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當年,一位法國人在自流井“數圈數”,竟數出一段科技的“奇緣”

作者:看度文化

陳星生

今年(2024年)是中法建交60周年,星哥在自流井把因伯特傳教士190多年前寫的這三封信的主要内容推送出來,以見證中法科技交流的一段奇緣。

當年,一位法國人在自流井“數圈數”,竟數出一段科技的“奇緣”
當年,一位法國人在自流井“數圈數”,竟數出一段科技的“奇緣”

中外科技史學界認為,法國傳教士因伯特(Francois Imbert,又譯為安貝爾),在1827年(清道光七年)可能是第一個參觀自流井鹽場的西方人,這一年他在自流井寫給法國海外傳教團神學院院長朗格盧瓦(LangIois)的一封信,連同他1826年在五通橋和1829年在自流井寫給朗格盧瓦的兩封信,被認為是中國鹽井深鑽技術成為西方人改進已有鑽探技術和工具的依據;其中,因伯特在自流井用“數圈數”的方法擷取的鹽井深度的資料,讓也在鑽探深井的西方人相信了中國的領先技術。以此為标志,中國井鹽鑽井技術對西方近代鑽井技術的發展起到了重要的推動作用。從此,“自流井”聲名遠播于海外。

今年(2024年)是中法建交60周年,星哥在自流井把因伯特傳教士190多年前寫的這三封信的主要内容推送出來,以見證中法科技交流的一段奇緣。

一、1826年9月因伯特從四川五通橋(Ou-Tong-Kiao)寫信給朗格盧瓦,講述了他對挖掘鹽井的技藝和技巧的考察。

當年,一位法國人在自流井“數圈數”,竟數出一段科技的“奇緣”

這一年因伯特在四川五通橋度過了三個月的暑期,這裡是當時四川最大的鹽場。他認為這個地方很安全,因為在這裡生活着來自帝國所有省份的龐大人群,黝黑的廣東人和白皮膚的北方人混雜在一起,沒有人會引起特别關注。這裡的人民比其他地方更勇敢,官員及其惡棍在這裡行事時必須格外小心。這裡有大約兩百名接受聖餐的基督徒,但他們感受到了這個地區的某種獨立性,傳教士需要有耐心和溫柔。

關于對鹽井的考察。因伯特寫到:大約有幾萬口井分布在大約十裡長、四到五裡寬的區域内。每個有一定财富的人都會尋找合作夥伴,挖掘一個或多個井。這需要花費一千多個銀兩。(一個銀兩大約值七磅十先令。)他們挖井的方式與我們不同。這個民族做事都很小心,他們憑借時間和耐心完成目标,且花費遠少于我們。他們不使用礦用爆破技術開鑿岩石的技藝,而所有的井都是在岩石中挖掘的。這些井通常深達15到18百法國尺(480米至580米),直徑僅5或最多6英寸。

他們挖井的方法是你所學實體知識都解釋不了的:如果地表是30到40英尺(10米左右)深的土壤,他們會在其中插入一根空心的木管(木竹),頂部放置一個直徑5到6英寸孔徑的石頭(石圈);然後在這個木管中操作一個重達三百到四百磅的鐵锉(寰刀),這個鐵锉頂部有鋸齒狀的邊緣,略微凹陷,底部圓形。一個身強力壯、穿着輕便的男子站在腳手架上,整個上午在一個“跷跷闆”(碓架)上踏跳(搗碓),“跷跷闆”會把這個錘頭提升兩英尺高,然後讓它自由落下;他們會不時地往洞裡倒一水桶的水,将搗碎的岩石和成泥漿;這個鐵锉通過一根像手指一樣細但像我們的腸線那樣堅固的優質藤繩(竹篾索)懸挂着固定在“跷跷闆”上;繩子上還綁着一個三角形的木頭,旁邊還有另一個人坐着。随着跷跷闆的升高,他會抓住三角木并使其轉半圈,以便鋸齒狀的鐵锉旋轉落下。中午他會上腳手架接替他的同伴一直幹到晚上,夜班由另外兩個人來替換他們。當他們挖掘了三英寸深時,就用一個大圓筒來卷繞繩子,将這個凹面鐵锉連同它上面的所有泥土拉出來。

這些小口井非常垂直,并且井壁光滑如鏡。有時候直到底部并非全是岩石,會遇到土層、煤層等,那麼操作就變得非常困難,導緻鑿井失去其垂直性,因為自然地質結構不可能提供均等的應力。有時候懸挂鐵锉的大鐵環會斷裂,那麼就需要5到6個月的時間,用其他鐵锉将第一個砸碎。當岩石足夠好時,24小時内可以挖進兩英尺。

挖掘一口井至少需要3年時間。為了抽取鹵水,他們會在井中放下一個長24英尺的竹管(汲鹵筒),在底部有一個閥門;當竹管到達井底時,一個強壯的人坐在繩子上并給予震動;每次震動都會使閥門打開并把鹵水汲進去。

汲鹵筒汲滿了鹵水後,由兩頭、三頭或四頭水牛來拉轉一個大約50英尺周長的像線軸形狀的大圓筒(大車)來卷繞連接配接在汲鹵筒上的繩子,進而将汲鹵筒提出井口。這些可憐的動物很難承受這項工作,很多牛幹不了多久都死去了。如果中國人有我們的蒸汽機,他們的開銷會少很多;但成千上萬的苦力會因失去工作而被餓死。這種鹵水蒸發出來鹽非常刺激,它含有大量的硝石。這裡有很多盲人和聾人,我認為這是因為這種鹽,有時它嚴重侵蝕喉嚨,變成一種疾病;那時就必須使用來自廣州或其他地方的海鹽。

為了煮鹽,人們使用一種大型的鑄鐵淺盆,直徑5英尺,深度僅4英寸(中國人發現,通過增加火焰接觸的表面積,蒸發更快,節省了煤炭),它至少有1英寸厚。其他一些更深的鍋(溫鍋)圍繞着它,裡面裝滿了在同一火焰上沸騰的水,用來補充大淺盆;這樣,當鹽蒸發時,它完全填滿了淺盆并取得了淺盆的形狀。這塊鹽塊(巴鹽),重達兩百磅或更重,硬如石頭。為了運輸和貿易,人們将其打碎成三到四塊。對于如此多的井,需要大量的煤炭。該地區有不同種類的煤炭。煤層的厚度從一英寸到五英寸不等。

有些井不産鹽隻産火,被稱為火井。一根小竹管(這種火不會燒毀它)封閉井口并将易瓦斯體引導到想要的地方;用蠟燭點燃後,它會持續燃燒。火焰呈藍色,高三到四英寸,直徑約一英寸。在這裡,這種火很少。大型的火井位于Tsé Lieou-Tsing(自流井),距離這裡四十裡。明年我将通路那個地方,那裡也有許多基督徒,我會給您發送描述......

二、1827年9月13日因伯特在自流井(Tsé-Licou-Tsing)給朗格盧瓦寫了第二封信,描述了自流井“被馴服的火山”。

當年,一位法國人在自流井“數圈數”,竟數出一段科技的“奇緣”

因伯特是1827年1月6日到達自流井(Tsé-Licou-Tsing)的,他在這裡“發現了自己長途旅行中遇到的自然界最美的奇迹和人類工業最偉大的努力——一個被馴服的火山”。同年9月13日,他信守承諾再次寫信給朗格盧瓦,講述自流井深達一千、一千八百或兩千英尺甚至更深的火井。

自流井這個地方位于山區,靠近一條小河;它包含了像Ou-Tong-Kiao(五通橋)一樣的鹽井,以同樣的方式挖掘,即使用一種帶鋸齒的重達三百磅以上(130-180公斤)的鐵锉。(參見去年的信)這裡有一千多個這樣的鹽井和輸送鹵水的管道。此外,每個井都含有可通過竹管引導的天然氣;人們用蠟燭點燃它,并通過強力吹氣來熄滅。當想要抽取鹵水時,需要熄滅火管;否則,随水上升的氣體量會導緻爆炸,如同礦井爆炸一樣。

在一個山谷中,有四口井僅産生大量的天然氣(火井)。毫無疑問,這裡是火山的中心。這些井最初提供鹵水,水源枯竭後,大約十二年前(即1815年、清嘉慶二十年),人們挖掘到三千英尺甚至更深的地方(900米以上)企圖尋找充足的水源,結果徒勞無功,但突然噴出了一大柱黑色顆粒形式的氣體。我親眼見過這樣的氣體:它不像是煙,更像是熾熱熔爐的蒸汽。這種氣體伴随着可怕的嘶嘶聲和轟鳴聲逸出,這些聲音可以從很遠的地方聽到。它持續不斷地噴出,從不吸入;這讓我認為這是一個火山,可能在某個湖中有吸入口,甚至可能是距離兩百裡遠的Hou Quang大湖。當然,一裡遠的地方有一座山上有一個小湖(注:很可能是仰天窩),大約半裡的周長,極其深邃;但我不認為它足以供養火山。這個小湖與河流沒有任何聯系,隻靠雨水補給。

井口上方建有一個6、7英尺高的石室,以防有人不小心或惡意地點燃井口。去年(1826年)8月發生過這樣的不幸:有一口火井發出一聲巨響,整個井場變成了火海,大約兩英尺高的火焰在四周都是煮鹽大鍋的竈房地面上飄動,有四個人搬着一塊巨石去堵井口,結果,這些石頭和人被一起抛向了空中;三個人被燒傷,第四個人逃過一劫;水和泥漿都無法撲滅火焰。于是,人們從附近的山上運來了大量的水,在那裡形成了一個湖,用湖裡的水不停地灌到井裡,經過十五天的頑強努力,大火終于被撲滅了。這次操作花費了大約三萬法郎,這在中國是一筆相當大的金額。

在地面下一英尺處,圍繞井的四面,安裝了四根巨大的竹管(䆲盆),将氣體引導到鍋爐下面。一個口火井就能為三百多個鍋爐提供熱量。每個鍋爐都有一個竹管,或稱為火焰導管。在竹管的頂部是一個六英寸高的黏土管,中心有一個一英寸直徑的孔。這層黏土防止火焰燒毀竹子。其他放置在外面的竹管用來照亮街道和大廳或廚房。無法利用的多餘的火焰通過一個管道被引導到鹽場外,形成三個煙囪或巨大的火焰柱(火亮筒)釋放出去。竈房院子地表極其熾熱,腳下如火燒,即使在一月份,所有勞工也隻穿着短褲,幾乎赤身裸體。像所有旅行者一樣,我也好奇地用火山的火點燃我的長煙鬥。

自流井的火井極其活躍。鑄鐵的鍋爐厚達四到五英寸,幾個月内就會報廢。運送鹽水的勞工,通過竹管水渠(笕杆)提供水源。鹵水被收集在一個巨大的水池(楻桶)中,一個水輪機(可能是提水馬車或龍骨水車)由四個人日夜操作,将水抽到上方的儲水池,然後通過管道引導鹵水流入鍋爐。鹵水在二十四小時内蒸發,形成一個六英寸厚、重約三百磅的鹽餅。它硬如岩石,比五通橋的鹽更白,對喉嚨的刺激也少。無疑,五通橋使用的煤炭,或者是鹽水的差異,産生了這些變化。

自流井火井的火幾乎不産生煙,但有一種非常濃烈的瀝青蒸汽,我在離那個地方兩裡遠的地方就能聞到。火焰呈紅色,像煤炭火焰一樣;它不像燈火那樣固定在管口,而是在管口上方約兩英寸處飄動,高約兩英尺。在冬天,為了取暖,窮人會在沙子上挖一個約一英尺深的圓坑,用一把稻草點燃這個坑,十幾個人圍坐在周圍取暖,直到他們覺得足夠;然後他們用沙子填滿這個坑,火就熄滅了。當地的異教徒和基督徒都非常害怕這火,他們認為這是地獄之火。

三、當時有法國鑽井專家懷疑中國鹽井能否鑽到580多米那樣的深度。為此,因伯特又去叙州府富順縣鹽區數了汲鹵大車上繩子纏繞的圈數。1829年9月1日他在富順自流井又給朗格盧瓦寫了一封信。

當年,一位法國人在自流井“數圈數”,竟數出一段科技的“奇緣”

尊敬和非常親愛的同僚:

今年,通過我們的信使傳回,我有幸收到了您的兩封信。您告訴我,有些人對我發送的有關中國鹽井的一些細節表示懷疑。這些井的深度并不是處處相同,有的井提供的水很少,深度隻有大約一百托斯(約合600米);但Ou-Tong-Kiao(五通橋)、Miéou-Hià-Ky(牛華溪),以及Tsé-Liéou-Tsing(自流井)這些地方的大井,在我通常居住的Kia-Ting(嘉定)和我也有基督徒的Fó-Chouén(富順)縣,它們的深度确實達到了1,500、1,800乃至2,000英尺。我在自流井親眼看見,綁在竹管(汲鹵筒)上的繩子,繞在其周長有四十英尺的滾筒(大車)上,在從井底拉起時繩子在這個滾筒上繞過了五十圈(609米)。我甚至有證據表明,提供最多火(參見1827年的信)的那口大井,深達2,800英尺(853米),因為繩子在滾筒上繞了七十圈。通常當鹵水水源幹涸時,為了不放棄已有的工程,人們會向更深處挖,以找到新的水源。令人驚訝和害怕的是,Tsé-Liéou-Tsing(自流井)的大火井,那裡地面的溫度高到能燒熱腳底,出于好奇,我像其他人一樣,用從井裡冒出的火點燃了我的煙鬥。

法國傳教士因伯特在五通橋和自流井考察四川井鹽生産技術的年份,對應中國清朝年号是道光六年至九年間。這個時期,四川井鹽生産技術對宋代以來深井鑽探技術進行了全面改進,形成了一套很高的技術體系。技術的進步,促進了生産關系的變革,少數人的合夥變成多數人合夥,以工場手工業為主要形式的資本主義萌芽在井鹽業中出現,規模較大的井竈在富榮鹽場建立起來。先進的生産關系又推動技術的不斷進步。因伯特第一次到自流井考察的四年前,即清道光三年(公元1823年),大墳堡阮家壩開鑽了一眼井,13年後大功告成,井深1001.42米,标志着自流井近代鑽井技術站在了世界巅峰并載入人類科技史史冊。因伯特傳教士很幸運,他向西方傳遞的正是這一技術資訊。

(2024年4月2日星期二于䆲齋)

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