《天工開物》最早由宋於1637(明崇禎十年丁醜)出版，三卷十八篇。全書包含了機械、磚瓦、陶瓷、硫磺、蠟燭、紙張、武器、火藥、紡織、印染、制鹽、采煤、采油等農業和手工業的生產技術。
《天工開物》是世界上第壹部關於農業和手工業生產的綜合性著作。它是中國古代的壹部綜合性科技著作。也有人稱之為百科全書式的作品。作者是宋，明代科學家。國外學者稱之為“中國17世紀工藝百科”。
在書中，作者強調人類應該與自然和諧相處，人力資源應該與自然力合作。是中國最豐富的科技史料。它更側重於手工業，反映了中國明末資本主義的生產力。
2020年4月，被列入教育部基礎教育課程與教材開發中心《中小學生閱讀指導目錄(2020年版)》。
內容簡介
《天宮吳凱》記載了明朝中葉以前中國古代的各種技術。《天宮吳凱》初版於1637(明朝崇禎十年)。《天工開物》是世界上第壹部關於農業和手工業生產的綜合性著作。它是中國古代的壹部綜合性科技著作。也有人稱之為百科全書式的作品。作者是宋，明代科學家。國外學者稱之為“中國17世紀工藝百科”。
在書中，作者強調人類應該與自然和諧相處，人力資源應該與自然力合作。是中國最豐富的科技史料。它更側重於手工業，反映了中國明末資本主義的生產狀況。
全書分為三冊，18篇。附有123幅插圖，描繪了130多種生產技術和工具的名稱、形狀和工藝。書名取自《尚書·臯陶墨》《天工代之》《易凝聚》，作者說是“蓋人巧造外物”(《硬件》)。全書按“重五谷而輕寶玉”之意，分為乃裏(糧食)、乃服(紡織)、張世(印染)、精(糧食加工)、左鮮(制鹽)、甘(糖)、膏(序)。
《天工開物》壹書詳細描述了各種農作物和手工藝品的原料種類、產地、生產工藝和設備，以及壹些生產組織經驗。第壹卷記載了糧豆麻的種植和加工方法，絲棉和苧麻的紡紗和染色技術，以及鹽和糖的制作過程。中冊的內容包括磚和陶瓷的生產，車船的建造，金屬的鑄造和鍛造，煤、石灰、硫磺和明礬的開采和燒制，以及采油和造紙的方法。第二卷描述了金屬礦物的開采和冶煉，武器的制造，顏料和酒曲的生產，以及玉珠的收集和加工。
中國古代的物理知識散見於天宮吳凱，例如水舉工具(卡車、沙灘、風車)、舵、澆鋼、泥鑄釜、失蠟鑄造、排除煤礦瓦斯的方法、鹽井吸鹵器(泵)、熔化提取方法等物理知識很多。硬件中明確指出鋅是壹種新金屬，其冶煉方法首次記載。
《天工開物》記載了農民培育水稻、大麥新品種的案例，研究了土壤、氣候、栽培方式對作物品種變化的影響，註意到了不同品種的蠶蛾雜交產生的變異，說明動植物的品種特性是可以通過人為努力改變的，得出了“土脈隨時間而變，種以水土分”的科學見解。
創作背景
主觀因素
宋出生於壹個士大夫家庭，有著良好的學習氛圍。另外，我勤奮好學，文化修養很高。考場上的激烈競爭給他留下了屢試不爽的陰影。以後他的仕途沒有達到決策圈的顯赫位置，但對知識的追求從未懈怠。
宋治學的最大特點是“新”與“異”，其治學的主要途徑是走出書房，接觸社會。他的遊歷和下層官員的職業經歷，讓他有更多機會了解基層民眾生產領域的工藝流程。
學術背景
隨著八股的確定，理學逐漸成為僵化的科舉教條，嚴重阻礙了科學技術的發展。明代嘉靖以後，王陽明心學風靡全國，江西成為王雪傳播發展的重要陣地。與以人性論、道學為基礎的主流思潮不同，繼承陽明學說的泰州學派等有為天下、反空務實的小眾思想也在這壹時期發展起來。泰州學派在長江中下遊地區，尤其是商品經濟發達的地區，如長江三角洲、贛江流域，影響很大。創立於王艮，影響最大的是李誌。他們提出了“百姓日常生活即道”的命題，體現了提倡經世致用的進步思想，反映了老百姓、布衣等階層的要求和願望，逐漸成為顯學。明末清初西學東漸，對中國傳統文化也有很大的反響。
時間背景
明代是中國古代農業、手工業和商業比較發達的階段。由於商品經濟的發展，明朝中期以後，資本主義在壹些地區和許多行業萌芽。
農業方面，耕地面積擴大，農作物品種改良增加，糧食作物和經濟作物的單位面積產量和總產量顯著提高。壹些地區出現了專業化管理。
明代手工業種類繁多，且已達到壹定規模，尤其是冶金、陶瓷、紡織等與國計民生密切相關的行業。棉紡織業成為主要的家庭副業，瓷器業馳名中外，冶金業從官營發展到民營，造船業有所發展。
明代商業和交通也很發達，白銀成為流通的主要貨幣。壹些巨商往往在千裏之外發家致富，出現了壹些著名的商幫；沿海地區的商業中心和新興城鎮進壹步發展。
作品欣賞
獎學金水平
《天工開物》是目前世界上第壹部關於農業和手工業生產的綜合性著作，是中國歷史上壹部偉大的科技著作。其特點是圖文並茂，註重現實和實踐。它系統地總結了中國古代的技術，構成了壹個完整的科技體系。總結了豐富的農業經驗，充分反映了當時的科技成就。
《天工開物》的價值在於它描述了工農業生產中許多先進的科技成果。該書以技術數據進行量化描述，揭示先進的科學思想和理論解釋，註重介紹理論概念而非純粹的技術描述。在農業上，奈裏指出，水稻應在育秧後30天拔起播種，壹畝水田可移栽25畝，即水田與本田之比為1: 25。也有人說，旱稻吃三桶水，晚稻吃五桶水。如果它失去水分，就會幹涸。這些技術數據對農業生產有指導作用，是育苗、移栽、灌溉的理論依據，這些在以前的農業書籍中從未提及。
《天工開物》也在壹定程度上體現了西學，比如“凡用焊鐵之法，西方各國有不同的神藥。中國小焊用的是白銅粉，大焊盡量用錘子組合，時間久了就不結實了。”所以有些大炮是西方鍛造的，中國只是靠冶煉鑄造。
天宮吳凱的“物種發展與變異理論”比德國卡弗·沃爾夫的“種源理論”早100多年。“動物雜交培育優良品種”比法國比爾·西比西亞的理論早200多年。煤礦開采的瓦斯抽排、巷道支護、化學變化也比當時的外國科學先進得多。尤其是“骨灰蘸苗根”、“種以水土分”等研究成果，更是農業史上的重要突破。
《天宮吳凱》詳細描述了家蠶新品種的培育:黃繭蠶與白繭蠶雜交培育棕繭蠶，“早雄”與“晚雌”雜交培育“良種”，比法國同類記載早200多年。
在硬件方面，宋是世界上第壹個對鋅和銅鋅合金(黃銅)進行科學論述的科學家。他明確指出鋅是壹種新金屬，並首次記錄了它的冶煉方法。這是中國古代金屬冶煉史上的重要成就之壹，使中國成為世界上唯壹能長期大規模煉鋅的國家。宋用鋅代替鋅化合物(爐甘石)提煉黃銅的方法，是人類歷史上最早的銅鋅直接熔化獲得黃銅的記載。得出煉鐵與炸鐵爐串聯使用，可將生鐵直接炸制成熟鐵，具有現代冶金技術的重要特征。這種方法在17世紀的歐洲是沒有的。
《天工開物》記載了農民培育水稻、大麥新品種的案例，研究了土壤、氣候、栽培方式對作物品種變化的影響，註意到了不同品種蠶蛾雜交產生的變異，說明通過人類的努力，可以改變動植物的品種特性，得出了“土脈隨時變，物種以水土分”的科學觀點，促進了我國古代科學家對生態變異的認識，是人為工作的壹步。
《天工開物》中描述的活塞噴砂技術比歐洲的皮包噴砂設備更先進。銅合金、喇叭成型、鐵錨鍛造、鋼針拉絲和“生鐵淋浴”等特殊的化學熱處理工藝和金屬復合技術也是最早的明確記載。在現代，它的基本原則仍然適用。
在機械動力學方面，《天工開物》記錄了中國在機械動力方面的諸多發明創造，比如紡織布料用的提花機，這在當時的外國是沒有的。《精華》介紹了中國漢代發明的水錘裝置，將動力機、傳動機和工作機連接在壹起，比英國試用壹臺水車帶動雙盤磨早1000多年。《制鹽》中的鉆井技術比俄國的鉆井技術早300多年。
哲學觀點
天工開物主要植根於中國固有的文化傳統。天道造化是從“天工取其位”、“造化成事”出發，體現了樸素的唯物主義自然觀，不同於當時占據正統地位的理學。這種異端思潮反映了壹種新的社會現象和時代取向。但個人思想可以與主流不同，但不能脫離時代。在古代，農業總是最重要的，所以宋的文章也處處反映了重糧輕金重玉的思想。
中國科技史專家潘繼興在壹篇對宋應星的評論中提到，《天工吳凱左賢》、《論氣與氣吳聲》都說“天有五氣，故有五行”，火、水、土、金木五行都是對應氣而生，不是萬物最原始的起源。對五行或五氣逐壹分析後，認為火、水、氣更為基本。宋在分析了火、水、土與的關系和過渡層次後，進壹步闡述了萬物生成論。造物主閆濤指出:“水火是吉，土是和。壹個千室之國，缺的是日工，缺的是千人，其民用也是復雜的。”這意味著粘土通過火和水的相互作用燒結成陶瓷，供日常使用。
潘繼興認為，宋論述了生命和自然萬物的生成機制，將生物分為植物和動物兩大類。在生物由低到高的發展序列中，植物是植被的屬。他把動物分為蟲、魚、鳥、鹿，最後是“萬物之靈”。他認為動物是由植物進化生成的，植物是由無機物進化生成的。歸根結底，它們是通過火、水和土木工程的相互作用而產生的。宋寫道:“齊催壹粒從地。小的種子是樹冠，大的種子是蓋牛的樹。這個紋路原來的幾何形狀是什麽？”其余的都被氣溶解了。“植被靠水、土、火(可燃有機肥)生長。
宋《天工開物》中描寫的各種植物的種植，如水稻、小麥、大麻、豆類、桑樹、棉花、葛藤、草藥染料、油料、甘蔗、竹子、構樹和各種樹木都是基於這壹原則。他更詳細地描述了這些植物通過火、水、木的相互作用，被制成植物油、糖、服裝、染料、紙張、車船等產品，以及木材、榨油機、糖車、紡織機、各種農具、炊具等工具和日用品。糧食種植雖然主要靠水、土、金木，但沒有火與怒的配合是不夠的，在這裏表現為陽光的形式。沒有陽光(陽，內熱)和持續的雨水(陰，水汽)，就會減產。至於糧食加工和食品制造，離開金木沒有水、火和水是不可能的。由於五氣的相互作用，產生了各種植物及其加工品，它們和無機世界的萬物壹樣，都是供人們日常使用的，歸根結底是由元氣→形、氣→形的物質層面產生的。
潘繼興在《宋傳》中認為，宋在《天工開物》中詳細描述了用動物系統制作各種產品的技術。按照他的哲學觀點，動物界雖然屬於比植物界更高級的發展階段，但其物質起源仍然是從元氣、形氣、形草木等物質層面逐步生成和演變的，雖然他沒有告訴我們完成這些過渡需要多長時間。在討論動物、植物、礦物的物質統壹性時，他也談到了物質世界多樣性的原因。
潘繼興在《宋傳》中認為，火、水、土、的相互作用千變萬化，所以產生了很多東西。正如宋在《天工開物》中所說，許多自然物經過人工作用，產生了無數自然界本身所沒有的東西。用他的話說就是“不是人工，就是天成”(《制鹽》)。
潘繼興在《宋述評》中提到，在談到物質世界事物的多樣性時，宋在《天工開物序》中寫道:“天之所壓倒，物之數以萬計，物亦因之，而不遺。有什麽人力？”大意是說，地球之間，萬物千奇百怪，通過各種變化，形成壹個完美的世界，這對於人類來說，大概是不完全可能的。他提出的“變化無窮”的哲學命題，現在可以理解為有限元素原子在其無限組合中形成的物質世界的多樣性。現代物質結構理論也證明了物質的概念是正確的，因為宇宙萬物最終都是由原子構成的。
潘繼興認為，宋在發展萬物生成與進化的自然哲學時，將自己的哲學與科學技術緊密結合，並以《天工開物》中描述的30個技術過程為例來佐證和闡釋其哲學思想。這不僅是中國歷史上其他哲學家做不到的，就連李時珍這樣的大科學家也做不到。
他在闡述從最根本的生命力逐漸過渡到無機世界和有生命的自然界時，為我們提供了壹幅萬物生成和進化的圖景。基本過渡層次為:生命力→水火→土壤→金木→無生命→植被(生物學)→動物(高等生物學)。最關鍵的壹步是從無生命到生物的轉變。
思想啟蒙
《天工開物》是中國封建社會科學活躍時期最輝煌的代表作之壹。它既是對古代科學傳統的有效繼承，又與各種具有啟蒙意義的反權威意識、實學意識、民生意識密切相關。
自宋明以來，資本主義生產關系稀疏地存在著，發展很弱。社會存在對社會意識起著決定性的作用，新的社會現實重新喚起了人們對自然、社會和人生的興趣。
從空談到實踐，是當時有識之士的反思，這股思潮開始在思維方式上散發出現代氣息。
後世的影響
明清兩代
《天宮吳凱》壹書在崇禎十年初版出版後，迅速引起了學術界和刻書界的關註。明末方以智的《物理學小知識》引用了更早的天宮吳凱的相關論述。
清初《順治年刊》出第二版後，《天宮吳凱》便傳遍大江南北，成為輸出國外的書籍之壹。康雍年間出版的《古今圖書集成》和乾隆年間出版的大型農書《計時通考》大量引用了《天工吳凱》的篇章。清代著名科學家吳起在《刊《滇南礦冶植物略》和《植物考證》、《刊《諸戎左誌珍全》、《編《雲南同治礦務局》和《編《蠶桑摘抄》等著作中引用了天道思想。同治九年，劉嶽雲出版了《學事之法》壹書，將《天工吳凱》幾乎所有的主要內容都壹壹摘出，然後進行分類，撰寫註釋，並做了補充說明和註釋。
影響世界
“天工開物”的內容在公元17世紀首次傳入日本。公元1694年，日本草藥醫生三原奕譞(1630-1714)將天宮吳凱列入華普書目和公元1704年寫的食譜中。公元1771年，日本書商澀谷佐助(即闞唐王的主人)出版了壹部雕版《天宮吳凱》，這是日本第壹部重印《天宮吳凱》，也是第壹部外國雕版。實學學者佐藤新元根據宋的開埠思想，提出了富國強民的“開埠之學”。
“天工開物”在公元18世紀傳入朝鮮，引起了李後期知識分子，尤其是實學學者的註意。1783年，朝鮮李朝文學家、思想家樸智元(1892-1910)關註。朝鮮進士出身的重要內閣大臣徐有西撰寫了113卷的巨著《林園經濟十六記》和李的《梧州書考》(1834)和《梧州長簡三稿》(約188)
18-20世紀期間，《天工開物》在壹些歐美國家流傳，法國、英國、德國、意大利、俄羅斯等歐洲國家和美國圖書館收藏了該書不同時期的中文版本。其中，巴黎皇家圖書館(現為國家圖書館的前身)於18世紀進入天宮吳凱明版。1830年，法蘭西學院漢學家斯坦尼斯拉夫·於連將《丹青》壹章翻譯成法文，這是這本書翻譯成西文的開端。1832被翻譯成英文，發表在印度孟加拉亞洲學會會刊上。1833年，他在法國權威刊物《化學年鑒》和《科學院學報》上發表了這本書關於制墨和銅合金的部分翻譯，然後翻譯成英文和德文。
1837年，斯坦尼斯拉夫·於連受工農業和商業部大臣之命，將《天宮吳凱》和《蠶門》(1742)的養蠶部分翻譯成法文，正式版由巴黎皇家印刷廠出版。法文譯名為《蠶集》。當時歐洲的養蠶技術有了壹定的發展，但由於缺乏防病治病的經驗，生絲產量大大減少。《天工開物》提供了壹整套養蠶和預防蠶病的經驗，對歐洲絲綢業產生了重大影響。
18世紀歐洲已經開始了工業革命，但是農業生產仍然非常落後，仍然使用人工播種。這種播種方式在種子密度和覆土深度上很隨意，直接影響出苗率。而中國，壹直在使用播種機。歐洲的犁設計比較簡單原始，操作非常費力，而中國的犁更高效省力。《天道生物》壹傳入，直接推動了歐洲的農業革命。
歐洲從12世紀開始學會造紙，但壹直是用破布生產麻紙。18世紀以後，紙的消費量急劇增加，但破布的供應量有限，於是造紙工業出現了原料危機。1840年，stanislas julien將《天工吳凱》的造紙章節翻譯成法文，發表在《科學院學報》上。其中提到可以用野生樹皮纖維、竹草纖維代替碎布造紙，也可以將各種原料混合制漿。這個信息很快反饋回來，法國、英國、德國的人成功地用其他原料造紙，終於緩解了原料危機。
英國生物學家達爾文(1809―1882)讀了斯坦尼斯拉夫·朱利安翻譯的關於蠶的部分後，稱之為“權威著作”。達爾文在《動植物在家中的變異》(1868)第壹卷中談到養蠶時寫道:“中國古代養蠶的情況，可以在斯坦尼斯拉夫·朱利安的權威著作中找到”。他以中國古代養蠶的技術措施為例，論證人工選擇和人工變異。
1869年，斯坦尼斯拉夫·於連和法國化學家讓-克洛德·讓-克洛德·讓-克洛德·讓-克洛德·讓-克洛德將手工業方面的章節摘抄翻譯成法文，將其收入《中國帝國工業的前世今生》壹書，在巴黎出版。1964年，德國學者蒂魯將《天宮吳凱》、《奈裏》、《奈芙》、《張世》、《荊軻》前四章翻譯成德文並加註釋，標題為:宋寫前四章。1966年，美國賓夕法尼亞大學任壹渡博士將《天工開物》全文翻譯成英文，並加了題為《宋中國17世紀技術書》的翻譯註釋，在倫敦和賓夕法尼亞同時出版。這是第壹部全歐洲翻譯的《天工開物》。
2020年4月，被列入教育部基礎教育課程與教材開發中心《中小學生閱讀指導目錄(2020年版)》。
被禁止
18世紀下半葉，乾隆設四庫修《四庫全書》時，發現天宮吳凱有“北陸”、“東北夷”等反清文字。但在江西呈現的書籍中，發現宋之兄宋應生的《方玉堂全集》和宋之友的部分著作有反清思想，主張“華夷之辨”，故《天工》不在《四庫全書》之列。天宮吳凱的單行本已經很難看到了，但是從書集成和計時普考中還是可以看到書中幾乎所有的內容。從乾隆末年到嘉慶、道光年間，有逐漸解禁的趨勢，所以清人公開引用天宮吳凱的作品逐漸增多。