大宋帝国的煤炭革命

芳丛寻迹

  煤炭,这种不可再生但储量巨大的燃料不仅拯救了中国,也使大宋帝国成为人类历史上第一个进入近代的文明国家。


 


  专栏 杜君立 自由写作者,著有《历史的细节》


 


  在传统时代,不管是生活还是生产,人们一直以可再生的植物燃料为主。在一定的人口和生产模式之下,燃料的消耗与可再生速度基本是稳定的。


 


  但进入宋代之后,人口(特别是城市人口)出现大幅增加。200多年间,中国人口从3000万翻了两番,首次突破1亿。同时出现了近代工业。作为世界大国,大宋帝国的金融、陶瓷、冶金、纺织和制造等行业拥有全球领先的水平。与生活需求相比,工业生产需要的燃料要多得多。这些需求加在一起,增长的速度远远超出燃料再生的速度,植物燃料就陷入山穷水尽的绝境,从而成为一场燃料危机,并很快导致更广泛的经济危机和社会危机。


 


  就在这时,一种新的燃料出现了,它就是煤炭,这种不可再生但储量巨大的燃料不仅拯救了中国,也使大宋帝国成为人类历史上第一个进入近代的文明国家。可以说,这场从可再生能源到不可再生能源的飞跃完全是一场革命。


 


  燃料危机


 


  华北地区自古植被茂盛,即使在唐帝国时代,河套地区、关中地区和秦岭北坡等地还被茂密的森林所覆盖。但进入宋代之后,这些森林开始大片消失。其他地方也好不到哪里去,沈括在《梦溪笔谈》中这样记载:“今齐、鲁间松林尽矣,渐至太行、京西、江南,松山太半皆童矣。”森林的消失一方面是为开垦土地,更主要的是为了获得燃料。


 


  “心忧炭贱愿天寒”,从白居易的《卖炭翁》一诗可以推知,唐时并不存在燃料短缺的情况。宋代人口猛增,燃料消耗与再生之间脆弱的平衡被打破。近处的林木消失后,人们只能去更远的地方获取,“伐材采木、山谷渐深,辇致劳苦”。没有了杂木,为了救眼前的燃料之急,人们不得不砍伐桑树和枣树,“河朔、山东养蚕之利,逾于稼穑。村人寒月盗伐桑枝以为柴薪,为害甚大”。经济林木的毁灭意味着经济开始走向倒退甚至崩溃。政府为此颁布禁令,“禁民伐桑枣为薪”,但再严厉的刑罚也无法阻止一场危机的蔓延,最后连军队也“辄入村落伐桑枣为薪”。北方蚕桑业因此遭到灭顶之灾。


 


  “河北难得薪柴”,南方的燃料危机也同样严重,不但山林被砍伐殆尽,连佳花美竹这类的守墓之树也被刨根挖光。


 


  为了便于运输和储存,人们一般对木材进行干馏,将其加工成木炭,木炭也是冶金的主要燃料。但木炭的加工过程中损耗极大。3斤木材才能干馏出1斤木炭,而干馏还需要3斤木材,即木炭与木材之间的转化率是1:6。烧取木炭成为森林消失的重要原因。用土法炼1000斤铁,需要消耗硬杂木和木炭10立方,将生铁加工成各种器具或炼钢,还需要更多木炭。炼铜消耗燃料数倍于炼铁。此外,除过冶金,陶瓷、煮盐、酿酒和制矾也需要大量木炭。


 


  在这场燃料危机中,作为大宋帝国的首都,汴京(开封)经受了严峻的考验。尽管政府对生活必需的燃料免除一切税赋,但燃料紧缺的状态并没有丝毫缓解。特别是冬天,百万人的汴京滴水成冰,取暖更加重了燃料危机。“民间乏炭,其价甚贵,每秤可及二百文。虽开封府不住条约,其如贩夫求利,唯务增长”。嘉祐三年(1058年)“自立春以来,阴寒雨雪,小民失业,坊市寂寥,寒冻之人,死损不少,薪炭、食物,其价倍增”,素来盛大的元宵灯会也被取消。


 


  在危机如此深重的事态下,民间生活尚且如此,工业所需燃料更加难以保证。许多官窑被迫停工,甚至连钱币都停止铸造。从嘉祐四年(1059年)起,铁钱停铸长达10年。邓州有人用竹子烧竹炭,一度成为炼铁的主要燃料。


 


  煤炭的拯救


 


  穷则思变,正是因为这场燃料危机,人们不得不将目光瞄准新的燃料来源,这就是煤炭。煤炭的不仅终结了这场危机,也在一定程度上取代了木柴和木炭等传统燃料,从而拯救了森林和大宋帝国。


 


  对文明悠久的中国来说,煤炭并不是什么新事物。最迟在汉代,煤炭就已经被用来做燃料,甚至用于冶铁。在现代发掘的郑州古荥冶铁遗址中,就发现煤渣和煤饼,在巩县铁生沟的汉代冶铁遗址中还发现了原煤块。煤在中国古代被称为“石墨”、“石炭”等。“石炭”后来被写成“碳”。在很多地方方言中,至今仍然将煤说成“碳”;日本也称煤为“碳”。


 


  汉代之所以有大量的煤炭使用,与其人口膨胀和工业能源需求有很大关系。汉帝国崩溃之后,在长达千年的时间中,中国人口一直没有恢复到公元前后的水平。正是因为人口和工业低迷,植物燃料的再生速度足以满足社会需求,所以煤炭就没有得到重视,慢慢被人们忘却。直到宋代爆发巨大的燃料危机,这种古老的燃料才得以再次被重视,而且就其使用程度来说,已经远远超过汉代的水平,煤炭不仅是对木柴木炭等传统燃料的补充,也是一定程度上的取代,因此,这是一场前所未有的燃料革命和能源革命,将中国带入一个全新的近代化的能源时代。


 


  现代人都知道,中国具有丰富而广泛的煤炭资源,特别是华北地区。当华北的森林消失之后,煤炭便成为华北地区得以发展的重要支柱。鹤壁原属宋代相州,现代考古工作者在这里曾经发掘了一个大型宋代煤矿,矿井口直径2.5米,井深46米,巷道长达500多米,井下还有完整的排水系统。就其开采规模而言,丝毫不逊色于今天的中型煤矿。


 


  作为现代中国最著名的煤炭大省,山西即宋帝国的河东路。“河东铁、炭最盛”,远在1000年前就依靠煤炭维生。当时的记载称“以地寒民贫,仰石炭以生”。早在宋仁宗时期,晋、泽、石三州就利用当地的煤铁资源铸造铁钱;熙宁八年(1075年),神宗皇帝在一次诏书中令“河东铸钱七十万缗外,增铸小钱三十万缗”。


 


  与山西一河之隔的陕北黄土高原,因为森林的消失而成为水土流失严重的不毛之地,但煤炭的开采使这里依然保持了繁荣。元丰年间,沈括在延安任职,他在《梦溪笔谈》中记载:“造煤人盖未知石烟之利也,石炭烟亦大,墨人衣,予戏为延州诗云:二郎山下雪纷纷,旋卓穹庐学塞人。化尽素衣冬未老,石烟多似洛阳尘”。把煤炭燃烧的烟雾比作洛阳尘,可见当时因为煤炭造成的烟尘污染已经非常严重。当时还有“沙堆套里三条路,石炭烟中两座城”的诗句,这与烟雾笼罩的现代工矿厂区何其相似。


 


  现代发现的宋代耀州瓷窑遗址中都有不少煤块。和许多中国名瓷一样,耀瓷的发展与煤炭有着密切的关系。同时耀州也以冶铁出名。在四川,人们用煤炭来煮盐。在川北发现的古代“禁采煤炭碑”写道:“自宋季开始挖煤以来,迄今五百余载。”


 


  最早的工业革命


 


  根据古文献记载,宋辽金夏时期的煤炭开采已经遍及全国,北宋的生铁产地主要是邢州、磁州和相州,这里还有很多制造兵器的都作院,其中相州都作院一次就能造箭33万支。邢州每年生铁产量达到1716413斤,最高达2173201斤,这种堪称奇迹的生产量完全得益于当地丰富的煤炭资源。


 


  《天工开物》中记载中国冶炼铁的燃料中70%为煤炭,30%为木炭。北京钢铁学院曾对出土的宋代生铁实物做过化验分析,得出结论认为,宋代生铁普遍含硫较高,一般较汉代高四至五倍,个别则有含硫高达1%。除个别的可能是用特殊的高硫矿而外,多数则可能是用煤冶炼。


 


  相比木柴和木炭,煤炭的能量密度更高(煤的燃烧效能是木炭的3倍),也便于运输,因此煤炭很快就成为汴京这样的大城市的主要燃料,“汴都数百万家,尽仰石炭,无一家然薪者”。 作为煤炭最大的消费地,汴京三个官办炭场都位于城市西侧,紧邻大通门运河,这些煤炭大多产自西边的怀州(今沁阳),经由黄河运抵汴京。


 


  随着燃料危机的远去,煤炭已经成为人们生活不可或缺的大宗商品,宋帝国便很自然地将其变成一个重要的新税源,甚至改为官方专卖。“沿汴州县创增镇栅以牟税利、官卖石炭,增卖二十余场”。为了对进城的煤炭进行抽税,特设炭场和税炭场。“官鬻石炭,市直遂增,皆不便民”。任何商品只要成为生活必需品,官方就有垄断的企图;煤炭一旦被垄断,价格就直线上升。


 


  随着煤炭源源不断地广泛使用,中国经历了人类历史上前所未有的能源革命,这使中国的生活水平和工业水平达到当时世界的最高程度。当马可·波罗来到中国时,他为这种富庶和奢华所震惊,有一种说法是“一位欧洲君主的生活水平还比不上汴京一个看守城门的士兵”。中国的生铁年产量达到12.5万吨,而英国1720年的铁产量只有2万吨。在火器制造方面,帝国军器监雇工达40000多人,江陵府每月就可生产1000到2000只铁火炮。大宋帝国的军事工业体系非常庞大而完备,仅四川的弓弩院就可供应地方武库“弓弩多至数十万,箭数百万枝”;“工署南北作坊及弓弩院每年造铁甲三万二千,弓一千六百五十万,各州造弓弩六百二十万”。这些大规模生产要比欧洲工业革命早得多。


 


  煤炭作为一种现代能源,为大宋帝国的发展提供了巨大的源动力。除过作为民用燃料之外,更为广泛的应用在冶铁业、兵器制造业、铁货币铸造业、陶瓷业以及造船业等,大大促进了产业革命,或者说,这是人类第一次工业革命。欧洲工业革命同样起源于煤炭引发的能源革命,但却要比中国的这场工业革命晚了整整五六百年。


 


  在欧洲还处于黑暗中世纪的10世纪,宋帝国时代的中国就已经建立了一个资本主义模式。宋帝国不仅有一个近代化的文官政府,而且实行“不杀士大夫”的言论自由,从而使中国不仅成为当时世界最繁荣的国家,也达到中国历史的巅峰。正是在这种文明背景下,才出现了改变世界的指南针、火药、印刷术,它们被马克思称为“预告资产阶级社会到来的三大发明”。


 


  与中国相比,欧洲对煤炭的发现和应用要晚得多,直到1830年,整个巴黎所需要的将近50万立方米燃料中,煤炭仅占1/4,而数百年前的汴京早已将煤炭作为主要燃料。英国历史学家约翰·霍布森在《西方文明的东方起源》中写到:


 


  工业大师是中国,而不是英国。中国“工业奇迹”的发生有1500多年历史,并在宋朝大变革时期达到了顶峰——这比英国进入工业化阶段早了约600年。正是宋朝中国许多技术和思想上的重大成就的传播,才极大地促进了西方的兴起。 


 


 


strcmp90
这么牛,咋被灭了?

Honey badger don't give a shit.
沙迦
3斤木材才能干馏出1斤木炭,而干馏还需要3斤木材,即木炭与木材之间的转化率是1:6。
这是怎么算出来的?

高数的感觉就像这种问题:小明以3米每秒的速度去1000米外的超市,已知风速是5米每秒,红灯要等30秒,沿途会遇到4个红绿灯,求小明去超市会买多少个灯泡?
芳丛寻迹
木材在转化为木炭的过程中是需要燃料的,木材既是原料也是燃料,生产1斤木炭需要3斤木材作为原料及3斤木材作为燃料!
沙迦 #3
3斤木材才能干馏出1斤木炭,而干馏还需要3斤木材,即木炭与木材之间的转化率是1:6。 这是怎么算出来的?

特仑苏
宋朝的确牛逼,但称为帝国不合适,他经济、文化这个朝代很发达,军事却很弱。
烟中列岫青无数
宋朝灭亡很多是偶然因素,比如北宋,几乎就要把西夏灭了,忽然掉头跟阿骨打联手攻打缔结和平条约许久的友邦辽国。 至于南宋,蒙古人可谓是冷兵器时代最凶残最强大的游牧民族,只有中国人能坚持40多年,期间还干掉了蒙古大汗,间接拯救了欧洲。
冷兵器时代,高度发达的文明,很多时候并不能转化为军事实力,文明为野蛮所灭,是整个人类文明史的常事。只有进入了热兵器时代,那曾经纵横辉煌一时的游牧民族,就都萎了,看看外蒙就知道了。 事实上,蒙古人在东亚这块,准确地说,在中国的土地上,就统治了九十多年,中国人比俄罗斯人被征服的晚,比俄罗斯人驱除鞑虏摆脱殖民的时间要早一两百年。

菜,要辣的才过瘾!
@Ted
前面还好,,后面吹了

芳丛寻迹
成吉思汗是西夏人干掉的吧!
烟中列岫青无数 #6
宋朝灭亡很多是偶然因素,比如北宋,几乎就要把西夏灭了,忽然掉头跟阿骨打联手攻打缔结和平条约许久的友邦辽国。 至于南宋,蒙古人可谓是冷兵器时代最凶残最强大的游牧民族,只有中国人能坚持40多年,期间还干掉了蒙古大汗,间接拯救了欧洲。 冷兵器时代,高度发达的文明,很多时候并不能转化为军事实力,文明为野蛮所灭,是整个人类文明史的常事。只有进入了热兵器时代,那曾经纵横辉煌一时的游牧民族,就都萎了,看看外蒙就知道了。 事实上,蒙古人在东亚这块,准确地说,在中国的土地上,就统治了九十多年,中国人比俄罗斯人被征服的晚,比俄...

梧桐与卡夫卡
这个他说的大汗是蒙哥吧
芳丛寻迹 #8
成吉思汗是西夏人干掉的吧!

要怎么努力才能和你比肩共赏夕阳
strcmp90
别人烧马粪,这都烧上煤炭了,GDP又是全球第一,还被灭?
科技MAX经济良好满人口,被人家民兵一波rush掉了;也不是一下子就推掉,用了40年时间,南方经济又没受损,四兵营暴兵不会么?南宋几个皇帝什么渣操作啊...

Honey badger don't give a shit.
烟中列岫青无数
芳丛寻迹 #8
成吉思汗是西夏人干掉的吧!
据传是被西夏的妃子咬断了命根,痛嚎三天三夜挂掉的。
当然,铁木真真实死因成谜,众说纷纭。

菜,要辣的才过瘾!
烟中列岫青无数
strcmp90 #10
别人烧马粪,这都烧上煤炭了,GDP又是全球第一,还被灭? 科技MAX经济良好满人口,被人家民兵一波rush掉了;也不是一下子就推掉,用了40年时间,南方经济又没受损,四兵营暴兵不会么?南宋几个皇帝什么渣操作啊...
攒钱造大和是王道

菜,要辣的才过瘾!
沙迦
明白了
芳丛寻迹 #4
木材在转化为木炭的过程中是需要燃料的,木材既是原料也是燃料,生产1斤木炭需要3斤木材作为原料及3斤木材作为燃料!

高数的感觉就像这种问题:小明以3米每秒的速度去1000米外的超市,已知风速是5米每秒,红灯要等30秒,沿途会遇到4个红绿灯,求小明去超市会买多少个灯泡?