lèi)型約占總數(shù)的80%。

近年來(lái)，一些科學(xué)史工作者對(duì)半坡小口尖底瓶已有專(zhuān)門(mén)論述〔1一3],但是未見(jiàn)關(guān)于具體加以考察的文獻(xiàn)。于是我們特往半坡博物館學(xué)習(xí)訪(fǎng)問(wèn)，對(duì)尖底瓶作了一番調(diào)査研究，現(xiàn)在將考察結(jié)果發(fā)表，并提出一點(diǎn)不成熟的看法，略作初探。

一、基本情況

半坡遺址位西安市東郊滬河?xùn)|岸半坡村北，是一個(gè)典型的母系氏族公社的村落遺址,今已逾六千年，面積約五萬(wàn)平方米。該遺址于1953年春被發(fā)現(xiàn)。1954年秋一1957年復(fù),中國(guó)科學(xué)院考古研究所和北京大學(xué)等單位分五次發(fā)掘，發(fā)掘面積達(dá)一萬(wàn)平方米，獲得相當(dāng)豐富的文物資料，其中作為提水用具的小口尖底瓶約200多只。

據(jù)半坡博物館工作同志面告，半坡的小口尖底瓶是仰韶文化有特色的陶器。1972年，陜西臨潼縣姜寨，也發(fā)掘出為數(shù)達(dá)150個(gè)小口尖底瓶，經(jīng)鑒定，該遺址也屬于仰韶文化，比半坡稍晩一點(diǎn)。該館負(fù)責(zé)同志特從庫(kù)房?jī)?nèi)取出一只姜寨出土的小口尖底瓶。經(jīng)實(shí)測(cè)它的總長(zhǎng)（于尖底到口）約40厘米，雙耳處周長(zhǎng)69厘米，瓶口與瓶身相接處有一細(xì)腰，瓶口比半坡的稍厚。其它部分的尺寸如圖2所示。

二、小口尖底瓶的構(gòu)造與物理原理

半坡博物館中除保存一批完整的小口尖底瓶外，也保存了一些殘片。通過(guò)觀察大小不等的小口尖底瓶殘片，發(fā)現(xiàn)這種瓶從口往底厚度逐漸增加。仔細(xì)察看內(nèi)壁輪廓，推測(cè)先民制造這種小口尖底瓶時(shí)，采用的是泥條盤(pán)制法一即將泥搓成泥條一圈一圈往尖底上盤(pán)制。瓶的雙耳是后來(lái)貼上去的（瓶的內(nèi)壁不見(jiàn)雙耳痕跡，外壁卻有貼捏邊緣）。雙耳位于中間偏下，且處于瓶身最大直徑處稍下一點(diǎn)。用繩系住雙耳拎起空瓶時(shí)，一般地說(shuō)瓶身是偏斜的（見(jiàn)圖3照片）。半坡博物館第二陳列室展出的半坡出土的小口尖底瓶，雙耳也是用繩懸吊。遠(yuǎn)看似乎豎直，仔細(xì)察看也略有偏斜（角度遠(yuǎn)比圖3姜寨出土的要小得多）。由此可見(jiàn)，大多數(shù)小口尖底瓶空懸時(shí)，軸線(xiàn)是偏斜的。

由于瓶身質(zhì)量分布情況而使重心偏雙耳下方稍許（圖4左）。支點(diǎn)S、重心W和雙耳E相距都很近，但在進(jìn)水后相對(duì)位置稍有變化（見(jiàn)圖4中和右）。

尖底瓶初出土?xí)r，該館同志曾持此瓶在靜水中作汲水實(shí)驗(yàn)。實(shí)際情況為：瓶初入水時(shí)整個(gè)瓶身繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)（圖4中），水源源流進(jìn)瓶中，重心逐漸下移，支點(diǎn)上移。直至進(jìn)入瓶?jī)?nèi)的水約占瓶的總體積60%—70%之間，瓶口上偏并翹出水面（圖4右），水即不再進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。此時(shí)汲水人用力提繩，瓶身就豎立起來(lái)，但仍微有傾斜。只有當(dāng)汲水者用力按瓶口入水，才能使水灌滿(mǎn)。但將瓶提出水面時(shí)，因重心偏上，瓶身往復(fù)晃動(dòng)，水不得不傾出一部分，直到瓶?jī)?nèi)尚余60%的水時(shí)，重心再度下移，瓶復(fù)豎立。這與“汲水將滿(mǎn)時(shí)，不必用手扶它就能自動(dòng)立正”的說(shuō)法，是不同的。

前些年紀(jì)錄影片《半坡姑娘》中的半坡姑娘用出土的小口尖底瓶汲水的鏡頭，也是在該館同志的協(xié)助下拍攝而成。我們?cè)眯】诩獾灼康膹?fù)制益重復(fù)工述實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。

我們?cè)诎肫逻z址參觀多次，與博物館同志交談時(shí)了解到：遺址中未發(fā)現(xiàn)汲水的水井6000多年前，西安地區(qū)氣候濕潤(rùn)，滬河附近叢林密布。仰韶文化遺址出土不少魚(yú)鉤、魚(yú)叉等捕魚(yú)用具。從而推知，當(dāng)時(shí)滬河的水量是相當(dāng)豐富的。尖底瓶可能用來(lái)從河中汲水。至于瓶制成小口尖底這樣體型，可能'是受到了魚(yú)在水與空氣交界面處張口汲水動(dòng)作的啟示。

三、幾點(diǎn)看法

1.小口尖底瓶與欹器的關(guān)系

《荀子?宥坐》記載孔子在他的弟子陪同下參觀魯桓公廟，見(jiàn)到一種稱(chēng)為“宥坐之器”的“欹器”（傾斜的器皿）并做了注水實(shí)驗(yàn)。有人根據(jù)《宥坐》篇對(duì)欹器的描寫(xiě)，認(rèn)為他來(lái)源于仰韶文化的尖底瓶。估計(jì)先民們平時(shí)用繩子將尖底瓶懸掛在屋里，這時(shí)不論有沒(méi)有水，它都是傾斜的。汲水的時(shí)候，尖底瓶自然進(jìn)水只能達(dá)到瓶的總體積的60%—70%。用手拎繩，瓶出水面后，它自動(dòng)傾岀一部分水后，自動(dòng)扶正到近豎直狀態(tài)。這與《宥坐》篇對(duì)欹器的“虛則欹，中則正，滿(mǎn)則覆”的描述確是有類(lèi)似之處的。

但是，孔子生活于春秋末期，當(dāng)時(shí)已屬青銅時(shí)代之末、鐵器時(shí)代之初，欹器的形制是否同于仰韶文化時(shí)期的陶制尖底瓶，材料是否改用金屬，尚有待考證?？鬃拥臅r(shí)代比仰韶文化末期晚二千年以上。要說(shuō)孔子所說(shuō)的欹器濫觴于仰韶文化的小口尖底瓶，得進(jìn)一步追索。先秦以來(lái)，有不少人重新研制欹器，但是它們與先秦原型未必相同。李約瑟的《中國(guó)科技史》中刊有一張欹器構(gòu)造原理圖，那是按現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)的，也不足為憑。

2.如何正確估價(jià)古人所具有的科技知識(shí)

早在新石器時(shí)代中期出現(xiàn)的這種重心巧妙變動(dòng)的汲水陶瓶是先民們長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。但是我們看到的一些有關(guān)小口尖底的論述似有不妥。例如有的說(shuō)這是古人利用重力做功，巧妙地利用力的平衡原理。還有半坡博物館第二陳列室對(duì)小口尖底瓶（A bottle with a pointed bottom）所置的英語(yǔ)說(shuō)明為："???After repeated experiment,we found our ancestors must have known the principle of the center of gravity,在反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，我們發(fā)現(xiàn)我們的祖先一定已知重心原理）?！倍嘉疵庹f(shuō)得過(guò)頭了。六千多年前的先民們不可能真正掌握上述物理學(xué)原理。

3.小口尖底瓶是半坡一帶先民們的生活用具

半坡出土的小口尖底瓶達(dá)200余，姜寨出土的也有150多只。若用“滿(mǎn)則覆”來(lái)否定小口尖底瓶的汲水作用，或認(rèn)為它是制作汲水陶瓶時(shí)的一種廢品都是不合事實(shí)的臆斷。實(shí)驗(yàn)證明，這種小口尖底瓶汲水比平底水桶還容易。雖然不能盛滿(mǎn)，但是總可容大半瓶水。在六千多年前，這種汲水容易、取用方便的小口尖底瓶，是先民們生活必需之用品，決非廢品。

4.小口尖庇瓶的流傳

隨著考古事業(yè)的發(fā)展，近30年來(lái)出土文物日益豐富。小口尖底瓶雖是仰韶文化的特色，但并非它所獨(dú)有。1956-1957年在河南陜縣廟底溝發(fā)掘的一處新石器時(shí)代遺址，發(fā)現(xiàn)有先后不同的文化層，下層（第一期）是仰韶文化；上層（第二期）出土陶器以灰色為主，也有個(gè)別的尖底瓶〔4）。廟底溝二期文化是仰韶文化到龍山文化的過(guò)渡。直到龍山文化晚期尚有尖底瓶發(fā)現(xiàn)。與分布在黃河中游和中原地區(qū)的華夏的仰韶文化約略同時(shí)而稍晚，在黃、淮下

游之間乃至遼東半島則分布著東夷的,大汶口文化。它的中心正在后來(lái)的魯國(guó)一帶。在大汶口文化遺址，也有發(fā)現(xiàn)尖底瓶殘器的報(bào)導(dǎo)。后來(lái)大汶口文化與仰韶文化合流，發(fā)展成龍山文化。

至于春秋時(shí)代的欹器，與小口尖底瓶又有什么關(guān)系呢？如果兩者有淵源關(guān)系的話(huà)，那么欹器的濫觴就是仰韶文化的尖底瓶了。有的同志認(rèn)為山東魯、齊兩國(guó)是西周周公姬旦和姜太公望的封國(guó)，它們是保存西周文物最多的諸侯?？鬃铀f(shuō)的“吾從周”，也就是要盡量保存西部傳來(lái)的影響〔5)。這就是說(shuō)，有可能仰韶文化的尖底瓶在陜西發(fā)展成欹器，再由周人帶到山東來(lái)的。但是也不排除，仰韶文化的尖底瓶傳到大汶口文化后在山東發(fā)展成欹器，而為魯國(guó)人所采用。

欹器是由周人從陜西帶到山東，或是由山東大汶口文化的尖底瓶演變而成，這個(gè)問(wèn)題隨著考古研究的日益深入，可能獲得解答。