中國機械工程技術(shù)史的現(xiàn)代研究發(fā)端于20世紀二、三十年代，兩位清華大學(xué)的學(xué)者張蔭麟、劉仙洲以及王振鐸先生是中國機械史早期研究的主要開拓者。
張蔭麟早在20年代就開始涉獵中國古代機械史的某些專題研究。劉仙洲的研究工作雖起步稍晚一點，但從20世紀30年代初起，他長期致力于中國機械史的系統(tǒng)發(fā)掘整理與研究，成為這一研究領(lǐng)域最重要的奠基人。
早期的開拓工作
劉仙洲，原名鶴，又名振華，字仙舟，河北完縣人。劉仙洲是我國著名機械工程學(xué)家和工程教育家。他1918年畢業(yè)于香港大學(xué)機械工程系， 1921~1924年任河北大學(xué)物理教員、農(nóng)業(yè)機械講師。1924~1928年任北洋大學(xué)教授、校長，1928~1931年任東北大學(xué)教授、機械系主任等職，1932年，受聘清華大學(xué)機械工程系教授。
劉仙洲早在20年代，他就開始關(guān)注中國古代的科技文化遺產(chǎn)。到清華大學(xué)執(zhí)教后，他結(jié)合工程教育與教學(xué)，從事古代機械工程史研究。他有感于當時我國本國文字的工程著述極其匱乏情況，認為當時的工程教育急需開展三方面的研究：一是整理舊工程書籍；二是從速編訂工程名詞；三是有計劃編譯新工程書籍和編輯刊行工程刊物，而史料整理是其最基礎(chǔ)的工作。
1933年5月他在《清華周刊》（工程專號）第39卷第10期發(fā)表了“中國舊工程書籍述略（以民國以前線裝書為限）”一文，對民國前中國的工程技術(shù)書籍進行了梳理，整理出了較為詳細的書目提要。此后，他開始從事分門別類整理機械史料和專題研究工作，發(fā)表多篇有關(guān)論著、論文。如《中國機械工程史料》，《清華大學(xué)土木工程會刊》（1935）；“三百年前中國第一位機械工程學(xué)家王端節(jié)傳略”（《清華機工月刊》，1937）；“中國在熱機歷史上的地位”（《東方雜志》39卷18期，1943）；“王征與我國第一部機械工程學(xué)”（《真理雜志》第1卷第2期，1944）；“三十年來之中國機械工程”（收入中國工程師學(xué)會主編《三十年來之中國工程》一書，1946年）。
其中，1935年出版的《中國機械工程史料》（約6萬字）一書，首次依據(jù)現(xiàn)代機械工程分類方法整理了中國古代機械工程的史料，初步勾勒出了中國古代機械工程的基本輪廓。此后發(fā)表的“王征與我國第一部機械工程學(xué)” 和“中國在熱機歷史上的地位” 均屬于專題研究的重要成果，在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了較大影響。
對新中國機械史研究的推動和促進
新中國成立后，他曾擔(dān)任過清華大學(xué)院系調(diào)整籌委會主任、第二副校長、副校長、第一副校長、國家科委技術(shù)科學(xué)學(xué)科組副組長、國務(wù)院科學(xué)規(guī)劃委員會機械組副組長及多種學(xué)術(shù)任職，1955年被選聘為中國科學(xué)院學(xué)部委員和中科院中國自然科學(xué)史研究委員會委員、中國古代自然科學(xué)及技術(shù)史編輯委員會委員。
1952年，劉仙洲向教育部提議在清華大學(xué)成立“中國各種工程發(fā)明史編纂委員會”，當年10月獲得批準，這一機構(gòu)后改為“中國工程發(fā)明史編輯委員會”。在20世紀50年代至60年代前期，劉仙洲做了一系列的機械史專題研究工作，發(fā)表了多篇論文，并主持匯集中國工程史料的工作。
1962年他編著的《中國機械工程史（第一編）》一書由科學(xué)出版社出版，這是第一部中國古代機械史的著作，論述了中國古代的主要機械發(fā)明成就，從機械原理和原動力的角度出發(fā)整理了中國古代機械工程發(fā)展的脈絡(luò)。他在該書緒論中指出：“根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)科學(xué)知識，實事求是地，依據(jù)充分的證據(jù)，把我國歷代勞動人民的發(fā)明創(chuàng)造分別的整理出來，有就是有，沒有就是沒有。早就是早，晚就是晚。主要依據(jù)過去幾千年可靠的記載和最近幾十年來，尤其是解放以后十多年來在考古發(fā)掘方面的成就，極客觀地敘述出來。”
這部著作中的《中國在原動力方面的發(fā)明》一章，很快被譯成英文在美國出版的Engineering Thermophysics in China雜志第1卷第1期上發(fā)表。
1963年，劉仙洲撰寫的《中國古代農(nóng)業(yè)機械發(fā)明史》問世，這是第一部全面介紹中國古代農(nóng)業(yè)機械成果及其發(fā)展的著作。該書出版后，引起日本學(xué)術(shù)界的高度重視，著名農(nóng)史專家天野元之助將其摘譯，在日本《東洋學(xué)報》（1965年第47卷第4號）詳加介紹和評論。上述兩部在國內(nèi)和國際上長期被科技史和相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者反復(fù)引用，成為研究中國機械史的奠基之作。
他在專題研究方面代表性成果包括：
1.“中國農(nóng)具工作的略史和發(fā)展”，中國農(nóng)業(yè)，1951年；
2.“中國在原動力方面的發(fā)明”，機械工程學(xué)報（第1卷1期），1953年；
3. “中國在傳動機方面的發(fā)明”，機械工程學(xué)報（第2卷1期），1954年；
4.“中國在計時器方面的發(fā)明”，天文學(xué)報（第4卷2期），1956年（1956年9月在意大利召開的第8屆國際科學(xué)史會議上宣讀）；
5. “介紹‘天工開物’”，新華社半月刊，1956年；
6.“王徵與我國第一部機械工程學(xué)”，機械工程學(xué)報（第6卷第3期），1958年（重新修訂）；
7.“中國古代對于齒輪系的高度應(yīng)用”（與王旭蘊合作），清華大學(xué)學(xué)報（第6卷4期），1959年；
8.“中國古代在簡單機械和彈力、慣力、重力以及用滾動摩擦代替滑動摩擦等方面的發(fā)明”，清華大學(xué)學(xué)報（第7卷2期），1960年；
9. “中國古代在農(nóng)業(yè)機械方面的發(fā)明”，農(nóng)業(yè)機械學(xué)報（第5卷第1期、第2期連載），1962年；
10.“我國獨輪車的創(chuàng)始時期應(yīng)上推到西漢晚年”，文物（第6期），1964年。
20世紀五十年代末六十年代劉仙洲在清華大學(xué)培養(yǎng)了攻讀機械史的研究生，同時親自指導(dǎo)青年教師與圖書館員開展機械史料的搜集、整理工作，并一起進行抄錄資料卡片的工作。此外，他還指導(dǎo)研究生和博物館研究人員開展了古代重要機械的復(fù)原工作。
但1966年由于遭遇“文革”，機械史研究工作被迫中斷。“文革”后期，“中國工程發(fā)明史編輯委員會”的工作得到部分恢復(fù)。1970年，80歲生日那天，劉仙洲工工整整寫下《我今后的工作計劃》，并擬出《中國機械工程發(fā)明史》第二編共十章的寫作提綱。文獻資料基本齊備，并已有部分初稿。可惜因客觀情況和疾病，未能如愿。文革后期他發(fā)表了兩篇機械史的論文：“我國古代慢炮、地雷和水雷自動發(fā)火裝置的發(fā)明”，文物，1973（11） ；“我國古代在計時器方面的發(fā)明”，清華北大理工學(xué)報，1975 年第2卷第2期。
治學(xué)方法及其特色
劉仙洲研究中國古代機械工程發(fā)明史，治學(xué)嚴謹，一絲不茍，鍥而不舍。他的研究方法與特點可概括為以下幾個方面：
一是 廣查古籍文獻，發(fā)掘一手資料，對古文獻資料進行甄別和考證。
二是科學(xué)分類，歸納整理。按照近代機械工程的體系、分類方法和研究方法，歸納、分析和研究中國古代各類機械工程發(fā)明。例如，他在《中國機械工程發(fā)明史》第一編中，先從一般機械的定義和分類入手，然后按照簡單機械，彈力、慣力、重力和摩擦力，原動力與傳動機五個方面展開論述�！吨袊糯r(nóng)業(yè)機械發(fā)明史》的編撰體系，則是將我國古代農(nóng)具和機械分為整地機械、播種機械、中耕除草機械、灌溉機械、收獲及脫粒機械、加工機械和農(nóng)村交通運輸機械七大類，將我國古代豐富多采的農(nóng)用工具和機械分門別類地納入機械工程體系中。
三是注重文物考古資料，把古文獻資料和考古出土實物結(jié)合起來開展研究，以揭示古代機械工程發(fā)明的真實歷史和發(fā)展規(guī)律。他密切關(guān)注考古新發(fā)現(xiàn)，有時還親臨現(xiàn)場考查，研究出土文物。如果看不到實物，便向各博物館索要圖片和拓片，與古文獻資料珍藏在一起。
四是通過古文獻記載和出土文物的分析，結(jié)合科學(xué)實驗，開展古代機械的復(fù)原。如1959年他提出了張衡渾象的齒輪和凸輪傳動機構(gòu)復(fù)原模型。后與中國歷史博物館王振鐸合作，將張衡渾象復(fù)制成能運轉(zhuǎn)的木制模型，在歷史博物館展出。
五是關(guān)注留存下來的傳統(tǒng)機械的研究，通過傳統(tǒng)機械實物的考察，分析古代機械的結(jié)構(gòu)原理。多重證據(jù)，還原歷史。由今見昔，察今知古。
六是注重古為今用，機械史的研究成果在機械工程名詞統(tǒng)一和自編機械工程教科書工作中發(fā)揮了重要作用，并對機械工程教育產(chǎn)生了深遠的影響。他修訂的《英漢機械工程名詞》在確定術(shù)語、譯名和編寫中文機械工程教科書時都很好地吸收了機械史的成果，他創(chuàng)譯的“熵”“焓”等名詞非常貼切。他通過古代文獻考察得到的機械定義，被用于最早的中文機械原理教科書中。
劉仙洲認為當時有三種現(xiàn)象需要實事求是的科技史研究來糾正：一是西方寫科學(xué)技術(shù)史的學(xué)者只知道中國有造紙、印刷、羅盤、火藥四大發(fā)明，此外似乎就沒有其它重要的發(fā)明了；二是自1840年鴉片戰(zhàn)爭后，中國有一部分知識分子過于自卑，認為中國在各種科學(xué)技術(shù)的發(fā)明上都不如西方，甚至認為什么也沒有；三是另一部分讀書人妄自尊大，認為中國什么都有，“在古書里找到同西洋某種科學(xué)技術(shù)影似的一兩句話，就加以穿鑿附會，說這些東西我國早已發(fā)明過”。
劉仙洲對機械史的外史問題也有所關(guān)注。他在《中國機械工程史（第一編）》結(jié)束語中指出：“大體上在14世紀以前，中國的發(fā)明創(chuàng)造不但在數(shù)量上比較多，而且在時間上多數(shù)也比較早。但是在十四世紀以后，除火箭一種仍有顯著的發(fā)展以外，一般的我們都逐漸落后于西洋。這種現(xiàn)象的基本原因是和社會制度有關(guān)。”他認為，西方資本主義社會科學(xué)技術(shù)與商品生產(chǎn)互為因果，互相推進，而中國封建社會的統(tǒng)治者對于科學(xué)技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造一向不夠重視，八股文取士的制度使絕大多數(shù)知識分子對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不熱心。
劉仙洲上述治學(xué)方法和學(xué)術(shù)觀點，至今仍有重要的啟發(fā)作用和現(xiàn)實意義。上世紀80年代初，清華大學(xué)在校圖書館成立了科技史研究組，恢復(fù)了機械史研究工作。先后編成《中國科技史料選編》的《農(nóng)業(yè)機械》《陶瓷、琉璃、紫砂》及《交通工具》分冊，兩個分冊出版后在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了一定的影響。90年代初學(xué)校又成立了科技史暨古文獻研究所，為進一步開展相關(guān)工作提供了保障。正是繼承和發(fā)揚了劉仙洲研究機械史的優(yōu)良傳統(tǒng)，機械史研究在清華又有了長足的發(fā)展�！吨袊糯r(nóng)業(yè)機械工程發(fā)明史（補編）》（張春輝著）和《中國機械工程發(fā)明史（第二編）》（張春輝、游戰(zhàn)洪、吳宗澤、劉元亮著）分別于1998年和2004年由清華大學(xué)出版社出版，完成了劉仙洲未竟的工作。這兩部書繼承了劉仙洲的學(xué)術(shù)思想和編史工作，在學(xué)術(shù)上又有新的發(fā)展。研究所還承擔(dān)了國家博物館復(fù)原唐代江東犁的委托項目（張春輝、戴吾三等），復(fù)原的江東犁成為國家博物館的重要展品。研究所承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項目（高主持）從歷史文獻、理論和仿真實驗方面進行水運儀象臺的復(fù)原研究，利用文獻學(xué)、現(xiàn)代機械學(xué)原理以及計算機仿真技術(shù)，對水運儀象臺進行深入的分析研究。近年來，劉仙洲開創(chuàng)的機械史研究領(lǐng)域得到了進一步的拓展，國內(nèi)同行的工作又延伸到了傳統(tǒng)機械的田野調(diào)查與相關(guān)文化遺產(chǎn)的保護方面，《中國傳統(tǒng)機械調(diào)查研究》（張柏春、張志中、馮立等著，大象出版社，2006年）和《中國手工藝·工具器械》（馮立、關(guān)曉武、張志中等著，大象出版社，2016年）是這方面的突出成果，科技史暨古文獻研究所師生（戴吾三負責(zé)）還翻譯了《手藝中國：中國手工業(yè)調(diào)查圖錄》（北京理工大學(xué)出版社，2011年）一書，相關(guān)工作對傳統(tǒng)技藝類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護起到了促進作用。■