明代中叶以后，随着近代科学技术在西方的兴起，以达·芬奇（Leonardoda Vinci，1452—1519）等人为代表，在机械设计及工程应用等方面，已明显突破传统从而使中国传统机械工程技术相形见绌。在此期间，一些有识之士开始向西方的先进科学技术学习。在机械工程方面，徐光启于万历四十年（1612）与传教士熊三拔（S.de Ursis）合译《泰西水法》一书，介绍西洋水利工程作法与各种水利机械，可称开风气之先。而成就最卓著的允推王徵。他在天启六年（1626）进京，与邓玉函（Johann Terrenz），汤若望（J.A. S. von Bell）等传教士交游。在西方输入的自鸣钟等机械装置的影响下，王徵曾创制虹吸、轮壶、代耕器、自转磨等机械。其中，轮壶是以重力为动力的计时器，所设“十字微机”这一构件相当于现代钟表中的擒纵器，可使齿轮运转速度变慢和防止倒转。他还设计了自动启闭的闸门和十矢连弩等，载于自撰的《新制诸器图说》一书中。由邓玉函口授，王徵笔译并绘图的三卷本《远西奇器图说》于天启十年（1627）刊印。此书首次系统介绍了该时期西方的先进机械工程技术知识，包括曲柄连杆、链轮、齿轮系、蜗轮蜗杆、飞轮等机构，以及人力、畜力、风力、重力的应用等。但由于当时中国的社会情况和时势变迁，除时钟外，该时期传入的西方机械及有关工程技术并未引起重视，更乏人继续予以介绍、引进及传播。

　　此外，汤若望为明末徐光启主持修历工作时的重要成员，曾主持制作浑仪、天球仪等天文仪器。崇祯九年（1636），他奉旨设厂铸炮，铸成大炮二十门，可发射重四十磅的炮弹。这些，对该时期机械工程技术的发展也起到一定的作用。

　　第七节交通运输造船与航海1.造船业的发展。

　　明代前期，造船业有了很大的发展，船舶制造技术也达到历史上的最高水平。当时南京、江苏、浙江、江西、湖北、广东、福建等地都设有官营大型船厂，此外各地也有不少小型的民营船场。所造船舶种类繁多，如有用于远洋航行的大海船，近海运粮的遮洋船、海鳅船，漕运用的漕船，各种类型的战船，以及适合于不同用途或适航于各江河湖海的巡船，快船，江汉课船，三吴浪船，东浙西安船，福建清流船、梢篷船，四川八橹船，黄河满篷梢船，广东黑楼船、盐船，黄河摆子船等①。所造船舶数量也很大，如永乐十二年（1414）凿成会通河后，漕船成为南粮北运的主要运输工具，每年运送漕粮达三四百万担，运船之数达三千艘，后又陆续增至万艘，天顺以后，“定船万一千七百七十”②，可见所用漕船数量之多，而且这些船只按规定还要“三年小修，六年大修，十年更造”③。这种情况明显地反映出明代所拥有的造船能力和造船业的发达。

　　明代造船就船型而言主要有沙船、福船和广船。南京和江苏太仓等地船厂主要是造方头方艄平底多桅篷的沙船。沙船最早出现于唐代，后不断有所改进。这种船“底平篷高，顺风直行，逆风戗走”①，安全、平稳、快捷，顺风逆风均能行驶，且装置有披水板（腰舵）、梗水木和太平篮等，稳定性和适航性都很好，是一种性能优良的船型，不仅用作漕船、战船，而且也常作远洋航行的海船。福建所造福船，底尖上阔，首昂尾高，船体有上下四层，最上层两侧有护板，可凭以战，矢石火器皆俯发。这种船吃水深，转向灵活，乘风破浪速度快，适于在狭窄或多礁石的航道中航行，是一种性能良好的战船。广东所造广船，头尖体长，梁拱较小，两旁搭架摇橹风篷俱与福船不同。但其吃水较深，结构坚固，有较好的续航能力，也是我国古代南海航线上的一种重要船型。此外，明代也有人试图建造新型船舶，如唐顺之曾议造定波船，这种船底似沙船可涉浅水，面似福船便于攻防，卢崇俊造静江龙舡，则是一种有八轮的车船。

　　明代造船已经有一套成熟的工艺流程。如当时规模最大的南京龙江船厂，占地广阔，有巨大的船坞，船造成后，可直接在长江下水。厂内分工细致明确，除主要的船体制造场所外，还附设有艌、铁、篷、索、缆、细木、① 沈■：《南船记》；宋应星：《天工开物》卷九《舟车》。

　　② 《明史》卷七九《食货志三》。

　　③ 《明史》卷七九《食货志三》。

　　① 何汝宾：《兵录》。

　　油漆等八九个作坊②。沈■《南船记》相当详尽地记述了各类船舶的构件及器具的名称、尺寸、工料定额和修造规定等，并附有船图。这部著作，“图之形像以便效法，析之度数以便量材，条之因革以便考信，别之章程以便计功”③，是关于中国古代造船技术的一部难得的重要文献。宋应星《天工开物·舟车》对漕船、海船等的形制和造法也有较详细的描述。南京宝船厂承造的郑和下西洋所乘宝船，则可作为明代造船技术成就的突出代表。

　　2.郑和宝船。

　　自永乐三年（1405）至宣德八年（1433）二十八年间，明廷曾命三保太监郑和率领船队先后七次出使西洋。西洋，在南宋至明末清初泛指南海以西（约东经110°以西）海域及沿海地区，大致为现在的南洋群岛和印度洋一带。郑和率领船队泛越南海，横渡印度洋，远达非洲东海岸，遍访东南亚、南亚、阿拉伯、东非和北非“凡三十余国”①，“涉沧溟十万余里”②。这是中国航海史和世界航海史上的空前壮举，是中国对外关系史上的重大事件，同时也充分显示了中国古代造船技术和航海技术的先进水平。关于郑和其人其事，本卷下册别有传。