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　　2007年11月19日的《印度时报》刊登了改变世界的50项发明（见11月28日的《参考消息》特别报道）。其中，中国的算盘、指南针、印刷术、造纸术榜上有名。其实，改变世界的发明中，至少还应加上一项重大发明——翻砂工艺。
　　翻砂工艺，或称砂型铸造，是中国古代的一项伟大发明。它的发明，改变了整个世界的机器制造业。可以这么说，没有翻砂工艺，就没有近代工业革命。但它是什么时候、怎样发明的？却鲜为人知。
　　关于古代翻砂工艺，以前学术界没有太多的认识。一般认为，宋代钱币是用砂型铸造的，这不仅有实物依据，也有文献方面的依据。科技史和钱币界的一些研究者认为，唐钱可能也用砂型铸造。笔者经过长期的研究发现，翻砂工艺是中国古代铸钱业在长期实践积累的基础上，为满足社会日益增大的铸钱量的需求和不断降低成本提高效率、提高铸币标准化程度的追求，而发明的一种新技术。

一、 翻砂工艺的起源
     就现有的资料来看，我国古代翻砂铸钱至迟可追溯到北朝时期。依据如下：（1）业已发现，在北魏永安五铢钱上已有明显的翻砂工艺特征。图1.1，为上海博物馆馆藏的永安五铢钱。

图1.1北魏永安五铢钱面和背

 此钱背面特征，是以往的范铸工艺解释不了的，无论是叠铸还是块范（铜范或石范）浇铸的范移位（错范），都不可能产生这种情况，当系翻砂工艺过程中因操作失误产生的重印，是由翻砂造型时因母钱两次压印造成。事实上，它与唐宋时期明确的翻砂铸钱造成的重印特征非常一致，见图1.2。

此外，永安五铢钱还时常见到因钱缘压印造成的“月痕”。（2）1990年代，陕西西安附近出土的北周五行大布钱树和钱币皆系翻砂铸造的产物：图1.3所示钱树，直浇道由木（竹）棒压印形成，从技术工艺分析，其既不可能是块范铸造形成也不可能是叠铸的产物，只能是翻砂铸造形成。事实上，其与2004年宝鸡发现的明确是翻砂铸造的唐乾元重宝钱树的基本特征一致（图1.4）。

      
图1.3 西安出土北周五行大布钱树

图1.4宝鸡发现乾元重宝钱树
　　但是，由于早期翻砂铸钱的遗址遗物甚少，翻砂工艺的技术起源仍难找到直接的证据，作为一种合理的技术推测，其很可能源于“用真钱作模翻范”。北魏也是我国古代的一个动荡时期，国力比较弱，为了维持钱货的正常流通，朝廷准许官民齐铸钱，“民有欲铸，听就铸之，铜必精练，无所和杂”，但有时又加以禁止，“建义初，重盗铸之禁，开纠赏之格”，但实际上由于客观需求的存在，民间铸钱并未禁断，“［永安年］利之所在，盗铸弥众，巧伪既多，轻重非一，四方州镇，用各不同。”“［武定年］凡有私铸，悉不禁断，但重五铢，然后听用。”民间铸钱因陋就简，由于范模制作技术要求高，成本高，很可能采用真钱实物替代范模。然后，为适应母钱翻范的需要，不断调整泥沙比，从而派生出母钱砂型铸造。也就是说，我国古代的翻砂工艺很可能是在政策宽松的北朝，由民间发明的。道理很简单，官方铸钱有专门的程序、专门的技师、技工和专门的技术设备，要摸索新技术、新方式，不仅技术上受到制约，也缺乏规章制度上的支持，不如民间作坊来得便利。而作为一门技术行业，没有经过一定量的尝试，完成必要的技术积累过程，要想发明新技术是完全不可能的。

二、 唐代的砂型铸造
     近年来的出土资料证明，唐代普遍采用砂型铸钱已是不争的事实，这有多方面的证据：（1）钱范绝迹，至今未有明确用于铸钱的钱范出土。（2）钱背常见钱缘的压痕，这是砂型铸钱常见的现象。（3）已有多处唐代砂型铸钱遗址发现。笔者已经考察过的就有山西长治唐代开元通宝铸钱遗址、遗物（图2.1），广东广州市区唐代开元通宝铸钱遗址、遗物，陕西宝鸡乾元重宝砂型铸钱遗物。                   
无论是上述这些铸钱用具，还是唐代的钱币实物，都说明唐代砂型铸钱技术已经非常成熟。
由铸钱业发明的砂型铸造在唐代也已用到其他行业，其中最著名的要算唐玄宗开元年间为黄河蒲津渡浮桥铸造的大铁牛。《新唐书》卷39《地理志三》载：“河西……有蒲津关，一名蒲坂。开元十二年铸八牛，牛有一人策之，牛下有山，皆铁也，夹岸以维浮梁。”《唐会要》卷86《桥梁》载：“开元九年十二月九日，增修蒲津桥……引以铁牛，命兵部尚书张说刻石为颂。”上世纪80年代末、90年代初，山西省永济市考古工作者在当年黄河蒲津渡浮桥处发掘出土了唐开元铁牛四头（最轻的重26.1吨、最重的45.1吨）、铁人四尊、铁山两座和七星铁柱，经我们研究，七星铁柱（加横梁一根，实为八棵铁柱）和每头铁牛下6根直径约40厘米粗、3米多长的大铁柱，皆是采用地坑造型砂型工艺铸造；地坑造型砂型铸造，直至当代还在使用。可见，唐代的砂型铸造不仅已经发展成熟，而且已达到很高的水平。
    
三、 翻砂工艺发明的历史意义
　　砂型铸钱，只需母钱和型砂就可实现循环往复的连续的铸造作业，省去了范铸法作模制范所必需的大量人力、物力，大大节省了成本，提高了效率。由于母钱可以来自于同一枚祖钱，因此，也大大提高了标准化程度。无疑，翻砂工艺的发明是我国传统铸造业的一次革命性的技术飞跃。这一技术的发明，是我国古代铸造业长期实践积累的结果。秦汉以后，虽然以青铜器为标志的青铜范铸已经衰落，但钱币铸造方兴未艾，铸钱业从工艺思想上传承了青铜范铸。但铸钱又不同于青铜器铸造，钱币是经济领域的产品，它要讲究成本和效率，要讲究标准化；不断追求低成本、高效率和标准化是铸钱工艺发展的方向。在经历了汉代大规模的石范铸钱、铜范铸钱以及其后的叠铸工艺之后，至北朝终于孕育发明了砂型铸造，极大地提高了铸造工艺的效率。我国在盛唐时年铸钱3亿多，北宋时达近百亿之巨，如果没有翻砂工艺的技术支撑，那是不可想象的。
　　翻砂工艺在10～11世纪传到中亚，伊斯兰国家用翻砂工艺铸造镜子等器具。15世纪以后，翻砂工艺逐渐传到欧洲，被用于机器制造；至17、18世纪，翻砂工艺在英国等工业化先行国家成为机器制造业的支撑技术。可以这么说，没有翻砂工艺，就没有近代机器制造业，也就没有近代工业革命。直至现代，翻砂工艺仍发挥着极其重要的作用，仍是机器制造业不可或缺的支撑技术；虽然砂型用料有所不同，但工艺思想一脉相承。可见，翻砂工艺这一由中国传统铸造业发明的技术工艺，对人类技术文明的发展有着巨大的贡献。