工业革命以前，人类生产活动主要依赖人力、畜力和水力、风力等自然力。但不同时期或不同地区上述三种能量的使用并不平衡，中世纪英格兰不仅将畜力从军事活动和运输业推广到农业和运输业，而且对自然力的利用也达到了前所未有的水平。美国著名技术史学家怀特的研究表明，中世纪发生过一场动力革命。如他所言，从12或11世纪起，在需要大量动力和人的劳动可以被替代的地方，畜力、水力和风力等非人类动力迅速取代了人力。①中世纪英格兰工业机械化以水力和风力作为主要动力，数以万计的水车（waterwheel）和风车（windwheel）既构成地貌上的重要景观，也像工业时代的烟筒一样成为工业机械化的独特标志。不过，中世纪英格兰工业机械化的行业发展并不平衡，经营方式的变革也起步较晚，过分乐观或简单化的评判并不符合历史实际。有鉴于此，本文试图系统全面地考察中世纪英格兰工业中水力和风力机械的应用状况和经营方式，客观评估它们的发展成就与历史局限。
    一、水力磨坊和风力磨坊的推广
    磨面的历史非常悠久。史前时代以来，磨面属于妇女的家务劳动，使用十分简陋的工具，如杵（pestle）、臼（mortar）和石碾子（stone roller）等。公元前2或3世纪，地中海流域（可能在意大利）发明了旋转磨盘（revolving millstone），由人工转动（即手推磨，hand-mill or quern）。尽管后来古罗马存在大量奴隶劳动，但这种新发明第一次使畜力（通常为马或驴，因而古罗马同时存在马拉磨和驴拉磨）替代人力磨面成为可能。旋转磨盘的出现距最早的磨面机器--水力磨坊（watermill）的产生仅有一步之遥。水力磨坊起源于公元前1世纪的东地中海地区，后经希腊人传入意大利。②水力磨坊中的磨盘依靠水车提供动力，水车分为卧式和立式两种，后者又有下冲式和上冲式之分，动力一般可达3马力，是驴拉磨的6倍。③水力磨坊的出现促进了工匠的分工，磨坊主（miller）应运而生。罗马城的磨坊主成为拥有自己行会和作坊的工匠，表明磨面成为工业。④
    最新研究表明古代和中世纪早期水力磨坊在西欧广为传播。据考古发掘，罗马帝国时期水力磨坊流传开来。公元3世纪或更早，罗马帝国西部水力磨坊的数量超过其他地区。中世纪英格兰的水力磨坊出现于罗马不列颠时期，肯特郡、埃塞克斯郡、汉普郡、威尔特郡和哈德良长城确认或发掘出8座罗马统治时期的水力磨坊。然而，与早期法兰克王国水力磨坊的延续和发展不同，长达一个半世纪的盎格鲁撒克逊人的征服战争导致水力磨坊在不列颠失传。阿塞尔伯特法律表明，肯特的国王们使用女奴隶磨面，其臣民们也是如此。中世纪英格兰最早的水力磨坊出现在肯特王国（可能由大陆传入）。肯特国王阿塞尔伯特于762年发布的一份特许状中提到查特（Chart）村一处已经存在的水力磨坊，后来的特许状经常涉及水力磨坊。肯特王国的水力磨坊首先在英格兰东南部传播开来，然后又从东南部推广到英格兰各地。⑤
    水力磨坊的推广可以说是1086年以前4个世纪英格兰“最辉煌的经济成就之一”，“但是它（在当时--引者注）完全没有被记载下来”。⑥后世学者只能根据《末日审判书》的记载去估计盎格鲁撒克逊后期水力磨坊的数量。玛格丽特·T.霍金认为，《末日审判书》记录了5624个水力磨坊。⑦伦纳德不满意霍金的估计，因为《末日审判书》经常提到水力磨坊，可以说它在英格兰大多数地区随处可见。在那些具备水力资源的地方，一个村庄拥有一个或更多的磨坊，因而该数据“几乎肯定太低了”。⑧达比的研究证实了伦纳德的看法，不过他认为，由于《末日审判书》中经常记载某某人持有几分之一的水力磨坊，即许多磨坊由两个或更多人持有，因而我们无法确切地知道水力磨坊的数量。尽管如此，根据它们的价值，《末日审判书》中水力磨坊的总数已经超过6000个（具体数字为6082个）。据统计，当时英格兰超过1/4的定居点拥有一个或几个水力磨坊，平均而言，英格兰每千户拥有25个（即每50户使用1个）。当然，各地水力磨坊的分布并不平衡，康沃尔郡每千人只有1个，德文郡有7个，而萨默塞特郡每千户则有34个，多塞特郡有43个，威尔特郡有50个。如同古罗马水力磨坊一样，中世纪水力磨坊也需要专业人员操作磨面。不过，《末日审判书》中只有几个郡记录了磨坊主或磨坊管理者（mill-keeper），其他地方可能将他们列入其他人群。⑨盎格鲁撒克逊中后期磨坊的大量涌现和磨坊主的产生标志着碾磨业的专业化，妇女垄断磨面的传统在11世纪已经消失，从此妇女有了更多时间从事生产性的家内和农业劳动，饲养牲畜，酿造啤酒和麦酒。⑩
    并非所有地方都能建设水力磨坊，12世纪晚期风车的发明解决了自然条件不适宜地区的机械磨面问题。1185年英格兰的文献同时记录了两个风车，一个是约克郡东赖丁的威德利（weedley）庄园的风车，另一个是奇切斯特主教西弗里德三世1180年后在安伯利（Amberley）庄园建设的风车。第三个风车出现在约1187年白金汉郡的丁顿（Dinton）庄园，此后风车的数量迅速增加，12世纪90年代的文献记录了20余处风车。现有证据表明风车出现在12世纪80年代。鉴于12世纪60年代开始的拉姆齐修道院各庄园的地产调查以及1189年格拉斯顿伯里修道院的庄园调查中都没有使用风车的记载，因而英格兰第一个风车的建造时间可能不会早于1185年。风车的发明地点也尚无定论，1200年前，北海和英吉利海峡两岸（英格兰南部和东部沿岸，佛兰德尔和法国北部）均发现了风车。这些地方的风车起源于当地，而非南欧、东欧或亚洲。不仅如此，西北欧风车的起源地也不在大陆，而很可能是英格兰缺少水力资源的东盎格利亚地区。（11）13世纪风车的建设风起云涌，如火如荼，截至1300年，英格兰已建成4000座风车，填补了那里缺少水力资源地区机器磨面的空白。风车在英格兰东部十分流行，当地适宜为水车提供动力的河流较为匮乏。相反，在水利资源十分丰富的北部和西部则较少建设风车。（12）风车造价低廉，一般为10-20英镑，只及水车的一半，这也是其快速推广的重要原因。
    1300年英格兰的人口和经济处于中世纪的峰值，受上述需求的拉动，水力和风力磨坊数量也达到历史最高水平。霍尔特认为，1300年，英格兰磨坊数量在10000和12000座之间。（13）戴尔认为，1300年，英格兰的水车和风车总数大概超过10000座，增加的部分中既有水力磨坊，也有12世纪末引进的风力磨坊和漂洗机（fulling mill）。（14）兰登在对西米德兰水车和风车进行研究后认为下限为10000座，上限可达15000座。（15）但后来他改变了看法，认为1300年英格兰水车和风车的数量约为10000座。他还特别强调，10000座水车和风车这个数据更可靠，而决非他曾提出的上限15000座，甚或霍尔特的最高估计12000座。（16）由此，12世纪末到13世纪，磨坊在英格兰基本得到普及，诚如贝内特所说：“我们有把握认为，当时每个村庄（以及几乎每个庄园）都有一个或多个碾磨各种谷物的磨坊，除非是领主为了私利，都要求将谷物集中在一个磨坊里碾磨，以此来减少成本。”（17）怀特也认为，“在整个中世纪里水车比教堂更加普遍”。（18）诚然，直到中世纪晚期手推磨也没有完全消失，但它们的重要性已明显下降。1300年，英格兰仅有20％的谷物继续依赖手推磨和马拉磨碾磨，而水力磨坊和风力磨坊则完成80％。（19）换言之，机器磨面取得压倒性优势，4/5的谷物由机器碾磨。
    水力和风力磨坊的推广原因是多方面的，不能再像以往那样完全归因于领主为了索取磨坊捐而强制农奴到领主磨坊磨面的政策。水力、风力磨坊的劳动生产率比手推磨具有明显优势，可以极大地节省劳动力。水力磨坊一天（按24小时计算）碾磨量的纪录存在着较大差异。1342-1343年德文郡卢芬科特（Luffincott）庄园法庭审理了一件破坏水力磨坊的诉讼，原告声称该磨坊“经常一昼夜碾磨各类谷物8夸特（以每夸特8蒲式耳计算为64蒲式耳）”。1449年该郡泰维斯托克（Tavistock）的水力磨坊据说也可以在24小时内碾磨8夸特谷物。另据军队伙食账簿记载，1296-1346年11处水力磨坊和风力磨坊一天的碾磨量从1.33-13夸特不等，平均而论4-6夸特可能是一个磨坊一天的合理碾磨量。（20）如果按5夸特计算，1个磨坊每天大致可以碾磨谷物40蒲式耳，大约为小麦1088.64公斤（按每蒲式耳等于27.216公斤小麦计算），大麦907.2公斤（按每蒲式耳等于22.68公斤大麦计算）。中世纪手推磨一天碾磨量没有记录，如果以古罗马2个奴隶1小时碾磨7公斤谷物计算，每人1小时碾磨3.5公斤，24小时大约为84公斤，不足磨坊碾磨量的1/10。（21）此外，11世纪末以来农民消费需求的变化也功不可没。例如越来越多的人从事非农业劳动，没有足够时间使用手推磨磨面。农民住房条件得到改善，拥有了更好的设施存放较多面粉。机器磨面也使面粉质量得到改善，有助于消化和健康等。有鉴于此，与手推磨相比，农民更愿意选择商业性碾磨。（22）
    14世纪上半叶人口和经济形势出现逆转，但黑死病前水车和风车数量似乎没有多少变化。黑死病后人口下降，水车和风车也逐步减少。例如在黑死病爆发的第一个十年，水车和风车比14世纪初减少10％。谷物磨坊对消费需求的下降十分敏感，14世纪70年代它们的数量下降了15％。14世纪60-90年代，水车和风车的数量保持稳定，这得益于领主采取了一系列政策（例如将水力磨坊改为漂洗机等）以及农业和大部分经济领域形势的恢复。之后，伴随人口持续下降，水车和风车数量继续减少。但就1300-1540年整体而言，如果以1300年作为指数100，那么1439-1447年和1481-1489年水车和风车指数降至78，谷物磨坊指数下降到73，但仍然比黑死病50％的死亡率低了许多。（23）换言之，中世纪晚期磨坊与人口相比非但没有下降，反而还有所上升。
    二、工业磨坊的应用范围和普及程度
    中世纪的风车只能用于磨面，直到17世纪末英格兰的锯木和造纸才使用风力机器。（24）水车的优越性在于它除了磨面外还可以作为其他工业机械，为方便起见，国外学者一般将前者称为谷物磨坊（grain mill or corn mill，其中也包括风力磨坊），将后者称为工业磨坊（industrial mill），因为从外部看人们很难区分水车究竟是用于磨面还是其他工业，故笼统称为磨坊。当然工业磨坊中机器的运动方式不再是水平旋转，而是上下捶打、前后推拉或压榨等，具体而言一般称为某某机器。
    工业磨坊同样经历了漫长曲折的发展过程。古罗马诗人奥索尼乌斯曾提到4世纪晚期摩泽尔河上切割大理石的切割机（sawmill）。罗马人还使用水力锻造机（waterpowered forge mill），因为在伊比利亚、英格兰和高卢出土的铁砧（anvil）是用机器生产的，表明罗马人使用凸轮转动卧式或立式锤制造铁器。（25）中世纪早期水力磨坊主要用于磨面，《末日审判书》中没有确凿证据表明工业磨坊的存在。达比认为当时许多水力磨坊也缴纳实物租金以代替货币，包括鳗鱼、蜂蜜、盐、麦芽、黑麦、小麦、铁和混和租金（例如45先令现金和2头猪）等。（26）11-13世纪，以漂洗机为代表的工业磨坊迅速发展。中世纪晚期，谷物磨坊（包括水力磨坊、风力磨坊和马拉磨）和工业磨坊（主要用于漂洗、锻铁、清洗和冶炼矿石等）的变化更加显著。黑死病后谷物磨坊降至1300年的75％，相反1350-1540年工业磨坊的数量急剧增加，指数达到1300年的231。这种增加又分成两个阶段，第一个阶段发生在黑死病后半个世纪，比1300年增加50％。第二个阶段出现在15世纪晚期和16世纪早期，数量增加很快。第一阶段主要依赖将效益不好的谷物磨坊转换为工业磨坊，第二阶段则是通过直接建立新的工业磨坊实现的。从工业磨坊所占全部磨坊的比例看，1300-1310年仅占6％，1390-1400年升至11.8％，1490-1500年增长到15.1％，1520-1530年达到20.7％。从数量上说，1300年工业磨坊约600个，1540年达到2000个或更多。（27）
    中世纪工业磨坊总共可进行大约二三十种工业生产，常见的也有十几种，但主要集中在少数几个行业。据卢卡斯统计，在770-1600年欧洲1092个工业磨坊中，漂洗机和锻造机（forge mill）大约占80％，制革机（tanning mill）、切割机（sawmill）和锐磨机（sharpening mill）仅占12％。（28）最早的工业磨坊当属麦芽机（malt mill），用来粉碎麦芽。822年和861年，法国北部的皮卡第地区出现两个用水车碾磨麦芽制造啤酒的例子。“这件事十分重要，因为我们有理由相信在这中间涉及一个新的机械装置问题：一组垂直的捣击器由水车轴心上的凸轮带动运转”。（29）不过，中世纪的麦芽机数量很少。在所统计的770-1600年欧洲1092个工业磨坊中，麦芽机仅有23个，表明麦芽机的使用非常有限。（30）另一种观点则认为，中世纪水力磨坊和麦芽机属于同一种机器，或者说单独的麦芽机并不存在。因为英格兰的水力磨坊除了磨面外还碾磨麦芽，庄园磨坊捐的收入显示，英格兰各地的庄园磨坊同时碾磨面包谷物和麦芽谷物。在拥有一个或两个以上磨坊的共同体，这两种功能才被分开。例如埃文河畔的斯特拉福德存在3个磨坊，2个用于磨面，第3个碾磨麦芽。有鉴于此，中世纪文献中经常发现的麦芽机或啤酒机（beer mill）很可能不是9世纪的发明，而是20世纪历史学家头脑中的杜撰。（31）
    如果麦芽机果真不是一种单独的机器，那么中世纪工业机械的应用则始于中世纪中期。皮革在中世纪用途广泛，可以制作鞋子、手套、帽子和甲胄等。为了提取加工兽皮需要的鞣酸（tannin，又称单宁酸），含有这种物质的树皮需要用石头压碎后取出汁液，该工序只能在改进的水力磨坊上进行。新机器又名为鞣料机（tan mill），按照实际用途来说应该叫树皮机（bark mill）。自1138年起树皮压碎机（bark-crushing mill）出现在巴黎地区，13世纪时欧洲许多地方都可以见到，但它们是否普遍使用却不得而知。英格兰的树皮压碎机较为稀少，尽管文献表明它们经常被使用。最早的树皮压碎机出现在1165年的坎伯兰郡。它们只是偶尔出现，但经常作为教会财产。1288年柯克斯托修道院（Kirkstall Abbey），14世纪巴特尔修道院（Battle Abbey）都存在树皮压碎机，15世纪早期泰维斯托修道院（Tavistock Abbey）将2个树皮压碎机改成漂洗机。树皮压碎机似乎也没有普及，因为中世纪英格兰除此以外没有见到更多记载。13和14世纪正是庄园账簿和庄园调查等农村基层档案十分普及的时期，谷物磨坊几乎随处可见，如果领主建造和出租树皮压碎机必定会在庄园账簿中留下记录。（32）欧洲的情况亦复如是，在所统计的770-1600年间的1096个工业磨坊中，树皮压碎机仅有58个，从数量上看似乎也未得到普遍使用。（33）
    水力也被用于冶铁，此类记载相对较多，但主要集中在中世纪晚期。在中世纪末期发明鼓风炉（blast furnace，又称高炉）以前，锻铁炉（bloomery）所生产的粗铁需要连续加热和锤打以除去杂质，这是一项繁重劳动，为此发明了打铁机（hammer mill）代替人的劳动。1116年法国伊苏登（Issoudun），1138年的加泰罗尼亚，13世纪初的瑞典对此项发明都有记载。至1400年，欧洲到处可以见到这种机器。英格兰肯特郡钦利（Chingley）的锤打铁坯的水力锻铁炉（a waterpowered forge for hammering bloom）出现在14世纪上半叶，而有确切日期的最早的水力锻铁炉是1349年约克郡西赖丁韦勒（Wayler）的打铁机。其他早期的例子同样来自北部，1395年在克雷斯克德（Creskeld），15世纪在约克郡的其他3个地方，1400年左右位于达拉姆郡韦尔戴尔的伯克诺特（Byrkeknott）是达拉姆主教的炼铁厂（iron work），涉及1408-1409年锻铁炉的账簿卷档表明，尽管水力是用于驱动击打锤、风箱还是两者都使用还不清楚，但锻铁炉的运转确实依赖水力。在主要的冶铁区萨塞克斯郡的威尔德（Weald），15世纪存在水力炼铁厂，该区共有水力锻铁炉和鼓风炉的遗址189座，绝大多数是16世纪投入使用的，16世纪初或更早的不足20个。显然，该地区炼铁的机械化开始于中世纪末期。除了炼铁外，水力机器还用于铁制品的加工过程。伍斯特郡博迪斯利修道院（Bordesley Abbey）出土许多加工铁制品的机器，最早的日期可能在1200年以前。不过，总的来说，铁制品加工机器并不常见。（34）对欧洲工业磨坊的研究也证明了这一点，在所统计的770-1600年1092个工业磨坊中，冶铁用的锻铁炉和鼓风炉分别为236个和8个，而加工铁制品用的工具磨尖机只有31个。（35）
    水力应用节省了劳动力，还极大提高了劳动生产率。1408年达拉姆主教在韦尔戴尔的贝德伯恩（Bedburn）除了木料外花费10英镑建造了一个水力磨坊和锻铁炉，每年产量相当于没有水力帮助的普通锻铁炉的7或8倍。（36）15世纪中期法国东部或德国西部的莱茵兰地区还出现了鼓风炉，增大了传统溶铁炉的尺寸，通过使用更强大的水力气流提高温度，让金属溶化得更彻底。鼓风炉可以生产生铁，用磨具铸造大炮。1500年该项技术传播到英国及德意志其他地区。16世纪初西阿尔卑斯山地区开始使用鼓风炉，后来又传播到东阿尔卑斯山和东欧。鼓风炉的产量比溶铁炉提高上百倍。14世纪英国1个溶铁炉每年产量不足3吨，15世纪也增加不多，而最早的鼓风炉每天产量就达1吨以上。（37）
    水力还更多用于漂洗，在英国尤其如此。990年和1040年期间，在法国东南部城市格勒诺布尔（Grenoble）和勒兰（Lérin）最早出现了漂洗机。11世纪这项新技术传播到诺曼底，不久后又传播到欧洲其他地区。1161年瑞典的斯科纳（Skǒna），至少在1185年的英格兰，1223、1246年德意志的施皮尔（Spier）和特里尔（Trier）都使用水车漂洗呢绒。（38）漂洗是纺织过程中的一个重要工序，新织出来的呢布需要在水中捶打达到冲洗、清洁和缩紧的目的。起初这项工作由在水槽中踩布的男子进行。（39）漂洗机的作用在于，“人的双脚被两个锤子代替。在倾斜的落锤系统中，通过转动连接水轮的纺锤盘，锤子交替地上升与下降，击打在布上。因此通过简单的设计，水力代替了人力，并且运转一系列的锤子，只需要一个人站在上面照看布，并保证它在槽中正确地运动就可以了”。（40）1327年前英格兰的漂洗机有124个，漂洗工序在中世纪实现了机械化，卡勒斯-威尔逊评论道：“显然，12世纪末和14世纪初期间，水车已经广泛用于整个英格兰和威尔士的边界地区。水车注定要几乎全部取代原始的脚踏漂洗，尽管它的最后胜利还无法确定，然而在纺织业的主要生产工序中一场名副其实的革命正在进行。”（41）“这是纺织业中第一次使用机械代替人力”，因而成为“和18世纪织布的机械化一样是决定性的革命”。（42）不过，漂洗机多数情况下不是新建的，而是在以前水力磨坊的基础上增加了新功能，教会地产尤其如此。（43）1300-1310年漂洗机在所有磨坊（水力谷物磨坊、风力磨坊、马拉磨和其他工业磨坊）中的比例仅占5.2％，此后不断上升，1320-1330年占6.1％，1390-1400年增加到11％，1530-1540年达到18.8％。（44）