《天工开物》讨论了农业和手工业两大领域内的三十个生产部门的技术。在这以前，尽管也有论述农业或手工业方面的著作，但此书的不同处在于它在深度和广度上超过了先前所有作品，同时书中自始至终都贯穿着作者所特有的技术观。当本书问世时，正值科学技术在全世界范围内从古代和中世纪向近代阶段过渡的大转变时期，这在本书中也可看到这种转变的迹象。近代科学的启蒙思潮和新的精神不约而同地在欧洲和中国出现，虽表现形式和深度不尽一致。《天工开物》是这一历史时期内在中国本土出现的精神产物。在我们看来，它至少有以下几个特点。

第一，本书决不是历代文献的积堆，而基本上是在生产现场的实地调查所得。作者细心地记述了各生产领域内的技术过程、操作要点、原料及产品、生产工具形式，除文字表达外，还用插图将生产情景再现出来，尤其记述了当时工农业生产中许多先进的科技成果。在论谷物的第一章里，首先谈到用浸种法育稻秧，“秧生三十日即拔起分栽”，否则引起减产。“凡秧田一亩所生秧，供移栽二十五亩”。这里提到的两个数据就很重要。一是秧生30天即分栽插秧，二是秧田与本田的比例关系是1∶25，这是个指导性数据。同时又介绍说有些水稻因为干旱逐步变成抗旱性的旱稻，通过人工选育而培养出变异型的旱稻变种，“即高山可插”，这是稻农的一个创造。接下，又介绍以石灰撒在稻苗根，以中和附近的酸性土壤，促成土壤团粒结构形成。还提到用含磷的禽兽骨灰蘸稻秧、用砒霜作农药拌麦种、稻秧根，都是有效措施。在理论方面，书中指出：“土脉历时代而异，种性随水土而分。”“凡粮食，米而不粉者种类甚多，相去数百里，则色、味、形、质随方而变，大同小异，千百其名。”这是早期进化论思想，由于生长环境不同，禾本科植物产生大同小异的一些变种，其色味、形质有差异，是很自然的。书中还指出，即令同一品种在同一地区种植，也会因土壤肥度不同和气候变化，使结出的果实有大有小。有机体因环境及气候变化而引起变异，是生物进化论的一个重要议题。《天工开物》在这方面用古代的语言表达了这个原理。

《乃服》章的主要内容是讲养蚕术。其中介绍了“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉种，一异也”。又说“若将白雌配黄雄，则其嗣变成褐茧”。指的是将一化性蚕雄蛾与二化性蚕雌蛾杂交，育出良种，或将黄茧蚕雄蛾与白茧蚕雌蛾杂交而育出下一代褐茧蚕。这反映出中国古代人工杂交育种的重要成就，也是蚕农在实践中应用定向变异原理的优秀实例。同章还提到根据蚕体变态、行动反常和食欲不振来判断病蚕，并将其及时除去，“勿使败群”。这是自觉地实行人工淘汰的方法。人工淘汰原理还被应用到对蚕种的处理即“蚕浴”上。通过石灰水、盐卤水、天露水处理蚕种，“低种经浴则自死不出”，剩下的便是强健蚕种。本章介绍的提花机，可谓当时先进的大型丝织机，各部件组装得十分灵巧，而工匠的结花技术更为高超，能将画工事先绘制的复杂纹样图案一丝不差地如实织造出来。

金属与合金冶炼是重要工业部门，但过去著作很少有系统而详细的记录。《五金》章提供了宝贵记载。其中提到将生铁的冶铁炉与炒熟铁的设备串联使用，在生铁还没有冷却时便实行其脱碳过程，从而炒成熟铁，可减少再熔化工序，降低炒铁时间和生产成本，实现了连续生产过程。书中介绍的将打成薄片的熟铁捆起入炉，上放生铁，以涂泥草鞋盖顶，升温后生铁水便均匀地掺入熟铁，取出锻打，再炼再锻，即成好钢。此法比前代“灌钢”技术有改进。所述以煤为冶炼燃料、借大型活塞式风箱鼓风，确比当时欧洲用的皮囊鼓风有效而先进。本书还第一次明确叙述了从炉甘石（碳酸锌矿）制取锌的技术，还提到利用金属物理及化学性质的不同来分离和检验金属的有效方法，在区分金、银、铜每单位体积的重量时，已有了比重概念。书中绘出的用炉甘石与铜按不同比例炼制成铜合金的方法，同样是冶金史中的可贵记载，早已引起国外技术界的注意。关于铁、铜铸造及锻造的二章，揭开了对这两项传统技术操作细节和所用工具的秘密。历史上长期以来人们只看到精美的制品，而不知其如何制成，现在一切迎刃而解了。

在《燔石》一章里，叙述了竖井采煤时在井下用竹管排除有毒瓦斯、安设巷道支护，使矿工得以安全作业。这在当时都是先进的技术措施。那时别的国家因为解决不了瓦斯通风问题，不知有多少矿工死于非命。顺便说，井下、水下操作，安全是头等重要的大事。本书《珠玉》章中在井下采宝、水下采珠的叙述中，特别提出安全作业，所介绍的方法皆简便可行。造纸术虽在中国发明，但历代缺乏图谱，本书提供了造竹纸的系统工艺流程图，并对造竹纸技术过程给予较详细介绍，可谓早期记载。论酒曲的一章，着重介绍红曲的全部制造过程，指出它在食物保存时可起防腐剂的作用。强调用绝佳红酒糟作菌种，加入明矾水保持培养料的微酸性，抑制杂菌的生长，而且对发酵过程中一系列颜色的变化作了生动的叙述。诸如此类，不胜枚举。总之，通过此书可以充分认识到中国古代在工农生产领域内所获得的技术成果。

第二，《天工开物》是在一种先进而又有特色的技术哲学思想的指导下写成的。我们将其概括而称之为“天工开物思想”。这四个字组成的词既是本书的书名，又是书中一贯反复贯穿的思想。我们要充分认识到这种思想在历史中的重要性及其在今天的现实意义。从字面看来，这个词出于《书经》中的“天工人其代之”及《易经》中的“开物成务”。但切不可按古代经学家的注疏那样来理解，因宋应星拼合这两个词，是反其意而用之。日本科学史家三枝博音（1892—1963）先生首先对这种思想给以正确解说。三枝氏在《中国有代表性的技术书——宋应星的天工开物》（1942）一文中指出：“‘天工’是与人类行为对应的自然界的行为，而‘开物’则是根据人类生存的利益将自然界中所包藏的种种由人类加工出来。”因之，在我们看来，“天工开物思想”强调人与天（自然界）相协调、人工（人力）与天工（自然力）相配合，通过技术从自然界中开发出有用之物，这种思想还有个内涵是，自然界本来蕴藏着取之不尽而用之不竭的美好而有益之物，但不会从天而降、轻易取得，而是“巧生以待”，必借人力和人的技术通过水火这种自然力的作用，再用金属、木石工具从自然界开发出来，为人所用。

书中到处赞叹自然界为人作出的“巧妙安排”，也到处歌颂人工开发万物的技巧和人的主观能动性。论油脂那一章有句话最能表达“天工开物思想”的核心：“草木之实，其中蕴藏膏液，而不能自流。假媒水火，凭借木石，而后倾注而出焉。此人巧聪明……”整个文明史表明，人与自然界相协调、人力与自然力相配合，通过人的技术技巧不断从自然界开发有用之物，对促进物质生产、发展文化、保持生态平衡具有何等重要的意义。违背这些，便会产生恶果。正是《天工开物》，第一个表述了这种优秀的哲学思想。当然，正如《乃粒》中所说，有时自然界也会加害于人，造成各种自然灾害，这时人就要用技术措施来抗灾。在人力不可及时，只好等自然灾害自行消失，但损失总会是局部地区。任何情况下，人都要积极主动、勤奋劳动，从而显出“人工”的重要性。这就是该书对思想史所作出的一大贡献。

《天工开物》一书还闪烁着近代科学文化启蒙学派的优秀精神。它重实践而轻空谈，提倡观察试验而反对烦琐考证，重实用技术而批判神仙方术。总序中写道：“世有聪明博物者，稠人（众人）推焉。乃枣梨之花未赏，而臆度‘楚萍’；釜鬵之范鲜经，而侈谈‘莒鼎’，画工好图鬼魅而恶犬马，即郑侨、晋华，岂足为烈哉？”《乃粒》还针对王公贵族与儒生鄙视劳动与劳动群众的陋习写道：“纨绔之子以赭衣（囚徒）视笠蓑（群众），经生之家以‘农夫’为诟詈（骂人话）。晨炊晚馕，知其味而忘其源者众矣。”《乃服》也有言：“乃杼柚遍天下，而得见花机之巧者，能几人哉？‘治乱经纶’字义，学者童而习之，而终身不见其形象，岂非缺憾也！”该书主张对有益于国计民生的任何事物都要多见多闻，并穷究试验。《佳兵》章说：“火药、火器，今时妄想进身博官者，人人张目而道，著书以献，未必尽由试验。”对未穷究试验的事物，作者宁愿付诸阙如。《膏液》章列举各种油料植物出油率后，指出：“此其大端。其他未穷究试验，与夫一方已试而他方未知者，尚有待云。”这种“穷究试验”的做法，正符合近代科学精神。

“贵五谷而贱金玉”的思想，也是《天工开物》中体现的重实际的思想观点。在谈到黄金时，它指出：“黄金美者，其值去黑铁一万六千倍，然使釜鬵、斤、斧不呈效于日用之间，即得黄金，值高而无民耳。”但贵五谷，也非贵一切粮食，比如“香稻”便不被重视：“香稻一种，取其香气，以供贵人。收实甚少，滋益全无，不足尚也。”书中提倡“救公饥”、“喉下急”、“浏阳早”及“高脚香”这些在民间受欢迎的谷种。《天工开物》多次赞叹物质经烈火烧炼而发生的化学变化，尤其是朱砂和铅丹烧炼后变化相当奇妙，但却坚持对炼丹求仙的方术持批判态度。书中指出：“凡虚伪方士以炉火惑人者，唯朱砂银［令］愚人易惑。”又说：“巧极丹铅炉火，方士纵焦劳唇舌，何尝肖像天工之万一哉？”作者认为“生人不能久生，而五谷生之”，靠饵服“仙丹”不可能长生。于是中国的李时珍、宋应星与欧洲的帕拉塞尔苏斯（Paracelsus，1493—1541）及波义耳（R．Boyle，1627—1691）都不约而同地对中世纪的炼丹术展开了批判，这对近代化学的发展起了开路的作用。《天工开物》还多次对迷信神怪和荒诞谬说予以驳斥。如指出“鬼火”非“鬼变枯柴”，“珠徙珠还”非受清官感召，又指出瓷器中的“窑变”是好异者编造的死者托梦他人烧出异象等等。

第三，《天工开物》不但对各生产过程予以详细叙述，还对原料与能源的消耗、成品产率、设备构造及各部件尺寸等等，都尽可能给以定量的描述，且绘出工艺操作图。在某种程度上好像是近代科学家对传统技术写出的调查报告。对各技术过程的定量描述，是该书一大成就。近代科学以其数学化而与中世纪诀别，《天工开物》便在这方面走得相当远。它在论金银铜单位体积重量，油料每石出油若干斤，用响铜铸钟所耗原料数量及成器重量、尺寸，漕船各部件尺寸，及榨糖车、造纸用蒸煮楻筒各部件等等，都标出具体数字。书中对生产过程中涉及的长宽高、重量、容积、比率、时间等技术指标都作了描述，其中长度精密到分寸、重量精密到两钱这样的数量级。书中的大量设备图有立体感，各部件长短协调，有如工程画。画面上人物操作逼真、表情自然，联起来好像中国古代技术史的长卷画面，其中人物最多的是锻造铁锚的图（图10—1），图中竟画有15人同时劳动，每人各就其位，分工协作。三百多年前能出现这样一部科技著作，确是令人赞叹的。

《天工开物》不但含有丰富的科技材料，还含有不少社会经济材料，是具体了解明代社会经济实况的第一手文献，其中不少内容不见于其他史书。书中对明代商品经济的发展，从技术这个侧面给以描述，阅读此书时，脑中就会浮现一幅当时社会经济实况的生动景象。例如关于明末国内市场贸易情况，《曲糵》章告诉我们：“凡燕、齐黄酒曲，多从淮郡造成，载于舟车北市。”书中又指出新疆和田美玉和两广南海的珍珠，都要行经数万里运到北京予以加工成器，有时再贩运到苏州作精细加工，而解玉沙则来自河北。介绍浙江三吴浪船时，指出从浙西起航，沿钱塘江行七百里，经过镇江横渡长江再至青江浦，溯黄河浅水舟行二百里至大运河闸口，然后直抵北京通县、天津，把客商行船路线讲得一清二楚。关于手工业中心的地理分布，书中指出棉布“织造尚松江，浆染尚芜湖”，景德镇是制瓷中心，而“开矿煎银，唯滇中（云南）可永行也。”炼锡以广西南丹、河池为最盛，“居其十八”。养蚕则首推湖州、嘉兴，“凡造竹纸，事出南方，而闽省独专其盛”。蔗糖也以闽、广为集中地，而烧砒则“独盛衡阳，一厂有造至万钧者”。关于手工业生产分工，《陶埏》章写道：“共计一杯工力，过手七十二方克成器，其中微细节目尚不能尽也。”书中在叙及图示铸造巨钟时告诉我们，有人鼓风、熔铜，有人将赤热铜水浇进槽道再入铸模，“甲炉既顷，乙炉疾继之，丙炉又疾继之”，不但分工明确，而且要求动作迅捷、衔接不可中断。《乃粒》章还指出“今天下育民者，稻居十七”，而麦及杂粮居十三，反映了当时人民的食物构成及粮食分布比例。总之，《天工开物》被称为十七世纪中国的技术百科全书，是当之无愧的。