農(nóng)具圖譜視野下的“踏碓”系統(tǒng)考釋*

史宏蕾,楊小明

(1.山西大學(xué) 科學(xué)技術(shù)史研究所;山西 太原 030006;2.東華大學(xué) 人文學(xué)院,上海 201620)

山西作為中國農(nóng)業(yè)文明的發(fā)源地之一,其有著悠久的農(nóng)業(yè)歷史.農(nóng)具的發(fā)明和使用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最為重要的環(huán)節(jié),伴隨著生產(chǎn)勞作的需求,農(nóng)業(yè)工具的生產(chǎn)效率不斷得到提高,糧食生產(chǎn)及加工工具不斷細化,得以形成完整序列的農(nóng)具系統(tǒng).糧食的谷糠分離過程作為整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最后的節(jié)點,體現(xiàn)了糧食精加工技術(shù)的成熟,其工具包括“杵臼”“踏碓”“風(fēng)扇車”和“簸箕”.“杵臼”與“踏碓”反復(fù)捶打可以使得谷糠分離,“風(fēng)扇車”與“簸箕”則是谷糠分離技術(shù)對原始風(fēng)能的應(yīng)用,此處不再詳述.除此之外,“杵臼”與“踏碓”還有另一種功能,就是將除去包衣的谷物擊打成粉,用來制作食物.“杵臼”與“踏碓”在南方部分地區(qū)及東北地區(qū)直至今日仍廣泛使用,米糕的制作正是使用這一工具完成.此外,還有另外一種糧食精加工工具就是石磨,利用旋轉(zhuǎn)的石磨盤相互摩擦來碾碎谷物,使其成為齏粉或面漿.無論是踏碓,還是石磨,其工作原理雖有不同,但二者對糧食的加工成形效果,卻殊途同歸.

1 “杵臼”的系統(tǒng)樣式發(fā)生

谷糠分離的最初工具為“杵臼”,是人們最早加工谷物的工具之一.作為“踏碓”的原始形態(tài),最初是用木棍直接捶打谷穗使之脫粒,而后逐漸成為利用人力來搗制糧食的舂打工具.最早的“臼”就是在地上挖一個圓形的坑,將谷物倒進坑中進行舂打,最早的杵就是一根粗木棍.石質(zhì)的臼用來盛放谷類,搗制的木杵有兩類,一類是橢圓形滴水狀木棒,另一類一頭為滴露狀,一頭安裝有用來平衡的石坨.這種工具的組合可以稱之為碓,從《通考》(圖1)、《農(nóng)書》(圖2)及《天工開物》(圖3)都能覓得描繪細致的圖像.[1]分析圖像可以得出,此種工具的由來,顯然是早期從木棒擊打糧食中獲得靈感.《易經(jīng)》記載:“神農(nóng)氏設(shè),黃帝堯舜氏作,斷木為杵,掘地為臼,杵臼之利,萬民以濟.”而石臼的產(chǎn)生代替了初期地坑,區(qū)別于泥土混雜的情形,極大地改善了糧食的收集狀況.在《通考》的圖像中(圖4),舂臼的旁邊就有蘿篩,是用來選取谷物進行反復(fù)脫粒的工具.“臼”的形成經(jīng)歷了獸皮、麻布、木臼等形式,[2]到石臼這一過程可以追溯到7000年前江浙地區(qū)的河姆渡時期;北方對杵臼的使用則是在6000年前的仰韶文化,因勞作效率的不斷提高,石杵與石臼這一搭配被廣泛使用;到了龍山文化,更是將早期簡單的石磨摒棄,開始完全使用碓.[3]山西芮城東莊、翼城棗園村和柳林縣楊家坪村(圖5)都發(fā)現(xiàn)了新石器時期的石杵臼,漢代崇尚厚葬之風(fēng),因此墓室當中有大量的生活用品和生產(chǎn)工具,碓房是東漢墓室中常見的陪葬品.尤其是東漢中晚期,此物在豫北和三門峽地區(qū)更是多見出土,在河南靈寶出土的陶雙碓磨坊,說明這一時期“踏碓”的使用非常廣泛.[4]而河北趙縣各自村的漢代雙人綠釉踏碓俑向我們展示了踏碓并非單人作業(yè)機械,同時還確立了中國最早的單欄桿扶手式“踏碓”.[5]漢代“踏碓”的多樣性結(jié)構(gòu)完全打破了我們的認識,即所謂的以時間為序的農(nóng)具演化順序.

圖1 碓Fig.1 Pedal threshe

圖2 舂臼Fig.2 Pestl

圖3 杵臼與碓Fig.3 Pedal threshe and pestl

圖4 舂臼圖Fig.4 Pestl

圖5 山西柳林楊家坪石臼Fig.5 Yangjiaping Stone Mould in Liulin,Shanxi

2 “踏碓”的系統(tǒng)樣式發(fā)生

山西北部的大同作為北魏都城,一度成為北方經(jīng)濟繁榮之地,鮮卑族的游牧文化進入此地后與漢地的中原農(nóng)耕文化相互結(jié)合,創(chuàng)造了極為發(fā)達的農(nóng)業(yè)技術(shù),杵臼的大量使用極大地改善了糧食精加工狀況.同時在北魏統(tǒng)治期間,山西北部崇尚佛教,大興土木,開鑿了一定數(shù)量的巨型石窟,并且在墓葬當中也效仿漢人,因此留下了極多的陶俑壁畫.在大同市富僑垃圾焚燒發(fā)電廠出土的北魏壁畫墓(圖6)與大同二電廠出土的北魏陶踏碓俑(圖7),兩者對“踏碓”工具都進行了細致地刻畫.這一時期的“踏碓”,在杠桿機械的應(yīng)用上已經(jīng)非常的合理,但“踏碓”整體的結(jié)構(gòu)還比較簡單,其采用犁式框架,動力臂的設(shè)計采用前重后輕的踏板式結(jié)構(gòu),使得在作業(yè)時頻次更高.“碓錘”設(shè)計為嵌入式結(jié)構(gòu),下方的石臼較淺,但整體設(shè)計十分的精巧,動力臂與地面的距離設(shè)計極近,可見并不能將碓錘過高地抬起.因此,其產(chǎn)生的下?lián)袅α坎⒉皇呛艽?

山西北部黍類作物極多,因此,這類“踏碓”應(yīng)該是加工一些谷類作物.北魏壁畫中描繪的“踏碓”,顯然在樣式上發(fā)生了更多變化,其支架仍然位于碓架中央;手握之處則是去掉了犁式彎梁設(shè)計,采用了橫欄式支架,增加了手的把握位置;踏板采用了前后粗細一樣的杠桿式設(shè)計;碓錘位于最前端,采用了“L”形結(jié)構(gòu).這種設(shè)計類似于今天自行車的彎把設(shè)計,而且的確是實現(xiàn)“踏碓”站立作業(yè)的一種很好的支撐方式.

晉中出土的隋代陶碓(圖8)與唐代陶碓(圖9)卻是非常低矮的碓架設(shè)計,尖狀的扶手基本為站立式,起不到支撐作用.此時,由于北方游牧民族將坐具傳入中原后,碓機因此改變?yōu)樽阶鳂I(yè).[6]59這類說法雖然有著一定的歷史依據(jù),但是漢代碓桿的尾部非常短,如此靠后的支點,顯然用腳踩會非常費力.如果施力方式為坐姿,既然不能腳踏,是否可以依靠坐在碓桿上進行上下運動來實現(xiàn)舂碓?由此,碓機應(yīng)當稱之為“坐碓”.此類碓機在明代演化為將機架抬高、座位設(shè)計為離地約50 cm的單欄桿,在《便民圖纂》中有詳細繪制.

在原始社會,山西地區(qū)更是選取優(yōu)良的花崗巖來制作杵臼,精細雕刻、裝飾美觀也是這一時期的特點.大同出土的北魏時期的石臼(圖10)在造型上借鑒了鼓形的外觀,采用了上圓下方的設(shè)計,脫離了早期深臼的樣式,拿取谷物更加方便,周身的斜線裝飾更顯精巧.[7]杵臼的外形在隨后的演變中更加趨于小型化,原本主要以糧食加工為主,后期則在廚房和藥房材料加工中大放異彩,可謂是杵臼支系的煥彩.杵柄的材質(zhì)多是使用質(zhì)地堅硬的木材,更加省力、便捷.在施力方面,大部分杵臼為單人作業(yè),也有一部分則是輪換捶打作業(yè)(圖11),石臼的工作面積也進行了擴大,因此在效能環(huán)節(jié)得到了進一步地提升.

圖6 山西大同富僑電廠北魏壁畫墓Fig.6 Murals of the Northern Wei Dynasty at Fuqiao Power Plant in Datong,Shanxi

圖7 山西大同二電廠北魏陶踏碓俑Fig.7 Figures of the Northern Wei Dynasty at Datong No.2 Power Plant in Shanxi

圖8 隋代張勝墓陶碓Fig.8 Pedal threshe from the Tomb of Zhang Sheng,Sui Dynasty

圖9 唐代山西長治王琛墓出土陶碓Fig.9 Pedal threshe from the Tomb of Wang Chen in Changzhi,Shanxi,Tang Dynasty

圖10 山西大同出土的石臼Fig.10 Stone mortar unearthed in Datong,Shanxi

圖11 明代《便民圖篆》踏碓與杵臼Fig.11 Pedal threshe and pestl in BIAN MIN TU ZHUAN

3 農(nóng)具圖譜視域下的“踏碓”圖像系統(tǒng)

即便有多人作業(yè)的手工杵臼,雖然能增加工作效率,但手工驅(qū)動顯然是極為費力的.后來,利用杵臼的擊打脫粒原理,“踏碓”在驅(qū)動力得到改良的情況下應(yīng)運而生.首先,施力部分由手變?yōu)槟_,驅(qū)動力變大,因此能夠承接更大的重量.杠桿的使用代替了傳統(tǒng)的手工擊打方式,輸出的力量增大,也更為省力.這也是區(qū)別于杵臼的技術(shù)核心,即改變了用力部分,同時對器械的位置也進行了固定.[6]136此外,由于杵臼為單純的手持式站立作業(yè),在加工過程中需要將身體略躬,因此手工作業(yè)時更加費力.而腳踏式碓機完全由腳部施力,并且有可供身體平衡的扶桿,這種設(shè)計在一定程度上緩解了長期站立的疲勞,保證了杵臼作業(yè)的連續(xù)性.從幾大農(nóng)書典籍的圖繪中可以看出,“踏碓”的結(jié)構(gòu)由杵桿、臼席和杠桿支架三部分組成,此外,還有一件翻動糧食的竹竿或者是帶有圓形欄圈的撥桿(圖12)并不能算作其中部件.幾部著作的不同之處主要有以下幾點.

(1)《通考》中的杵頭為平底狀,其作業(yè)面更大,但強度小于《農(nóng)書》和《天工開物》的尖狀設(shè)計.從加工方法來說,平底更加適合豆菽類脫粒,而杵端略尖則適合稻黍類脫粒.

(2)杠桿的設(shè)計,《通考》(圖13)、《全書》(圖14-1、圖14-2)、《集成》(圖15)圖繪中的杵桿位于支點的中心位置,因此力臂與重臂相等.雖然在踩踏過程中不需要大力施壓,但杵頭升高位置較低.而《天工開物》與《農(nóng)書》中繪制的杵桿并非在中心支點,前端的重臂長于后端的力臂,雖然需要大力施壓,但杵頭升高能夠產(chǎn)生較大的下砸力,因此也很合理.在漢代出土的陶釉踏碓中,還有力臂大于重臂的設(shè)置,這是為了更加省力而進行的杠桿調(diào)節(jié).而《全書》中的“踏碓”最具代表性,從圖式(圖14-2)來看,F1·L1=F2·L2,L1>L2,F1

(3)《便民圖篆》中的“踏碓”與其他農(nóng)書中呈現(xiàn)的并不完全相同,碓架的框架雖然相近,但取消了前扶手與兩側(cè)的扶手,取而代之的是在碓架后側(cè)位置增加了橫梁設(shè)計.這樣,施力者可以完全坐在上面進行腳踏作業(yè),這在設(shè)計中是完全符合現(xiàn)代人機工程學(xué)的一種創(chuàng)新理念.技術(shù)的變革正是在每一次的內(nèi)部提升中逐漸完善,而變革的方式也并不完全相同,有加工方式的改觀,也有為減輕勞動強度、緩減作業(yè)疲勞的設(shè)計,而《便民圖篆》的踏碓設(shè)計顯然屬于后者.自秦漢以來,“踏碓”的左右或前端扶手都是其碓架的基本構(gòu)造,站立作業(yè)成為“踏碓”的主要工作方式,這一小的改變即是對勞動者的尊重,同時也是對技術(shù)人性化的應(yīng)用.

在“臼”的設(shè)置上,完全放棄了石質(zhì)臼槽這一樣式,取而代之的是以草編圓形或方形平面席狀的臼面.這樣有杠桿與杵頭榫接的裝置在工作中完全不會受到干擾,而且平坦的工作面能夠鋪放更多的糧食,淺層的糧食在捶打之后更容易翻動,間接地提高了工作效率.

臼與杵地結(jié)合在早期有木質(zhì)、石質(zhì)之分,《便民圖篆》中的輪替舂米采用了缸臼,增加的受力面和加工深度是石臼無法比擬的.與踏碓結(jié)合產(chǎn)生出一種新的高效加工機械為缸臼,他采用了相同的杠桿原理,但杠桿的支點得以提升,兩側(cè)的扶手提升到了施力者肩部位置,這樣的工作方式必須由單腳施力改為雙腳踏板,全身施力.因此,獲得了更大的加工動力.從《通考》的缸碓中可以看出,支點離地有60～70 cm,施力者騰在空中,缸臼則是深埋地下,碓架部分進行了精簡,兩側(cè)的扶梁與遮蔽風(fēng)雨的草棚相連,提高了穩(wěn)定性,同時也確保了高度.

無論是“踏碓”是“缸碓”,還是以最為簡單的杠桿原理和物體平衡原理進行作業(yè)的農(nóng)具,其中技術(shù)的每一次提升都是為了更好地將杠桿原理應(yīng)用到極致,在簡單樸實的加工條件之下派生出如此多樣的擊打類脫粒方式,令人嘆服.

圖12 《天工開物》缸碓圖Fig.12 Pedal threshe in TIAN GONG KAI WU

圖13 《通考》缸碓圖Fig.13 Pedal threshe in TONG KAO

圖14 -1 《全書》碓Fig.14-1 Pedal threshe in QUAN SHU

圖14 -2 《全書》踏碓的受力圖Fig.14-2 Force diagram of pedal threshe in QUAN SHU

圖15 《集成》碓Fig.15 Pedal threshe in JI CHENG

圖16 《農(nóng)書》碓Fig.16 Pedal threshe in NONG SHU

圖17 山西屯留宋村金墓壁畫踏碓圖Fig.17 Tomb Murals in Song Village,Tunliu,Shanxi

4 壁畫中“踏碓”的圖像系統(tǒng)

從晉南、晉中、晉北地區(qū)的遺存來看,“踏碓”的樣式成形時期是在漢代.南北朝時期,根據(jù)當?shù)丶Z食作物的加工要求形成了缸碓一體的可移動式“踏碓”,“晉北地區(qū)由于干旱瘠薄、無霜期短,這一環(huán)境正是黍稷主要的生長環(huán)境”.[9]同時,山西北部地區(qū)歷來有喜歡吃“油糕”一類食品的習(xí)慣,其必須經(jīng)過舂搗.因此,“踏碓”作為精細食物加工環(huán)節(jié)中重要的粉碎手段,在古代山西北部地區(qū)應(yīng)該是非常普及的工具.

在山西大部分寺觀壁畫表現(xiàn)農(nóng)業(yè)題材的場景里,并沒有關(guān)于“踏碓”工具的描繪,但在晉北和晉東南地區(qū),都有關(guān)于“踏碓”的圖像繪制在地獄場景中.朔州市懷仁縣崔府君廟(圖18)和朔州市山陰白臺寺(圖19)是兩處明代晚期表現(xiàn)陰司地獄題材的佛道壁畫.山陰白臺寺東壁外墻基本坍塌,殘存有數(shù)幅佛教十大閻羅壁畫,其中上部第四幅為六殿卞城王,題記為:“碓倒?jié){小地獄”.從圖像來看,這種裝置正是利用“踏碓”改造而成.圖中的小鬼腳踩碓桿一端,支架裝置安裝于碓架前端的下方橫檔部分,地臼部分沒有設(shè)計,取而代之的是用來放置受難的鬼魂.此外,杵頭的變化極大,由于宗教的功能宣講,原本用來敲擊糧食的長錐形杵頭被更換為鋸齒狀擊碎鬼魂身體的大鐘,雖然工作內(nèi)容相差甚遠,但顯然力學(xué)原理是相同的.

崔府君廟表現(xiàn)的內(nèi)容是幽冥七十二司,在其北壁“追罪司”一圖中繪有一種裝置基本與農(nóng)具“踏碓”相仿,但細觀之下,卻又不完全相同.首先,碓架支點設(shè)計在上部橫檔處,兩腳施力,同時踏于踏板之上,這完全是缸碓的工作方法.最為顯著的外觀結(jié)構(gòu)是碓桿,“踏碓”在各類文獻中都是描繪為較細的杠桿,這樣就不會增加過多的重量來使其踩踏費力.而缸碓則不然,寬闊的踏板能夠保證施力者站立其上的穩(wěn)定性,崔府君廟的杠桿踏板正是采用了這種設(shè)置.在結(jié)構(gòu)上,其兩側(cè)高扶手的設(shè)置是他區(qū)別于傳統(tǒng)缸碓的主要表現(xiàn).

通過對崔府君廟宇(圖20)、白臺寺(圖21)的“踏碓”圖像進行受力分析后發(fā)現(xiàn),F1·L1=F壓·L2,L1代表了阻力臂,L2代表了動力臂,L2>L1,F1>F壓,動力臂的延長使得杠桿的升降更加輕松,顯然這種裝置屬于省力杠桿.雖然短小的阻力臂使得作業(yè)加工面極為局限,但省力杠桿的設(shè)計適用于更多人群.

白臺寺“踏碓”雖然在碓架的結(jié)構(gòu)上不盡相同,但碓桿的設(shè)置均為等臂杠桿結(jié)構(gòu).從施力方來看,都是單腳踩踏作業(yè),崔府君廟壁畫中的惡鬼手中同時還多了一根拉緊的繩索,一端系在杠桿開始處,這無疑增加了杠桿上升時的動力,在等臂式杠桿基礎(chǔ)上多了一種輔助拉力,自然在提升時省力不少.公式如下(圖20):F拉·L3=F'·L1+F·L2,由此可見,改良的杠桿確實在提升環(huán)節(jié)更加快捷,但畢竟這種裝置存在于佛教壁畫中,在現(xiàn)存的“踏碓”中并沒有見到增加了拉力的裝置,是否確實存在有待考證,但卻為“踏碓”的多樣性表現(xiàn)提供了一種可能.

圖18 懷仁崔府君廟追罪司連體式缸碓Fig.18 Mural with hell theme in Huairen

圖19 山陰白臺寺連體式踏碓Fig.19 Mural with hell theme in Shanyin

圖20 崔府君廟壁畫連體式“缸碓”力學(xué)分析圖Fig.20 Force diagram of pedal threshe in Huairen Tomb Murals

圖21 白臺寺壁畫“踏碓”力學(xué)分析圖Fig.21 Force diagram of pedal threshe in Shanyin Tomb Murals

4.1 明代單欄桿“踏碓”系統(tǒng)工作原理

崔府君廟和山陰白臺寺壁畫中兩架“踏碓”的不同之處主要有兩點:第一,碓架踩踏部分都是采用了前欄式扶手設(shè)計,基本樣式與《全書》中的“踏碓”相仿,與《農(nóng)書》《通考》中的側(cè)向雙欄桿扶手不同.《全書》是明代最具代表性的百工全書,這幅前欄桿踏碓在書中并沒有收錄在“農(nóng)業(yè)卷·谷物加工”當中,而是出現(xiàn)在第四卷“皮油造燭法”里,文中詳細講解了利用烏桕子制蠟的技術(shù).在烏桕子蒸煮過后進行了舂搗,描述了臼的尺寸為一尺五寸深,碓身為石質(zhì),約40斤重,主要用來搗碎烏桕子,這是一種大戟科植物的種子,質(zhì)地比較堅硬,搗碎后提取蠟質(zhì)進而制成燈燭.[10]這是關(guān)于“踏碓”工藝非常細致地記錄.《全書》印于明晚期崇禎年間,雖然屬于江西地區(qū)的“踏碓”,但從山西本部壁畫的記錄來看,應(yīng)當是具有代表意義.從《全書》中也可以發(fā)現(xiàn),“踏碓”的工作內(nèi)容非常多樣,能夠舂搗的物體較為廣泛.由于單欄桿非常簡便,此種“踏碓”在明代非常流行.其優(yōu)勢在于減少了占地面積,但由于缺乏整體式框架,穩(wěn)定性相對要欠缺一些.另外,中軸支點的位置,采用了一上一下的高低支點,《農(nóng)書》等古籍中只有低支點的裝置,并沒有超過扶手欄桿中間位置以上的支點,是否屬于臆造不得而知.但輔助式繩拉設(shè)計非常巧妙,高支點勢必會獲得極大的下砸力,可以舂搗更加堅硬的物體.這兩架“踏碓”與敦煌莫高窟第465窟的元代“踏碓”結(jié)構(gòu)相仿,單欄桿連體式設(shè)計在結(jié)構(gòu)上極為簡單,碓桿安置于扶手架下方.[11]由于壁畫不能夠展示下部連接處結(jié)構(gòu),只能夠推測出碓桿的連接結(jié)構(gòu).其采用了等臂杠桿,并且屬于起落式運動,人力腳踏勢必會產(chǎn)生較大的動力,另外由于碓頭重力的原因,會產(chǎn)生一定的阻力影響碓頭的垂直下落.因此,必須在碓桿中心連接部分設(shè)置可移動式連接點,而不是擱置在扶手欄桿之上.白臺寺壁畫中的“踏碓”基本是沿用了等臂式設(shè)計,是其主要樣式;崔府君壁畫寬碓桿,省力式設(shè)計打破常規(guī),卻也有著一定的原理支持.

4.2 分體式“踏碓”的系統(tǒng)工作原理

山西省高平市城東南的定林寺為元代建筑,東配殿南北兩面墻的壁畫同樣是關(guān)于十殿閻羅與地獄諸鬼的圖像,為明代所繪.在南壁下方左手邊第二幅圖《餓鬼踏碓圖》(圖22)中描繪了一名餓鬼腳踏木碓的情景.題材與前兩幅踏碓圖并沒有過多的不同,“踏碓”的架體與崔府君廟追罪司“缸碓”相近,采用了前欄桿式的穩(wěn)定支撐,但在物理的杠桿作用上卻有著較大的差別.首先,中心支點被轉(zhuǎn)移在距離手扶欄桿較遠的位置,支點采用了四柱支撐的結(jié)構(gòu),這一改變將踏板與支撐架分離,提高了穩(wěn)定性,獨立的踏板更加的靈活牢固,減少了身體帶來的影響.此類“踏碓”圖設(shè)計在敦煌壁畫中也有描繪,莫高窟第61窟的五代“踏碓”圖(圖23)與榆林第3窟的西夏“踏碓”圖(圖24)都是此類分體式結(jié)構(gòu).在扶手的設(shè)計上,都是采用單欄桿前扶手設(shè)計,軸的變化是最大的亮點,采用了圓柱形滾軸設(shè)計減少了碓桿的摩擦力,分體式設(shè)計則提高了腳踏碓桿的穩(wěn)定性,不會受框架式矩形扭力的影響.王進玉認為,從敦煌的五代、西夏、元代三幅“踏碓”圖來看,以西夏“踏碓”(圖25)最為靈活,“軸木可以隨橫板靈活轉(zhuǎn)動,從而提高了舂米的效率.”[11]218這種分類法,并沒有按照結(jié)構(gòu)的變化進行區(qū)分,而定林寺立柱式圓軸設(shè)計與敦煌五代和西夏“踏碓”都是屬于此類結(jié)構(gòu),這種設(shè)計結(jié)構(gòu)更加簡單,充分利用了滾軸轉(zhuǎn)動的靈活性,極大地提高了作業(yè)能力.

“踏碓”和“缸碓”的工作方式都屬于間歇式擊打,杠桿的靈活應(yīng)用使得這種糧食加工工具成為最簡單的機械設(shè)備.支點的變化用來調(diào)節(jié)杠桿結(jié)構(gòu)與力學(xué)關(guān)系,而對于其平衡原理的掌握則是依靠施力者自身的配重與位置變化進行調(diào)節(jié).壁畫中沒有設(shè)計相應(yīng)的扶手,其結(jié)構(gòu)樣式則完全從原始“踏碓”造型中脫穎而出,懷仁崔府君廟追罪司“缸碓”與山陰白臺寺“踏碓”及高平市定林寺“踏碓”并沒有走出其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具的基本形制.即使“踏碓”或者“缸碓”成為“地獄世界”的一種刑具,但內(nèi)核并沒有發(fā)生變化.

圖22 定林寺分體式“踏碓”Fig.22 Mural with hell theme in Dinglin Temple

圖23 五代“踏碓”Fig.23 pedal threshe in Five Dynasties period

圖24 長治故縣村宋代壁畫墓“踏碓”Fig.24 Murals in Guxian Village,Changzhi,Shanxi

圖25 西夏“踏碓”Fig.25 Pedal threshe in Western Xia period

5 余論

為便于了解“踏碓”的發(fā)展歷程,筆者對其做了分類統(tǒng)計,見表1.“踏碓”作為糧食生產(chǎn)加工工具,頻繁地出現(xiàn)在描繪地獄世界的壁畫中,其有著強烈的工具屬性.

第一,由于采用了腳部施力的方式,能夠帶起更大的碓錘,“踏碓”在簡單機械設(shè)備中屬于高強度地擊打設(shè)備,通過腳部施力能夠產(chǎn)生極大的下?lián)袅α?這在一些谷物加工過程當中十分重要,而地獄世界引據(jù)此工具的作用,正是因為它能將物體粉碎,甚至齏粉狀,其力量是巨大的,以達到駭人的效果.“踏碓”被設(shè)計成為各類刑具是不二選擇.

第二,杠桿的隨意調(diào)節(jié)能夠滿足各個年齡層次的工作人群.在漢代出土的明器陶碓中發(fā)現(xiàn),單欄桿扶手并不是出現(xiàn)在元代以后,漢代的“踏碓”就有這種樣式.但大部分唐代之前的碓架更加簡便,手扶的部分被設(shè)計為兩個尖狀物和方形碓架,這是不利于站立式作業(yè)的.結(jié)合這一時期人們的生產(chǎn)狀況,晉中地區(qū)唐以前的碓機應(yīng)該屬于“坐壓式”,而非“腳踏式”,但雁北地區(qū)北朝的碓機顯然已經(jīng)進入“踏碓”行列.而在太原出土的隋代陶碓明器當中有向后的尖狀物的設(shè)計,實則是方便工作人員側(cè)握.隋唐時期的碓架與漢代相比并沒有過多的革新,粗重的碓桿本身會產(chǎn)生較大的重力,這使得在作業(yè)時更加辛苦,而且杵臼與碓架整體的設(shè)計增加了制作的困難.唐代之后,碓架開始走向輕量化設(shè)計,人們可以在作業(yè)中進行短暫休息,等臂碓桿的寬窄設(shè)計是單腳施力和全身施力的關(guān)鍵,類似蹺蹺板的工作方法更有一種游戲的參與感,削弱了高強度生產(chǎn)中的心理疲勞.

第三,與大同北魏的陶踏碓相比,碓桿并沒有做前后的變化,而碓架的高身設(shè)計顯然是為了獲得更大的下?lián)袅?這在一定程度上降低了踏碓作用頻次,卻增加了擊打的力量.山陰白臺寺“踏碓”的輔助繩索是實現(xiàn)重擊的重要輔助手段,這種“踏碓”在現(xiàn)今沒有遺存,因此這也正是壁畫圖像在科技史記錄中的重要作用.人們對于“踏碓”的施力方法,顯然可以手腳并舉,顛覆了傳統(tǒng)糧食加工機械的單一化設(shè)計.這三幅明代踏碓圖工作原理基本相同,雖然與同時代《農(nóng)書》上的“踏碓”有著一定的結(jié)構(gòu)區(qū)別,但是其簡便的工作方式正是適用于當?shù)厥蝠㈩愖魑锛庸さ淖鳂I(yè)機械.“中國糧食加工工具在宋、元時期已經(jīng)基本定型”.[12]明代的“踏碓”仍然在地域作物的加工作業(yè)中進行著優(yōu)化和微調(diào),這些結(jié)構(gòu)的變化以增加農(nóng)機效率、方便人員操作為主要目的,這也是糧食精細化加工的一種典型性變革.

表1 “踏碓”分類表Tab.1 Classification Statistics of pedal threshe

續(xù)表1 “踏碓”分類表