那些與工業革命擦身而過的古代文明(1) 羅馬帝國的工業化萌芽

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引言

工業革命,是人類歷史一個很重要的轉捩點,它象徵著近代文明向現代文明的過渡,並在短短的兩百餘年之間徹底改變了人類生活的模式。工業革命起源於18世紀晚期的英國,並在19世紀初擴展至西歐北美各國。它不止是利用大量機械取代人手,從事簡單而重覆性的工作,大大提高了經濟生產量,也不止意味著工廠的建立和生產模式的革新,它真正的重要性是徹底改變了人類捕獲和使用能源的方式。

化石燃料在歐洲至全世界的工業化的扮演著重要角色,化石燃料不止被用於取暖等簡單應用的領域,而是人類成功從化石燃料中所獲得的能源廣泛用於驅動自動化的機械以至整個國家的經濟。根據經濟史學者莫里斯(Ian Morris)的估算,人類的能源捕獲量(energy capture)是從工業革命起直線上升,而根據彭慕蘭(Kenneth Pomeranz),工業革命是西方文明世界霸權的基礎,歐美的科技和經濟優勢將老朽的東方文明遠遠拋在後頭。

工業革命在人類歷史中只出現過一次,這是毫無疑問的事實:從18世紀的西歐開始單地起源,在歷史上並沒有任何文明如英國般成功創造了產業文明的輝煌。然而,若我們從歷史角度看這個現象,就可以提出一個疑問:人類歷史從農耕起悠悠萬餘年(最近在以色列加利利湖的考古甚至發現23,000年前近東一帶已開始農耕的證據),為什麼工業革命只出現在最近的200多年?當我們審視考古和文獻證據時,疑團就更深:古代的人類並不比現代人愚笨,他們成功在物質稀缺的時代發展出令人驚嘆的成就,在古代的歐洲和亞洲類似的證據並不罕見。到底是為什麼古人憑他們的智慧和努力,仍然多次跟工業革命失之交臂?

要回答這個問題絕不容易,而一個確切而完整的答案仍然是史學界苦苦追尋的目標。筆者並不打算在這系列的文章中達到一個結論,但希望透過引用最新的考古證據,嘗試探尋到底某些古代文明到底有多接近工業化,而又是甚麼原因導致失敗。在這個系列的文章中,筆者會主要探討古羅馬在早期工業化(proto-industrialization)領域的成果,將之與中國的北宋時代類似的發展,以及近代西歐的情形交叉比較,以分析前兩者跟真正進入工業革命的時代,到底缺少了些甚麼充分的條件(sufficient conditions)。

古羅馬的工業,水動力機械化、金屬冶煉、造船以及化石燃料的運用

根據馬列主義的史觀,人類文明的發展分為五個社會形態階段:原始社會、奴隸社會、封建社會、資本主義社會、共產主義社會。而根據這種觀點,古羅馬的經濟屬於奴隸社會,是很原始和落後的形態,不可能出現工業化的萌芽。然而,隨著20世紀考古學的發展,現在的歷史學界知道羅馬經濟很複雜,並不能如此簡單地被概括。

筆者在《羅馬時代水力切割石材設施:技術發展與興衰》一文中就探討過,羅馬人會大規模投資在資本(capital)這一生產要素和自動化機械之上。在法國南部尼姆(Nimes)市郊的Barbegal,自從1937-1939年首次進行考古發掘起,考古學家發現了一座羅馬時代的引水道以及一座神秘的巨大建築。這座建築依山坡而建,經研究後得知它是一座羅馬時代工廠的遺址。

總長9公里的引水道在山丘頂部被分成兩條,每條引水道的水被用於驅動兩組每組8個的巨大水車,總功率達到30千瓦(kilowatt),並驅動16座石磨。根據最新研究,這座規模龐大的麵粉工廠每日可以不經人手磨製25,000公斤麵粉,足夠讓27,000人食用,可能是供應阿爾勒(Arles)附近的港口城市使用。

麵粉工廠的年代可以追溯至公元120-130年的哈德良(Hadrian)年間,是古代世界已發現最大規模的規模工業和最大規模的資本投資實例。直到目前為止,類似規模的古代工廠只有Barbegal磨坊一座,即使在羅馬帝國的其他地方,或是在更遙遠的亞洲都沒有能與之比肩的規模工業。

從3世紀開始,羅馬人亦將水車應用在石材切割機之上。由水車提供動力,以簡單但有效的齒輪和曲軸傳動的機械,在日耳曼尼亞的特里爾附近、土耳其的希拉波利斯、以弗所、約旦的傑拉什都有投入應用用作切割大量大理石材,以滿足羅馬帝國建築工程業對石材石料的龐大需求。在帝國全盛時代,切割石材在全國境內的需求可能達到每年千萬片的數量級。

另外,羅馬的水車有應用全世界都沒有的獨門技術:在軸上安裝滾珠軸承以減少磨擦、增加效率。由此可見,到了羅馬帝國時期,水動力和水車已經被廣泛應用,甚至有不同的機械設計以滿足不同用途的需求,並達到了接近工業規模的應用。

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Barbegal磨坊復原圖:羅馬乃至整個古代世界最大規模的機械動力集中應用

在羅馬帝國,除了大規模應用水動力以驅動機械外,金屬冶煉也達到了一個歷史上前所未見的規模。羅馬人使用的金屬包括有鐵、銅、鉛、金、銀等。根據估計,羅馬帝國一年生產82,500公噸鐵、15,000公噸銅、80,000公噸鉛、200公噸銀和9公噸黃金。羅馬是工業革命前世界最大的銅和鉛生產國,在西班牙礦區產生的重金屬微粒污染物隨風飄到法國白朗峰山上、甚至格陵蘭的冰層之上。根據研究,羅馬時代的格陵蘭冰層鉛污染物達到背景濃度的4倍,而白朗峰冰層樣本更達到背景濃度10倍。

羅馬鋼鐵工業的繁盛體現在礦場附近的礦渣棄置區之上:法國艾爾蘭特森林礦場的鐵礦渣總重量達到30萬公噸,而在潘諾尼亞的馬伊丹佩克(Majdanpek)礦山,鐵礦渣堆積如山,總重量更達到驚人的300萬公噸。在同時代的世界,並沒有發現比馬伊丹佩克更大規模的鐵礦渣棄置區遺址。

由此可見,在羅馬時代的鋼鐵生產有可能已經達到工業規模的生產。羅馬人冶煉鋼鐵的另一個創新,是在萊茵河流域的日耳曼尼亞地區甚至開始利用煙煤(bituminous coal)取代木碳作冶煉鐵礦的原料,這點被20世紀的考古研究證實,將同類技術在西方的發明年份推前了超過1,700年。除了產量大和以煤作煉鐵原料外,羅馬亦有技術能力製造用作製造武器的優質鋼材。

例如諾里庫姆(Noricum)就以生產優質鋼劍而聞名,在丹麥的尼達姆(Nydam)發現羅馬長劍,其中一把刃部顯微硬度高達937HV(維氏硬度),是羅馬冶煉技術高碳鋼鋼材經淬火後所產生的馬氏體(Martensite,或譯作「麻田散鐵」)所能夠達到的極限硬度。羅馬的鋼鐵大量生產,因此羅馬軍隊能配備鐵甚至鋼製的武器和防具。羅馬的鐵生產甚至旺盛到一個地步,軍用和民用的馬車車輪上都能夠負擔得起安裝鐵環以保護木製車輪,在歐洲,直到18世紀這種做法都不普遍。利用包鐵車輪的做法,在羅馬的圖拉真記功柱浮雕上有描繪,而龐貝古城(Pompeii)亦曾出土包鐵的民用驢車文物,顯示鐵產量大而價錢便宜到平民都能使用,這在接下來多個世紀的歐洲都是極罕見的例外。

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羅馬時代輪子包鐵的民用驢車實物,出土於龐貝古城(Pompeii)
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以色列希伯崙(Hebron)發現的現存保存最完好的羅馬鋼盔,約公元132-135年,羅馬鋼鐵生產旺盛以滿足軍事和民間工農業對鋼鐵的需求。羅馬軍隊大規模普及一體式鋼盔是羅馬金屬冶煉和先進的鋼鐵打造工藝的見證

工業生產的一個重要特徵是批量標準化生產,很多人以為這是很近代才發明的觀念,然而在羅馬,考古學家發現了工業規模的作坊,顯示羅馬人很早就已經有「量產」的概念。

在意大利中北部的摩德納(Modena),考古學家發現了一座羅馬時代的油燈工廠,並找到了大量被棄置的陶製油燈。這座工廠屬於FORTIS品牌,在當時是以設計時尚所聞名。這些油燈是以同一個模倒模所製成,銷售遍及歐亞非三大洲,是其中一種世上最早的標準化製作商品,而FORTIS及其競爭者亦是最早能做到洲際營銷運作的企業。除了油燈外,羅馬用來裝載貨物的雙耳瓶(amphora)也是量產物品的例子。單單在羅馬一座城的垃圾棄置場Monte Testaccio,就有5,300萬個雙耳瓶被棄置,在全國各個城市所消耗的雙耳瓶數量簡直是不可想像。

近年英國南安普敦大學的考古團隊在羅馬的皇家港口波爾圖(Portus)更發現了一座相信是造船廠的建築,它規模極其龐大,長180米、闊60米、高15米,有8個船塢,可以同時流水線式組裝16艘商船,並能在不同天氣條件下全天候運作。羅馬的商船,尤其是運糧船,是標準化流水線式建造的產物,船身包上鉛皮以防止海水和海洋生物腐蝕。羅馬時代,地中海海運達至極盛,大量生產貨船和客船所消耗的鉛皮、鐵釘等金屬數量,在羅馬帝國滅亡後接下來的很多個世紀都沒有被超越。

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羅馬時代大量生產的油燈:羅馬工業繁榮的見證

記得文章開頭時提過,工業革命的其中一個特徵是對化石燃料的使用。事實上,羅馬在公元1世紀征服不列顛尼亞之後,就開始對化石燃料進行研究和應用。

考古研究證實,到了公元2世紀末前,羅馬的不列顛尼亞所有露天、易於開採的煤礦全部都曾經被羅馬人所開採。在哈德良長城的軍營中,煤被用作提供取暖和加熱浴場水池之用。

而在北海,羅馬人甚至建立了煤的貿易路線。在日耳曼尼亞,煤甚至被用作冶煉鋼鐵,顯示羅馬人除了知道燃燒煤能取暖之外,還可以用作加熱礦石、冶煉金屬。然而即使羅馬人對化石燃料有這樣的認識,他們並未有如工業革命先驅的英國人般使用煤來產生水蒸汽,驅動渦輪和機械。關於這點,筆者稍後會再深入探討。

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Monte Testaccio堆滿了羅馬時代的雙耳瓶碎片,單單羅馬城一個就已經有5,300萬個

除了以上所提及過的「工業化萌芽」特徵外,羅馬亦是目前為止世上第一個集齊工業化所需要的基本技術的古文明。到了公元2世紀,羅馬人已經發明了渦輪、曲軸、滾珠軸承、金屬製三角齒齒輪等工業化必需的機械零件和技術(部分技術繼承自希臘化時代)。

生活在公元1世紀,希臘裔發明家亞歷山大港的希羅(Hero of Alexandria)甚至在他的著作中提到過一個利用蒸汽驅動的旋轉金屬球,雖然該金屬球的設計並不是如某些坊間媒體吹噓的「世界最早蒸汽機」,並不能直接用作驅動機械,但汽轉球的發明顯示羅馬人是的的確確知道燒水產生的蒸汽能用作做工和驅動機械。

加上自希臘化時代已經被發現的液壓學知識,以及希臘、羅馬人製造複雜機械(如安提基特拉機械和自動化水鐘)的經驗,所有工業革命所需要的基礎知識,在羅馬人手上都已經全部具備。然而,羅馬人最終卻卡在這裡,汽轉球和各種先進的液壓裝置淪為不能實用化的玩具,煤只用作冶鐵和取暖而不是驅動機械,羅馬帝國就此跟一場能源捕獲和經濟生產模式領域的革命失之交臂。

到了公元3世紀,羅馬逐漸衰落,而自5世紀它滅亡後大部分古典時代的工業化成就在歐洲都被遺忘。到底為何羅馬無法將這些成果進一步發展,將這場波瀾壯闊的能源、經濟革命一舉提前1,700年?傳統上,學術界有一種意見認為羅馬的奴隸制是制約羅馬工業萌芽的最重要因素,既然有大量便宜的奴隸,工廠老闆如又何必投資在節約勞動力的科技和自動化機械之上呢?

這種解釋看上去很合理,但筆者個人對這種觀點並不能完全苟同。筆者相信,奴隸並不是令羅馬人對自動化機械和化石燃料失去興趣的最主要原因。筆者的懷疑主要原因是羅馬帝國後期的奴隸和勞動力成本並不是一直在下降。

隨著羅馬版圖發展至極盛,對外戰爭的奴隸來源漸枯竭,按照經濟學供求平衡的原理,奴價很大會只會上升而不會下降。而蠻族入侵亦不能解釋這個現象,因為在蠻族大規模入侵之前,羅馬人足足有數百年的時間完善這突破性的技術,但它並沒有開花結果。跟外部原因相比,筆者傾向相信以地理和經濟原因解釋羅馬未能發展出工業革命的理由,關於這個問題,就請容許筆者稍後再深入探討。

原文網址:https://zannanzahattusili.blogspot.com/2019/09/1.html

參考資料:

  1. Smith, A. H. V. (1997) Provenance of Coals from Roman Sites in England and Wales. Britannia, Vol. 28, pp. 297–324
  2. Buchwald V. F. (2005) Iron and steel in ancient times. The Royal Danish Academy of Science and Letters.
  3. Sürmelihindi G. et. al. (2018) The second century CE Roman watermills of Barbegal: Unraveling the enigma of one of the oldest industrial complexes. Science Advances 05 Sep 2018: Vol. 4, no. 9, eaar3620. Retrieved from: https://advances.sciencemag.org/content/4/9/eaar3620
  4. https://www.haaretz.com/archaeology/farming-already-begun-23-000-years-ago-1.5377791
  5. http://www.nbcnews.com/id/28072109/ns/technology_and_science-science/t/roman-factory-town-oil-lamps-found/#.XW-5fCj0lPY
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