三、省油灯与辘轳剑
在辽宁北票水泉一号辽墓曾出土一件青瓷盏（见图4-4之①），盏腹被分隔成两部分，中间挡着一道向后弯的高屏，瓷盏后部为鱼尾，整体似鱼形，腰部为双翼。据考，它是据印度摩羯灯加工和再创造而成的。
图4-4 省油灯（一）：①北票出土；②邛窑出土
在今四川邛崃邛窑遗址曾出土宋代的一种瓷灯盏（见图4-4之②）。类似的器物也曾在湖南岳阳、天津出土过，且重庆博物馆藏有完整的精品。这些灯具具有一个共同特点：省油。北票水泉青瓷盏分隔成两部分，一部分盛油、点灯；另一部分盛水，使其温度降低，避免油发热蒸发。邛崃灯盏，上层盛油、点灯，而其下层可通过边缘小孔注水，也能达到使油降温的目的。从多处出土邛崃式瓷灯盏看，这种灯具分布甚广。古代人称其为“省油灯”“夹瓷盏”“夹灯盏”。它是热传导原理的具体应用之一，也是近代工业中冷却系统的始祖。
宋代陆游（1125—1210年）在《陆放翁集·斋居记事》中写道：
书灯勿用铜盏，惟瓷盎最省油。蜀中有夹瓷盏，注水于盏唇窍中，可省油之半。
他在《老学庵笔记》卷十中又写道：
《宋文安公集》中有《省油灯盏》诗。今汉嘉有之，盖夹灯盏也。一端作小窍，注清冷水于其中，每夕一易之。寻常盏为火所灼而燥，故速干。此独不然，其省油几半。邵公济牧汉嘉时，数以遗中朝士大夫。按文安亦尝为玉津令，则汉嘉出此物几三百年矣。
宋文安公即宋白（936—1012年）。“汉嘉”为今四川芦山，恰与邛崃相邻。邛崃遗址出土的宋瓷灯盏正是陆游当年描述的汉嘉省油灯。他的文字描述与图4-4之②所示完全一致。
陆游的文字记述，清楚地揭示了夹灯盏省油的原因；也指出了省油灯的起源年代。陆游从宋白的《省油灯盏》诗断其起源于公元10世纪，即在他之前约300年。北票出土的辽代青瓷盏是吸取邛崃灯的省油结构，并将摩羯灯的鱼头改制成“盏唇搭炷”式样，从而成为工艺精巧的中国式省油灯。
陆游说：“书灯勿用铜盏，惟瓷盎最省油。”这有一定道理。因为，土壤导热系数为4.3，砖的导热系数为12，石板导热系数为33，而黄铜导热系数为2600［单位均为10-4卡/（厘米·秒·度）］。陶瓷或青瓷的导热系数当在砖与石板之间，比黄铜自然小很多。黄铜灯盏，一旦灯炷发热，其整体则易热，油便易蒸发；而瓷不易整体发热，若又有夹层盛水使之冷却，比黄铜盏“省油几半”是毫无疑问的了。
然而，“勿用铜盏”的说法也太绝对。如果铜盏也有如同图4-4中两种形式之一的冷却系统，加上铜的导热系数大，灯炷的热量与灯体的高温却很容易受清冷水的影响而大大降低，从而达到省油的目的。由此出发，省油灯在中国绝不是起源于公元10世纪，而是起源于汉代。
在第二章中，我们述及各种汉代灯具，其中如图2-8至图2-11所示的汉代长信宫灯、鼎形铜灯、铜凤灯、铜雁鱼灯等都是铜质的，它们都有吸取油烟、减少环境污染的功用，而这功用是以在腹部注入清水为条件的。如果这些灯具也如陆游所言，“注清冷水于其中，每夕一易之”，那么，它们的降温与省油效果也是显而易见的。又如，在四川大邑马王坟属于晚汉的墓葬中，在四川崇庆五道渠刘蜀墓中，都曾发掘出“铜玄武灯座”（见图4-5），长13.9厘米，高5.1厘米，龟形座基，龟背盘蛇，龟口衔灯盘，两龟背中部突起一短管。显然，这短管是用以灌清冷水入中空的龟腹之内的。可惜，类似文物报道极为粗简，以至于我们难以断论其中大量灯具文物是否有省油功效。但从上述各种汉代铜质灯具看，省油灯起源于汉代是确切无疑的。
图4-5 省油灯（二）：汉代铜玄武灯座（上：俯视图；下：侧视图）
以上各类省油灯，无论是瓷质还是铜质，都是在灯具腹部盛清冷水以降温、省油。此外，还有另一种瓷灯盏亦颇具相同意义。1990年，人们在河南宝丰清凉寺窑地发现一件天青釉刻莲瓣纹瓷盏托（见图4-6之①），属宋代汝窑瓷。它与同时代的越窑青瓷盏托（见图4-6之②）的共同特点是，瓷盏由中心圆环瓷分成两部分，若环内圆部分盛油、置灯炷，环外槽盛清冷水，自然也达到省油的目的。如果将前述两类省油灯称为闭合腹式冷却系统，那这第三类就可以称为开放冷却系统。在现代工业中，冷却系统往往以回旋管或内外套管的方式令清冷水在炽热液体中流过，以达到降温的目的。在以水冷却炽热物这一意义上，古代省油灯是现代工业冷却系统的始祖。
图4-6 省油灯（三）：①北宋汝窑瓷盏托；②北宋越窑青瓷盏托
说到此，需要指出，铜质灯具如果无冷却装置，自然容易发热发烫，当然不省油了。而且铜本身受热也易膨胀。这种会明显地热胀冷缩的文物虽至今未曾发现，但元初陶宗仪记述的宋人使用的玉质“辘轳剑”，是按照热胀冷缩原理制成的。相信有一日考古工作者会将它发掘出来。
据载，古代名门权贵身佩“辘轳剑”。所谓“辘轳”，是由两块球形玉相套合而成，外形似“吕”字，“形口中间，似辘轳旋转，无分毫隙缝”。那么，如何将一个球形玉的轴塞进另一个的孔洞之中？陶宗仪对此做了历史的考察，并在实验中发现了其中的热学原理。他写道：
霍清甫⑦治书云：《考古图》⑧载古衣服，今有玉辘轳、玉具剑。古乐府曰：“腰间辘轳剑。”此器以块然之璞既解为环，中复为转关，而上下之隙仅通丝发，作宛转其间。今之名玉工者，往往叹其所未睹。按：汉隽不疑⑨带具剑。晋灼⑩曰：“古长剑首，以玉作井辘轳形，上刻木作山形，如莲花初生未敷时，今大剑末首，其状如此。”前说乃宋李公麟⑪之所纪也。余昔宦游钱塘，因识吴和之者，性慧巧博物，收一辘轳，玉青色，形如吕字，环口中间辘轳旋转，无分毫缝隙，形色极古，人皆以为鬼工。因土渍，用白梅熬水煮之。良久，脱开，详视窍中，有双玉轴在焉。中嵌一物，形若牛筋。意度必是当间煮之胖胀，撑塞双轴，入窍关住，所以宛转无碍。年深腐败缩瘦，因而煮脱。试用干牛筋捶实，置轴两间，对勘孔窍，以线缚定煮之。少时，双轴果涌入窍中，须臾取出，依前动转不脱。后余亦收一小者，状若旋环，制作大约相似。后因损折，转轴中亦有一物，形似翎桶，想亦同一关捩。其玉具剑，自三代有之。今止以两汉为始，至于宋朝，且千余年，未有能穷其辘轳底蕴，今偶以煮脱乃得其机轴，亦云奇矣。⑫
陶宗仪的这长段文字，记述他所闻见的玉辘轳之机巧。形似“吕”字的两块玉，一个带有圆轴，一个挖有圆形孔洞。前者要套进后者之中，使二者不脱开。中间加有牛筋，类似今橡皮圈以垫隙缝。在清洗蒸煮中，偶尔脱落并发现它的结构，推测其装合的热学原理：热胀冷缩。在蒸煮加热过程中，外套先受热膨胀，而内套之轴尚未受热，故而脱落；在装合过程中，也先加热外套，使其膨胀后即可将内套之轴塞入。陶宗仪明确说道，辘轳当间“煮之胖胀”。“胖胀”即今“膨胀”。可见，古代人充分掌握了热胀冷缩的原理。
热胀冷缩是热学中的一条普遍规律。古代中国人早已将它运用于水利工程技术之中。据《华阳国志》载，战国末，蜀守李冰主持开凿都江堰工程。两岸悬崖，巨石坚硬，刀斧“不可凿”，李冰“乃积薪烧之”。东汉时，成都太守虞诩（？—约137年）主持西汉水（嘉陵江上游）航运修整工程。据《后汉书·虞诩传》载，他“使人烧石，以水灌之，石皆坼裂，因镌去石”，因而水运通利。这就是说，在巨石下堆柴烧火，使其炽热，后用冷水浇石。一热一冷，石裂而易凿。方以智将历史上的这种传统工程称为“烧石易凿法”。40多年前，笔者曾参观四川都江堰，讲解员指着一处黑色悬石壁岸，称之为当年李冰烧石凿道处。其时虽不知属实与否，然心中顿时肃然起敬。