器利而工善 ——解析宋代攻城头车的造物意匠

贾国涛

作者贾国涛，重庆大学教师，研究领域：宋代艺术史、物质文化史

摘要：宋代攻城头车由屏风牌、中部头车、绪棚这三部分组成。它是宋代武备兵械攻城工程作业技术中的“攻具”的重要发明。其结构设计具有科学化的特点，制造技术达到精密化的水平，作业方式呈现系统化的态势。这些方面集中体现了宋代半机械化设计的一般原理和造物思想，同时也透视出宋人在科学技术领域独具匠心的造物意匠。

宋代攻城头车的结构设计、制造技术以及作业系统都蕴含着造物意匠。 宋代攻城头车在结构设计方面展现出独特之处，其制造技术也有其特色，并且作业系统同样蕴含着造物意匠。 宋代攻城头车的结构设计蕴含着造物意匠，制造技术也体现着造物意匠，作业系统同样包含着造物意匠。

攻城属于中国古代战争中攻略力量较为强大的战事之一。在宋代宰相曾公亮以及参知政事丁度所撰写的《武经总要》中提到：但凡想要进行攻城，就需要准备好攻具，之后再付诸行动。同时还说道：大概士卒就如同工匠一样，兵械就好像器具一般，器具锋利且工匠技艺精湛，士兵精锐且战事强盛，形势就是这样的。在古代战争里，军事技术的目的性最为强烈。在攻城和守城的过程中，会充分运用各种工具技术手段。这些技术手段对于交战的双方都有着重要的意义，甚至能够决定战争的胜负。《武经总要》所录的“攻具”有 10 种，分为四类。一类是交通技术类，一类是攀登性机械技术类，一类是侦察性信息技术类，一类是工程作业技术类[3]。在这四类“攻具”中，工程作业技术类的设计制造和作业系统最为典型。该类中的攻城头车，其设计科学化，制造技术精良，作业方式系统化，集合了攻守城兵械的大成，体现了宋代工、农、兵等纯粹科学中大型半机械化器械设计的一般特征，即科学性、技术性、实用性的高度统一，是解读宋代儒学与科学良性互动关系以及宋人造物意匠及其相关精神传统的重要载体。

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五层高冲车复原模型 网络资料

一、精思巧构——攻城头车的结构设计

攻城头车（图 1）是由屏风牌、中部头车、绪棚组合而成的车队的统称。它是宋代在前代“头车”的基础上，经过科学改良而发明的一种组合式攻城作业车。在古代攻坚作业中，它是结构最为复杂、设计最为精良、功能最为完备的攻城兵械。攻城头车主要应用于战争处于绝对优势的情况，即对方坚守不出。在面对比较坚固的城池时，需要组织工程兵进行一些非常性的军事工程作业，如开挖战时地道、掘城墙、堆土台等。

1：头车

中部头车设计：其位于屏风牌之后，属于车队的核心部分。《武经总要》中对它的描述是，车身长九尺，宽七尺，前面高七尺，后面高八尺。并且是以两根巨大的木头作为地栿，前后各有一个梯桄，其中前面的梯桄尤其要壮大。两根粗实的地栿上，以直榫方式楔入四根方木，四周由涎衣梁结构连接，形成了长九尺、宽七尺、高七尺的方形体木构框架。顶部用散子木板制成车盖底板，接着蒙以生牛皮，生牛皮从顶盖的四面垂直延伸至侧墙半尺，最后用铆钉固定在涎衣梁和车墙散子板上。车顶有两处开窗。一处是车前面顶部的两个侦察天窗，每个窗口的尺寸是二尺见方，可用来随时留意车外的军情。为提升天窗侦察敌情的安全性，在侦察天窗的前面设置了二尺高的屏风牌。另一处是车顶中部的消防窗口，其大小也是二尺见方，窗口旁边放置着麻搭和泥浆桶。如果遇到对方的火攻，能够用麻搭沾上泥浆去扑火，以防止车体被烧毁。为了便于车内之人进行侦察以及放取物品，在车厢的前后栿上，与两处天窗相对应的位置分别设置了一组梯桄，这样方便上下攀登。其中，侦察窗口下方的梯桄形体稍微大一些，因为它的使用率高，所以坚固性需要更强；而消防窗口处的梯桄则稍微小一些。车墙的前后是空的，仅仅在左右两侧用散子木板进行封闭，以此来防御外部的侵袭，或者在作业时防止砂石滚入车内。车厢底部平铺着活页式直榫套插结构的木板。这种活页铺板有两种运作方式：其一，头车顺利前进时，人能够坐立于底板上；其二，若遇到非正常情况或需要加快行军，就可以撤去地板活页，然后人在车内推动车行走。头车左右两面各伸出三支拐子木，目的是增加车行和停的稳固性。这样能防止头车前行时因地面不平而晃动幅度过大。并且在车头停靠时，还可用这些拐子木支撑地面，以稳定车体。

屏风牌的设计（如图 4 所示）：当在挖地道或者地道中行军时，屏风牌的作用是保护头车内人的安全，能避免因直视敌人而导致伤亡。其结构由迎面板、侧板和掩手构成。屏风牌是用宽五寸、厚六寸的坚实方木制成三面围合的框架，然后在框架的前、左右用生牛皮进行封闭，从而形成遮挡。迎面板通过活页链接分为上下两部分。下面部分的高度与侧板、掩手相同，均为九尺。掩手与侧板也以活页相连。这样就形成了一个开合自如的方体造型，能够容纳数十人。在安全行军时，可以打开所有合页，形成三面围合的空间，以便侦察外部军情。若遇到军情，就可以关闭合页，形成全封闭空间，从而确保人身安全。

2：中部头车

3：中部头车

4：屏风牌

续棚设计方面：“接绪头车架木为棚”。续棚位于中部头车的后方，其尺寸与中部车头大致相近。它的作用有两个，一是供攻坚作业人员休息和换班，二是作为转移挖掘土砂的转运地。所以在体量和空间上，续棚比头车略小约两尺。并且根据不同的作业要求，绪棚分为排搭绪棚、挂塔绪棚、不排搭绪棚这三类。

内部结构与中部头车相似，在不排搭的地方（图 5 所示），于地栿上安装两根长杆，每根长杆上挂着土笼子，用来装运开地道时挖掉的砂土，之后将砂土带出地道。作业时，在地栿左右各安装四个轮子，通过千斤麻绳把它与中部头车连接在一起，这样就可以进入作业了。这种绪棚大多用于安全的作业环境，不需要遮挡，运行起来比较简单。

⑵排搭绪棚（图 6）：其内部结构与不排搭绪棚相近。它没有车体中间的横栿。顶部是盖笆，盖笆由生牛皮编制而成。前左右侧面是活页垂笆。底面是合页散子板。后面为空。这样就形成了上下前左右围合的半封闭空间。整体的体量比中部车头矮大约三、四尺。内部大概可以容纳十人左右。作业时在左右地栿下安装一组车轮，绪棚后面装有“找车”（木绞车）。“找车”的作用一方面起到助推作用，另一方面“找车”上安装了鹿颊和索两条，这样能增加绞车行走的稳妥性和停靠的稳定性。排搭绪棚在具体作业中具有体量较小的特点，并且行动便捷，主要用于快捷性作业。

⑶挂塔绪棚（图 7）：其整体结构设计与排搭绪棚基本相同，只是体量稍大，通常比中部头车小二尺左右。在车内会安置系排沙柱，以此来防止车下泥土砂石堆积。作业时，会在地栿下安装四轮。它具有容量大、行动平稳的特点，但也存在行动不便捷、灵活性较弱的不足。

齿轮云梯复原模型 网络资料

头车车队不仅可用于开挖地道，还常用于其他战事。中部头车以及尖头木驴车、轒輼车等，都是在进攻时常用的大型攻坚器械。屏风牌在其他战事中常被用作遮挡和防护，木幔车则是古代战争中不可或缺的屏障攻具。绪棚独体在古代战争中也常作为转运工具。因此，从功能方面来讲，攻城头车有三个组成部分。这三个部分分开时，各自能够发挥出自己的作用。当用两根千斤麻绳把屏风牌、头车、绪棚这三部分连接成一个整体，并且安装上十轮（或八轮）后，就构成了一个既能够进攻又能够防守，既能装载物品又能卸下物品，进退都很自如，并且具有严密机动功能的半机械化工作体系。

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折叠式壕桥复原模型 网络资料

二、合分随宜——攻城头车的作业系统

攻城头车是用于借助地道进行攻城的关键攻具器械，它作业系统的质量对攻城的胜负有着重要影响。攻城地道主要分为两类：一类是挖掘地道直达城内的某个地面位置或者某一防御体系的内部，这样步兵能够沿着地道冲入守方内部，解除其防守；另一类是破坏防御的城墙，让城墙塌陷，从而直接攻入城内[5]。在开始开挖地道之前：“凡是进行攻城而开凿地道时，要用车来掩护人员。”在百步之内先行，用投石去击打当面守城的人，让他们无法站立，然后从壕沟外面推进车辆。准备两条大木，每条长一丈八尺，把它们叫做揭竿，将其前端插入前桄之下，稍微压住后桄，使前端露出，再用土囊压住揭竿，让车首稍微抬起。每次推进时，就设置绪棚跟在后面。遇到壕沟，就运送土和杂草等填塞壕沟，运送的人都从车中以及绪棚下往来，投石就无法击中他们。在挖地道之前，需要消除守城人员并清理障碍。关于头车的基本作业方法，《武经总要》中有所讲述：地道大约高七尺五寸，宽八尺。凡是攻城的人，让头车抵靠城墙，然后开凿城墙形成地道。每开凿到一尺多的时候，就设置横地栿，立排沙柱，架奄梁，以防城墙土向下崩塌。随着开凿的逐渐加深，要随之增加设置这些东西。开挖地道的工具主要有：有铲这种工具，还有镢，以及锹和锛等。从而将屏风牌、中部头车、绪棚连成一体进行作业。

其中，粗三寸的千斤麻绳除了起到连接的作用之外，在车队前进时能够带动“找车”的“索二条”转动，并且与车轮形成联动关系。在行军过程中，它还能强化屏风板、车头、绪棚各部分之间的协作关系，同时起到助推的作用。中部的车头内部可以容纳三十余人，但是需要留出三五尺的空间来装满积薪柴草以及引火之物，所以一般情况下车内只能容纳十余人。头车进行攻坚作业时，先把整个车队推到城下，接着撤除屏风牌，让中部车头能更接近挖掘地道的地方，然后拆去中部头车的活页底板，在车内进行挖掘操作。中部头车的工兵主要承担开挖的任务，而在绪棚内的人员则把挖出来的砂土转移出去。挖到约七尺深度时，开始向前挖掘。车头每前进一尺左右，就放置横地栿支架，这种支架的宽和高一般与所挖地道相同（见图 8），以此来防止地道塌方。挖地道运出的砂土有不同用途：一是把挖掘出的砂石泥土沿着城墙累积，这样士兵就能攀登上城墙；二是如果距离城墙较远，就可以在高丘上安置能容纳十余人的侦察小屋，这个小屋是木构结构，顶棚是用生牛皮做成的。针对攻城地道有两种类型。其一，这类地道需穿过城墙的地基，直达要攻略的目的地，把头车丢弃在地下，士兵按计划解除防守；其二，这类地道是用来摧毁城墙地基的，当地道抵达墙基地下位置时，要增加横地栿的数量来支撑城墙，以确保士兵在地下的安全并能顺利逃出。等所挖地道能够穿过墙基，就把头车内的积薪柴草堆入墙下地道，接着连同地栿、中部头车一起纵火焚烧，墙基下的燃物烧尽后，城墙就会塌陷，士兵可趁机攻入城内，与城外的士兵里应外合攻占城池。

5：不排搭绪棚

6：排搭绪棚

7：挂搭绪棚

8：横地栿支架

攻城头车（车队）从单体设计开始，逐步组装成一个联动的攻城作业系统，接着挖空城墙基础，完成整套作业系统，它具有三个重要特点：其一，在设计思想方面，崇尚实际摒弃虚华，致力于实用并使生活富足，器物完备而不加以装饰，也就是说攻城头车的所有结构设计和材料应用都是为了特定的实用功能；其二，在机动功能上，屏风牌、中部头车、绪棚各自发挥其作用，三者合为一体形成了严密的半机械化系统，可以说是“一机三事，始终具备，辩而能通，兼而不乏，省而有要……”[7]；其三，在攻城作业技术上，凭借自身的机动原理和运行方式，具有节省工役且简易便捷的特点。攻城头车有这种联动组合且分而各为其能的半机械化设计，这种设计也出现在其他领域，正如荆三林先生所指出的那样：宋（元）的农业器械是“‘生产工具发展史的转折点’，其最大成就在于生产工具动力机与攻具机的联系以及传动装置上的革命。”并且一直被后世沿用。

三、匠心独运——从攻城头车透视宋代造物意匠

华夏民族的文化，历经数千年的演进，在赵宋之世达到了极致。这种文化的极致体现在制度和人文方面，自三代之后进行考察论述，在声明文物的治理、道德仁义的风尚等方面，宋朝相较于汉唐是有所逊色的。并且由此形成了以长期和平为前提，王者虽然凭借武功能够攻克平定，但最终还是需要用文德来实现治理的局面。“宋型文化”以国策为指引，在多元开放的背景下，以淑世精神为主导，以平民文化为主体，具有严谨内省且不失创造力的特征。在物质和技术方面，整体社会经济积累丰厚，科学技术高速发展且趋于成熟，达到了空前的水平，正如所说“它把唐朝所设想的很多东西变成了现实”，特别是武备兵械设计，就如沈括所言：“器仗铠胄，极古今之巧也。”武备的兴盛，是前世所没有能与之相比的。同时，与之相关的那些科学理论也呈现出了宏大壮观的景象。

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一窝蜂复原模型 网络资料

宋代攻城头车，在结构设计上有巧思，制造材料经过精选，制成了坚实好用的武备兵械，最终形成了联动化的作业系统，并且被写入中国第一部兵书集成《武经总要》中，它虽只是一个个案，但却与宋代儒学、科学、物质、技术的发展整体状况以及一个发明时代的社会生态息息相关。更重要的是：攻城头车所蕴含的“器利而工善”的事理学思想，凝聚了宋代儒学与科学互动关系下宋人理性、严谨的科学态度和创新精神，进一步折射出独具宋代特点的造物意匠，也可以说是一种带有“工匠精神”的设计创造。

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撞车复原模型 网络资料

李砚祖教授在“工匠精神与创造精致”这篇文中，对“工匠精神”作出了界定。他指出，所谓“工匠精神”，实际上指的是在工作中秉持一丝不苟的态度，以及追求精工精致的精神。他还从历史、工艺设计等诸多领域对“工匠精神”的基本概念进行了阐述，同时强调了“重提工匠精神”的重要性和必要性。然而，从大历史观来考察“工匠精神”的固有内涵以及它的时代流变，对于把“工匠精神”仅仅局限于偏重技术层面的“一丝不苟的工作态度和追求精工精致的精神”，还需要进一步去诠释。也就是说，除了“一丝不苟的工作态度和追求精工精致的精神”这一基本内涵之外，“工匠精神”的形成既是一个累积的过程，又应该具备特定的时代特征。“工匠精神”形成的社会生态是：在什么样的社会环境、制度背景下会产生何种精神意念和造物思想，并且会外化为一种“造物行为”。同时，在“一丝不苟”和“精工精致”的造物过程中，是否凝聚着一种在严谨、科学、理性规制下“匠心独运”的创造精神。

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投石弩复原模型 网络资料

唐以后，科举对知识分子的思想和价值方向起到引领作用。在宋代“文德致治”的背景下，科举制度高度成熟，这是华夏文化“造极于赵宋”的重要因素。科考以策论（实务论）、经义为主要内容，同时，天文、科学、地理等[15]也属于考察范围。这潜在地为宋代儒者奠定了较为全面的知识结构，“一物不知，儒者之耻”已成为士林的共识。并且，宋代将天文、地理、医药、百工之术等“小道”纳入了“三才之道”，正如朱熹所言：“小道不是异端，小道亦是道理，只是小。”像农圃、医卜、百工这类，是有道理存在的。只是一味地从上面去寻求道理，那就行不通了。而异端呢，属于邪道，即便再近也无法行得通。朱子对“大道”与“小道”关系的这种认识，代表了宋儒的主流观念。对于作为“小道”的“科学技术”，宋儒不仅没有偏见，还主动参与其中。这是宋代科学技术能够发展以及科学理论成果能够诞生的重要内因，也是宋代科学精神的核心所在。

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床弩复原模型 网络资料

“澶渊之盟”之后，面对这样的国情，即“内则无法将社稷放在首要位置去忧虑，外则不能对夷狄毫无畏惧”[18]。宋代的士大夫群体展现出了在中国古代从未有过的社会责任心和淑世精神。他们有的将“大道”当作政治理想去践行，比如进行变法；有的则将“小道”，也就是科学研究当作强国的策略。在“文德致治”的国度里，宋代帝王对文人十分礼遇，对科学技术也极为重视，这在中国封建社会史上是从未有过的。这种重视为宋代儒学与科学形成良性的互动关系提供了可靠的行动话语和制度保障。宋代儒者把科学研究纳入了经世之学的范畴，一方面丰富了原有的儒学内容，另一方面使科学研究注入了浓郁的人文精神和文化品格……所以，宋学的精神以及儒者的情怀在科学研究中逐渐形成了一种严谨、精进的作风和创新、创造的精神传统。宋代历帝都很重视鼓励臣下参与科学研究。比如《武经总要》完成后，宋仁宗亲自作序。序中表明撰写此书的目的是弘扬文德以达到治理，用杀戮制止杀戮，用战争消除战争，借鉴成败。并且宋仁宗还表现出极为谦逊的态度，他说：“尚书工部侍郎参知政事丁度总领书局，刚好完成编缀工作并上奏请求，希望赐予序言。说到用兵之道，我自愧不如有广博古学的才能，姑且把它放在篇首，流传下去就可以了。”帝王大力倡导和支持，使得柱国大臣、文人士大夫参与科学研究在两宋一度成为特有的文明气象。曾公亮、丁度以文官参与武备设计和理论研究只是其中一个例子。比如，宰相苏颂独创了被誉为“世界第七大发明”且当时世界最精密的计时器械——“水运仪象台”，他亲自研究制造之法，之后还亲撰了图文并茂的《新仪象法要》。北宋将作大监李诫，既是当时主持和设计建筑营造的干吏，又奉命编修了我国第一部完整的建筑设计与施工专书——《营造方式》。沈括曾历任司天监、三司使等职，在学识上是典型的“百科杂家”，他在躬身实践的基础上撰成了中国第一部百科全书——《梦溪笔谈》。苏东坡大学士曾参与过瓷器的设计与监制，还发明了插秧农具——“秧马”，并以《秧马歌》描述其结构、功能和使用方式……可以说，正因为有了文人士大夫，尤其是像曾公亮、丁度、苏轼、燕肃、苏颂、沈括、李诫等官居宰辅或国家枢要的儒臣直接参与科学研究，所以宋代科学技术、造物生产不仅具有严谨、精致的品质，更体现出了一种具有人文精神的自觉性。

在科学研发与生产的过程里，精英阶层由文人士大夫主导。他们上能通达君王，下能连接“手艺工匠”。他们充当着多种角色，比如政治制度的执行者、文化品质的引导者、设计师（工程师）、设计管理者以及学者（进行科技理论的总结与研究）。由此，形成了宋代儒学与科学良性互动关系中“士”与“工”的协作模式。在长期的交流与协作过程中，逐渐铸就了宋代特有的集科学、技术、儒学、艺术的思维为一体的精神传统。

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弩车复原模型 网络资料

结语

任何一种具有典范性的造物行为都带有一定的时代性。宋代攻城头车所体现出的科学思想、设计意匠以及特定内涵的工匠精神，它们是特定社会生态的产物，并且具有制度性。这些在一个良性的社会互动机制和现实环境土壤中逐渐形成了一种常态。而这种“常态”跨越了制度和阶级的限制，成为了一种具有历时性与共时性的民族智慧和精神传统。从某种意义而言，宋代全社会实现了上下融通。这种融通以“文德”“实学”“淑世”为内质，凭借一种持久性的精神意志，创造出了一个文化造极的精致时代。在此时代，中国古代的重要发明有五成集中于宋代，“四大发明”有其三也是在宋代得以创举，公元 10 世纪至 13 世纪全世界重要发明半数以上产生于宋代的中国。

注释：

宋曾公亮与丁度在《中国兵书集成 3·武经总要（一）》中提到，该书由辽宁书社出版于沈阳，出版时间为 1990 年，在该书第 407 页有相关内容。

[2]同[1]，第659页

吕变庭所著的《北宋科技思想研究刚要》，由中国社会科学出版社出版于北京，该书的 88 - 90 页有相关内容。

[4]同[1]，第429页

陆敬严的《中国古代兵器》一书由西安交通大学出版社出版，地点在西安，出版时间是 1993 年，该书第 216 页有相关内容。

[6]同[1]，第429-430页

（元）王祯的《农书》，由中华书局出版，地点在北京，时间是 1956 年，其第 409 页有相关内容。

荆三林指出：“对于中国生产工具史阶段的划分问题。”《中国农史》在 1986 年第 1 期，其内容位于第 104 页。

陈寅恪的《陈寅恪集·金明馆丛稿二编》由三联书店于北京 2011 年出版，该页为第 277 页

（元）脱脱在《宋史·太祖三·本纪》中记载，该古籍由上海古籍出版社出版，地点在上海，出版时间为 1986 年，此页页码为 5194 页。

宋李焘的《续资治通鉴长编·卷二十三》载于中华书局，地点在北京，出版于 1992 年，该页为第 528 页

（英）李约瑟在《中国科学技术史·导论》中提到，该书由上海古籍出版社出版，地点在上海，出版时间是 1990 年，其第 138 页有相关内容。

（宋）沈括的《梦溪笔谈·卷三》，可参见《梦溪笔谈选注》，该书由上海古籍出版社出版，地点在上海，出版时间是 1978 年，页码为第 2 页

李砚祖指出“工匠精神与创造精致”，此内容刊载于《装饰》2016 年第 5 期，该期的第 12 页。

北宋宰相苏颂于庆历二年考中进士。在科学成就方面，他享有“一人夺得七项世界第一”的美誉。他曾参加两次科举考试，考题分别是“斗为天之喉舌赋”和“历者天地之大经赋”，这两次考试都是以“赋”这种文体来对天文、自然科学进行考察。

（宋）黎靖德的《朱子语类·卷四十九》，由中华书局出版于北京，时间是 1986 年，其所在页码为 1200 页

（宋）王安石呈上《上皇帝万言书》，此文收录于《王文公文集·卷一》，该文集由上海人民出版社出版，出版地点为上海，出版时间是 1974 年，此页为第 1 页

（宋）赵祯在《武经总要叙》中提到，《武经总要》位于第 7 - 8 页。

[19]图1-8引自《武经总要》

篇末题记：

这是疆土版图最小的王朝，却是经济发展最强盛的时代。

这是君主权力最限的王朝，却是士农工商最活跃的时代。

这是军事扩张最弱的王朝，却是科学技术最发达的时代。

这是对外交往最狭的王朝，却是文化影响最深远的时代。

……

历史就如同任人打扮的小姑娘。拥有权力的人便拥有了“书写”历史的权力，并且会依据其统治思想给历史上的任何一个朝代定下“论调”。然而，文明的进程以及历史的真相都有其“隐身保全”的办法，时刻在等待着那些渴望了解和认识她的有识之士拂去历史的风尘，从而恢复其神采本真。宋代被认为是华夏文化造极（陈寅恪语）、中国文艺复兴时代（谢和耐所言）、中国近世的开端（内藤湖南观点）、中国古代科学发展的顶峰状态（李约瑟认定），这诸多论断已被中外众多学者所证实。尤其在近年来，中外众多从事宋代研究的学者不懈努力，形成了共识，使得半个多世纪以来广为流传的“积贫积弱”这种狭隘认识逐渐发生了改变。事实上，短期内扭转一种积习已久的狭隘性认识或误读并不容易。所以，从宋代社会结构与文化形态的宏观视野出发，以问题意识为逻辑考订与学理阐述的起点，从政治史、经济史、科技史、艺术史、社会生活等诸多角度，多层次地对宋代——这个“斯文”时代进行深度理解、正名以及扭转以往的某些狭隘性认识，这条路还很漫长。

本文已获作者授权发布

本文曾刊发于《装饰》杂志2016年第10期 略有改动