2014年3月27日，習近平總書記在巴黎聯合國教科文組織總部發表演講強調，我們要大力發展科技事業，通過科技進步和創新，認識自我，認識世界，改造社會，使人們在持續的天工開物中更好掌握科技知識和技能，讓科技為人類造福。習近平總書記提到的“天工開物”，來源于明代杰出的科學家宋應星所著《天工開物》，這是一部百科全書式的著作，也是中國歷史上第一部關于農業和手工業生產的綜合性著作，全書涉及工業文明以前的農業和手工業各門類的生產技術、工藝流程、設計文化等，是記述我國古代科學技術成就的重要文獻資料。它與北宋沈括的《夢溪筆談》堪稱我國古代科技史上兩顆燦爛的明珠，被譽為“中國17世紀的工藝百科全書”，在世界科技史上占有重要地位。

宋應星，字長庚，生于明萬歷十五年（1587年），江西奉新縣北鄉人，封建士大夫家庭，家中族人世代做官。明萬歷四十三年（1615年），宋應星中舉人，先后做過江西分宜縣教諭、福建汀州府推官、亳州知府。他雖是朝廷命官，但對工農業生產和應用技術十分感興趣，當時，中國正處于封建社會晚期，資本主義剛剛萌芽，江西的農業、手工業比較發達，萍鄉的采煤、廣信的制銅、景德鎮的瓷器都很有名，這使宋應星有機會接觸工農業生產和廣大勞動人民，為撰寫這部著作創造了有利條件。宋應星致力于對農業和手工業生產的科學考察和研究，廣泛收集科學資料，自謂寫《天工開物》一書與功名進取毫不相關，超前的思想意識使他成為對傳統學術持批判態度的思想家、科學家。

樸素的唯物主義觀

《天工開物》的書名取自《尚書》和《易經》，有其特殊的寓意，意思是將自然力與人力互補，通過技術開發萬物，即以天工補人工、開萬物。宋應星以此來表述其技術思想并命名著作。宋應星最突出的貢獻是把中國上千年來的農業生產和手工業生產方面的知識、技術、經驗作了系統性總結概括，使之條理化、系統化，著述成書廣為流傳。

《天工開物》收錄了農業、手工業，諸如機械、磚瓦、陶瓷、硫黃、燭、紙、兵器、火藥、紡織、染色、制鹽、采煤、榨油等生產技術。對中國古代的各項技術進行了分類系統總結，全面反映了中國工藝技術的成就，構成了一個完整的科學技術體系。《天工開物》全書共3卷18篇。上卷記述農作物種植、收割、加工的方法，紡織工具的操作方法，以及制糖、制鹽的工序；中卷記述制造磚瓦陶瓷器，車船交通工具，開采煤炭、硫黃、白礬以及榨油造紙等方法；下卷記述五金開采及冶煉，兵器、火藥、朱墨、顏料的制造和珠玉采琢，礦石的開采、洗選、冶煉、分離技術，金屬合金的冶煉及半連續化生產系統。宋應星尊重科學，重視實踐，既有精確的數據資料，又附有123幅插圖，單陶器一個門類，就有15幅圖。描繪了各種工具的形狀、名稱，各個工種、各道工序的操作過程，勞動人民的生產情況等，內容詳盡，圖文并茂，使人有如親臨現場之感。機械部分，詳細記述了包括立軸式風車、糖車、牛轉繩輪汲鹵等農業機械工具，具有極高的科學價值，是中國歷史上一部重要的科學技術著作。

宋應星編寫這部書的出發點是總結勞動人民開發、利用和改造自然的智慧與經驗。如“乃服”篇中，在天與人的關系上，提出“聰明由人”，記述書中多半是人們“巧奪天工”的實踐創造。強調種地，要精耕細作；做工，要精益求精。闡述“稻工”時，特別提到老農會用“心計”，充分利用天時地利，一耕之后，再耕，三耕，然后施肥。制瓷，要“功多業熟”。冶鐵，要用炒過的熟鐵為原料，先用鑄鐵做成砧，作為承受錘打的底座。種植谷物，要分析土壤、農作物的品種和特性，隨水土的變遷而改變。說明土壤氣候和培育方法對農作物生長變化的影響，而人為的作用可以改變物種的特性，這些闡述為農作物的生產、培育奠定了理論基礎。

嚴謹的科學態度

《天工開物》系統記述了各生產領域的技術過程、操作要點、原料及產品、生產工具形式，每個工種都具有系統性和科學性。注重使用插圖再現生產情景，以便于學習模仿。如“乃服”篇中，記述制衣的原料有絲、麻、棉、裘等，單絲一項，就有從養蠶、治絲、織機、經綸、花本等各道工序的全部過程，包括養蠶的“養忌”“食忌”“物害”等都進行詳細記載，有些方法到現在還一直沿用。在記述稻的8種病蟲害時，還一一列出防治方法。宋應星崇尚科學，詳細記述了物質經烈火燒煉而發生的化學變化，對一些沒有科學根據的迷信說法一概不收錄。他嚴厲批判煉丹求仙的方術，多次對“鬼變枯柴”“珠徙珠還”等迷信神怪的荒誕謬說予以駁斥。詳細記載了勞動人民在長期生產過程中積累的經驗，如：播撒稻種時，如果田里積水過深，稻種還沒來得及沉下，猛然刮起了狂風，稻種就會堆積在秧田的角落造成損失。因此，要注意在風勢平定之后再播撒稻種，種子就能均勻地沉下并育成秧苗。書中對勞動人民總結的農事諺語也加以引用發揮，如：種小麥時要注意，寸麥不怕尺水，麥初長時任水滅頂無傷；尺麥只怕寸水，成熟時寸水軟根倒莖沽泥，則麥粒盡爛于地。還記載了小麥揚花時的情景：江南麥花晝發，江北麥花夜發。如果沒有仔細觀察是得不到這樣的結論的，充分反映了宋應星科學求實的精神和勞動人民的智慧。

《天工開物》的可貴之處，在于記述了工農業生產中許多先進的科技成果，并對農業生產方面的經驗進行了總結，內容涉及面較廣。還記載了我國歷史上有關物理、化學、生物、礦物等自然科學知識，是研究明代工農業生產技術的一份比較完整的寶貴資料。尤其書中注重利用數據來說明事物的狀態和構造，引入數理概念，而非單純技術描述，是近代的科學方法。無論種地、做工的時日多少、使用工具的大小及工效好壞，都盡可能用數字來表述。如：在農業方面，水稻育秧后30天即拔起分栽，一畝秧田可移栽25畝，秧田與本田之比為1∶25。旱稻食水三斗，晚稻食水五斗，失水即枯。記述手工業的生產，分工明確，動作迅捷，多人合作，彼此銜接，儼然一幅現代生產流水線的分工協作圖，這些技術數據對工農業生產具有重要指導作用。《天工開物》中包含大量社會經濟素材，從技術角度描述當時社會經濟發展狀況。宋應星投入大量精力，探索、挖掘、吸收各地工藝技法的精髓，使傳統制作工藝得到了傳承和發展。

崇尚自然的循環理念

宋應星認為宇宙是一個不斷運動變化、永無止境的過程。萬物由發生、發展、壯大而走向滅亡，逐漸轉為氣。形與氣的運動變化，既是這一過程的結束，又是另一過程的開始，因此出現千變萬化、錯綜復雜，無頭無尾、無始無終、永恒變動的狀態。在他看來，世間萬物“有生亦有化”，沒有永恒不變的事物。世間萬物產生運動變化的根源在于事物內部的矛盾，因此世間萬物有獨必有對。如：光明與混濁；滋潤與枯澀；貴與賤都是相對存在的。發展到一定程度，在一定條件下都要向相反的方面轉化。他從燒制松煙制墨、水銀煉朱砂中，概括出紅與黑、白與紅的對立和轉化。認為草木萬物隨季節枯榮是大自然的熔爐冶煉，只有掌握了萬物的生死枯榮、自然生態轉化，才能掌控利用自然，進一步萌發了物質循環、能量守恒和動態平衡的科學理念。

《天工開物》幾乎涵蓋了整個國民經濟生產領域從原料到成品的全部制造過程，在當時世界實屬罕見。早在18世紀，《天工開物》已傳到歐洲，引起一些學者的高度關注，先后被翻譯成意大利、德、英、俄、希臘和阿拉伯文等版本在多國流傳，被認為是了解中國古代社會生活和傳統科技的一把鑰匙。英國生物化學家、科學技術史專家李約瑟曾大量引征《天工開物》的資料，并稱宋應星為“中國的狄德羅”。