能源危机：大宋帝国的煤炭革命

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 能源危机：大宋帝国的煤炭革命

　　自从发明了火，人类就成为唯一一种熟食动物。对人类来说，燃料跟食物一样不可或缺。对中国人来说，生活就是柴米油盐，而柴是开门第一件大事。

　　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。宋朝的城市化水平已经达到相当高的程度，江南地区约有21%的人口居住在城市。当时世界人口超百万的6个城市中，除过君士坦丁堡，其余5个（汴京、临安、长安，洛阳和南京）都在中国，而汴京更是世界第一大城市。

　　与此同时，宋代出现了从农业到近代工业的产业转型。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大得多。

　　这些需求加在一起，增长的速度远远超出燃料再生的速度，因此植物燃料就陷入山穷水尽的绝境，从而成为一场燃料危机，并将很快导致更广泛的经济危机和社会危机。

　　但就在这时，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久拯救了中国，并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。

　　燃料的危机

　　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了开垦土地，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。 ... 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。

　　燃料危机是如此严重，以至于连宗庙陵区的树木也在劫难逃。许多圣贤的庙祠和帝王将相的陵寝尚存大量的林木，最后被人们焚琴烹鹤樵采为薪。宋 ... 对此虽禁令不断，但也无济于事。熙宁十年（公元1077年），唐太宗 ... 的昭陵周边的林木已经被翦伐无遗。

　　“河北难得薪柴”，南方的燃料危机也同样严重，“今驻跸吴、越，山林之广，不足以供樵苏。虽佳花美竹，坟墓之松楸。岁月之间，尽成赤地。根枿之微。斫撅皆遍，芽蘖无复可生”。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）经受了严重的考验。尽管 ... 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，而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，将中国带入到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。很许多中国名瓷一样，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，包括北京的西山地区，江西的今高安、萍乡、丰城、玉山，陕西的韩城、铜川、旬邑，辽宁抚顺，河北的曲阳、观台，河南的鹤壁、鲁山、宝丰、渑池、新安、怀州，安徽的安庆、淮北，山西的太原、洪赵等。这些地区至今仍是中国的主要产煤地区。

　　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33万枝。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经过化验分析，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 ... 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。

　　正如日本历史学家宫崎市定在《中国的铁》一文中所指出：“从唐末到宋初，中国发生了可以称为燃料革命的一大事件，燃烧煤炭取得高热，并利用煤炭炼铁，使铁已有大量生产的可能。这就在世界史上出现了远东的优越地位。”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整整五六百年。在欧洲还处于 ... 中世纪的10世纪，宋帝国时代的中国就已经建立了一个 ... 模式。宋帝国不仅有一个近代化的文官 ... ，而且实行“不 ... 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、 ... 、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》中写道：“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。”