《天工開物》由宋應星初刊于1637年（明崇禎十年丁丑），共三卷十八篇，全書收錄了農業、手工業，諸如機械、磚瓦、陶瓷、硫磺、燭、紙、兵器、火藥、紡織、染色、制鹽、采煤、榨油等生產技術。
《天工開物》是世界上第一部關于農業和手工業生產的綜合性著作，是中國古代一部綜合性的科學技術著作，有人也稱它是一部百科全書式的著作，作者是明朝科學家宋應星。外國學者稱它為“中國17世紀的工藝百科全書”。
作者在書中強調人類要和自然相協調、人力要與自然力相配合。是中國科技史料中保留最為豐富的一部，它更多地著眼于手工業，反映了中國明代末年出現資本主義萌芽時期的生產力狀況。2020年4月，列入《教育部基礎教育課程教材發展中心中小學生閱讀指導目錄（2020年版）》。
《天工開物》記載了明朝中葉以前中國古代的各項技術。《天工開物》初刊于1637年（明崇禎十年）。《天工開物》是世界上第一部關于農業和手工業生產的綜合性著作，是中國古代一部綜合性的科學技術著作，有人也稱它是一部百科全書式的著作，作者是明朝科學家宋應星。外國學者稱它為“中國17世紀的工藝百科全書”。作者在書中強調人類要和自然相協調、人力要與自然力相配合。是中國科技史料中保留最為豐富的一部，它更多地著眼于手工業，反映了中國明代末年出現資本主義萌芽時期的生產狀況。
全書分為上中下三卷18篇。并附有123幅插圖，描繪了130多項生產技術和工具的名稱、形狀、工序。書名取自《尚書·皋陶謨》“天工人其代之”及《易·系辭》“開物成務”，作者說是“蓋人巧造成異物也”（《五金》）。全書按“貴五谷而賤金玉之義”（《序》）分為《乃粒》（谷物）、《乃服》（紡織）、《彰施》（染色）、《粹精》（谷物加工）、《作咸》（制鹽）、《甘嗜》（食糖）、《膏液》（食油）、《陶埏》（陶瓷）、《冶鑄》、《舟車》、《錘煅》、《燔石》（煤石燒制）、《殺青》（造紙）、《五金》、《佳兵》（兵器）、《丹青》（礦物顏料）、《曲蘗》（酒曲）和《珠玉》。
《天工開物》全書詳細敘述了各種農作物和手工業原料的種類、產地、生產技術和工藝裝備，以及一些生產組織經驗。上卷記載了谷物豆麻的栽培和加工方法，蠶絲棉苧的紡織和染色技術，以及制鹽、制糖工藝。中卷內容包括磚瓦、陶瓷的制作，車船的建造，金屬的鑄鍛，煤炭、石灰、硫黃、白礬的開采和燒制，以及榨油、造紙方法等。下卷記述金屬礦物的開采和冶煉，兵器的制造，顏料、酒曲的生產，以及珠玉的采集加工等。
《天工開物》中分散體現了中國古代物理知識，如在提水工具（筒車、水灘、風車）、船舵、灌鋼、泥型鑄釜、失蠟鑄造、排除煤礦瓦斯方法、鹽井中的吸鹵器（唧筒）、熔融、提取法等中都有許多力學、熱學等物理知識。在《五金》篇中，明確指出，鋅是一種新金屬，并且首次記載了它的冶煉方法。
《天工開物》中記錄了農民培育水稻、大麥新品種的事例，研究了土壤、氣候、栽培方法對作物品種變化的影響，又注意到不同品種蠶蛾雜交引起變異的情況，說明通過人為的努力，可以改變動植物的品種特性，得出了“土脈歷時代而異，種性隨水土而分”的科學見解。
宋應星出生于士大夫家族，有較好的學習氛圍。加上自身的勤奮好學，具有較高的文化素養。激烈的科場競爭，曾留給他屢次不中的陰影。往后的仕途生涯也未達到決策圈的顯赫地位，但其對于學問的追求卻從未松懈。
宋應星治學旨趣最大的特色在于“新”和“異”，其最主要的治學途徑就是走出書齋，接觸社會。其游歷考察和底層官員的仕途經歷，使之有更多的機會來了解基層群眾生產領域的工藝流程。
八股取士的確定，理學逐漸變為僵化的科舉教條，嚴重阻礙了科學技術的發展。明嘉靖以后，王陽明的心學風行大江南北，江西成為王學傳播與發展的重要陣地。有別于以性理道學為上的主流思潮，遠承陽明之學的泰州學派等有為于世、反虛務實的小眾思想在這一時期也有所發展。泰州學派在長江中下游，尤其是長江三角洲和贛江流域等商品經濟發達的地區影響較大，其創始于王艮，影響最大的是李贄，他們提出“百姓日用是道”的命題，體現了崇尚經世致用的進步思想，反映了平民、布衣等階層的要求和愿望，具有反封建統治的進步意義，并逐漸成為一門顯學。明末清初西學東漸之風的興盛對中國傳統文化也產生了巨大反響。
明代是中國古代農業、手工業、商業都比較發達的階段，由于商品經濟的發展，明代中期后，部分地區，不少行業中出現了資本主義萌芽。
在農業中，耕地面積擴大，作物品種得到改良和增加，糧食作物、經濟作物的單位面積產量和總產量都有了明顯提高。一些地區出現了專業化經營。
明代手工業種類較多，且已具備了一定規模，尤其是與國計民生關系較為密切的冶金、陶瓷、紡織等行業最為發達。棉紡織業成為主要的家庭副業，制瓷業馳名中外，冶礦業由官營向民營發展，造船業發達等。
明代商業和交通亦較發達，白銀成為主要的流通貨幣；一些巨商往往致富于數千里之外，涌現了一些有名的商幫；沿海地區商貿中心和新興市鎮進一步發展。
宋應星（公元1587—約1666年），中國明末科學家，字長庚，漢族江右民系，奉新（今屬江西）人。
萬歷四十三年（1615）舉于鄉；崇禎七年（1634）任江西分宜教諭，十一年為福建汀州推官，十四年（1641）為安徽亳州知州；明亡后棄官歸里，終老于鄉。
在當時商品經濟高度發展、生產技術達到新水平的條件下，他在江西分宜教諭任內著成《天工開物》一書。宋應星的著作還有《野議》、《論氣》、《談天》、《思憐詩》、《畫音歸正》、《卮言十種》等。
《天工開物》是目前世界上第一部關于農業和手工業生產的綜合性著作，是中國歷史上偉大的科技著作，其特點是圖文并茂，注重實際，重視實踐。它對中國古代的各項技術進行了系統地總結，構成了一個完整的科學技術體系。對農業方面的豐富經驗進行了總結，全面反映了當時工藝技術的成就。
《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。書中用技術數據給以定量的描述，顯露出先進的科學思想和理論闡述，注重引入理論概念，而非單純技術描述。在農業方面，《乃粒》指出水稻育秧后三十天即拔起分栽，一畝秧田可移栽二十五畝，即秧田與本田之比為1∶25。又說旱稻食水三斗，晚稻食水五斗，失水即枯。這些技術數據對農業生產有指導作用，是育秧、插秧和灌溉的理論基礎，在以前的農書中未曾提到過。
《天工開物》也在一定程度上有所反映西學，如“凡焊鐵之法，西洋諸國別有奇藥。中華小焊用白銅末，大焊則竭力揮錘而強合之，歷歲之久終不可堅。故大炮西番有鍛成者，中國惟恃冶鑄也。”
《天工開物》中的“物種發展變異理論”比德國卡弗·沃爾弗的“種源說”早一百多年；“動物雜交培育良種”比法國比爾慈比斯雅的理論早兩百多年；挖煤中的瓦斯排空、巷道支扶及化學變化等，也都比當時國外的科學先進許多。尤其“骨灰蘸秧根”、“種性隨水土而分”等研究成果，更是農業史上的重大突破。
《天工開物》詳細記述了家蠶新品種的培育：將黃繭蠶同白繭蠶雜交，培育出褐繭蠶，將“早雄”和“晚雌”雜交，培育出“嘉種”，比法國的同類記錄早200多年。
在《五金》篇中，宋應星是世界上第一個科學地論述鋅和銅鋅合金（黃銅）的科學家。他明確指出，鋅是一種新金屬，并且首次記載了它的冶煉方法。這是中國古代金屬冶煉史上的重要成就之一，使中國在很長一段時間里成為世界上唯一能大規模煉鋅的國家。宋應星記載的用金屬鋅代替鋅化合物（爐甘石）煉制黃銅的方法，是人類歷史上用銅和鋅兩種金屬直接熔融而得黃銅的最早記錄。總結提出的煉鐵與炒鐵爐的串連使用，直接把生鐵炒成熟鐵，具有現代冶金技術的重要特色。這種方式在17世紀的歐洲還沒有。
《天工開物》中記錄了農民培育水稻、大麥新品種的事例，研究了土壤、氣候、栽培方法對作物品種變化的影響，又注意到不同品種蠶蛾雜交引起變異的情況，說明通過人為的努力，可以改變動植物的品種特性，得出了“土脈歷時代而異，種性隨水土而分”的科學見解，把中國古代科學家關于生態變異的認識推進了一步，為人工培育新品種提出了理論根據。
《天工開物》所述活塞式鼓風技術，較歐洲皮囊式鼓風設備更為先進。響銅合金、響器成型、鐵錨鍛造、鋼針拉制以及“生鐵淋口”等特殊化學熱處理工藝和金屬復合材料技術，亦為最早期的明確記載。在現代，其基本原理仍然適用。
在機械動力學方面，《天工開物》記載了中國在機械動力方面的許多發明創造，如紡織花布用的花機，是當時外國所沒有的。“粹精”中介紹中國漢代發明的水碓裝置，把動力機、傳動機和工作機三部分連在一起，比英國試用一個水輪帶動兩盤磨要早1000多年。“作咸”中的頓鉆打井技術，比俄羅斯鉆井技術早300多年。
《天工開物》主要根植于中國的固有文化傳統。天工開物取自“天工人其代之”及“開物成務”，體現了樸素唯物主義自然觀，與當時占正統地位的理學相異。這種異端化的思想趨勢，反映著一種新的社會現象和時代取向。但是，個人的思想可以有異于主流，卻不能超脫于時代。古代素以農業作為重中之重，所以宋應星的文章中也處處體現出貴五谷輕金玉的思想。
中國科學技術史專家潘吉星在《宋應星評傳》中提到《天工開物·作咸》及《論氣·氣聲五》都說“天有五氣，以有五行”，認為水火土金木五行由相應的氣而生，不是萬物的最原始本原，又對五行或五氣逐個分析，認為水火二氣是較基本的。宋應星在剖析水火土金木相互關系及過渡層次，即解決了“亦氣亦形”這一物質過渡層次與形的物質過渡層次間相互關系及過渡之后，進一步闡述了萬物生成之理。《天工開物·陶埏》指出：“水火既濟而土和。萬室之國，日勤千人而不足，民用亦繁矣哉。”這是說靠水火對粘土的交互作用，燒結成陶瓷，供民日用。
潘吉星在《宋應星評傳》中認為，宋應星論述生命自然界萬物的生成機制，將生物分為植物與動物兩大類，而在生物由低級到高級的發展序列中，植物即草木之屬較為基本。他將動物按發展序列再分為蟲魚、飛禽、走魯，最后是“萬物之靈”的人。他認為動物是從植物演化并生成的，而植物又是從無機物演化與生成的，歸根到底是通過水火與土木交互作用而產生。宋應星寫道：“氣從地下催騰一粒，種性小者為蓬，大者為蔽牛干霄之木，此一粒原本幾何？其余皆氣所化也。”草木借水、土及火質（可燃的有機肥料）而成長。
宋應星在《天工開物》中所述各種植物如稻、麥、麻、豆、桑、棉、葛、草本染料、油料植物、甘蔗、竹、構樹及各種樹木的種植，都是根據這一道理而進行的。他更詳細敘述了將這些植物借水火及金木石的交互作用而制成植物油、糖、衣料、染料、紙張、車船等產品以及木器、榨油器、糖車、紡織機、各種農具、蒸煮鍋等工具及日常用品。雖然谷物種植主要靠水、土及金木，但沒有火氣配合也還不行，這里火氣以日照的形式表現出來。沒有陽光（陽氣、火氣）而陰雨（陰氣、水氣）綿綿，便會減產。至于谷物加工及食品制造，離開水火與金木也是不行的。由于五氣的交互作用，產生出各種各樣的植物及其加工制品，象無機界萬物一樣，供民日用，也歸根到底由元氣→亦形亦氣→形這這物質層次而生成的。
潘吉星在《宋應星評傳》中認為，宋應星在《天工開物》中詳細敘述了從動物體制成各種產品的技術。根據他的哲學觀點，動物界雖然比植物界屬于更高級的發展階段，但究其物質本原仍不外是從元氣、亦形亦氣、形及草木這些物質層次而逐步生成、演變的，雖然他沒有告訴我們要花費多長時間才能完成這些過渡。他在論述動物、植物及礦物界在構成上的物質統一性時，還談到物質世界多樣性的原因。
潘吉星在《宋應星評傳》中認為，由于水火、土、金木這些物質要素相互間作用是千變萬化的，故而產生眾多的物。正如宋應星在《天工開物》中所述，許多自然物通過人工作用后，又產生難以數計的、自然界本身沒有的物。用他的話說便是“或假人力，或由天造”（《作咸·鹽產》）。
潘吉星在《宋應星評傳》中提到，在談到物質世界事物多樣性時，宋應星在《天工開物序》中寫道：“天覆地載，物數號萬，而事亦因之，曲成而不遺。豈人力也哉”。大意是說，大地之間，事物以萬計，通過各種變化而形成完美無缺的世界，這恐怕不全是人力所能辦到的。他的“形萬變而不窮”的哲學命題，現在可理解為有限元素原子以其萬變無窮的結合方式構成物質世界的多樣性。現代物質構造理論還證明一無論物質觀是正確的，因為宇宙萬物最終都由原子構成。
潘吉星在《宋應星評傳》中認為，宋應星在發展萬物生成及演變的自然哲學時，把他的哲理與科學技術緊密結合起來，用《天工開物》中所述30種技術過程的實例來支持并解釋他的哲學思想。這不但是中國歷史中其他哲學家作不到的，而且象李時珍那樣的大科學家也未能作到這一點。他在闡述從最根本的元氣經過亦氣亦形及形再逐步過渡到無機世界和生命自然界時，為我們提供了一幅萬物生成與演變的圖景，其基本過渡層次為：元氣→水火→土→金木→無生物→草木（生物）→動物（高級生物）。其中最關鍵的一步，是從無生物到生物這一質的轉化。
《天工開物》的出現是中國封建社會中最為燦爛的科學活躍期的代表作之一。它既是對古代科學傳統的有效繼承，也與當時興起的各種具有啟蒙意義的反權威意識，實學意識和民生意識息息相關。
宋明以來，資本主義生產關系以微弱的發展稀疏的存在著。社會存在對社會意識起決定作用，新的社會現實重新激發了人們對自然、社會以及人生“格物窮理”的興趣。
由空談走向實踐，是當時有識之士的反思，這種思潮在思維方式上開始散發出近代的氣息。
《天工開物》一書在崇禎十年初版發行后，很快就引起了學術界和刻書界的注意。明末方以智《物理小識》較早地引用了《天工開物》的有關論述。
第二版在清初順治年刊刻發行后，《天工開物》在南北各地流通，而且成為向國外出口的書籍之一。康熙、雍正年間出版的《古今圖書集成》和乾隆年間的大型農書《授時通考》中，大量轉引《天工開物》各章的內容。清代著名科學家吳其的著作《滇南礦廠圖略》和《植物名實圖考》、付野山房刊刻的兵書《祝融佐治真詮》、岑毓英主編的《云南通志·礦政》篇、衛杰的《蠶桑萃編》中多次引證《天工開物》。同治九年，劉岳云發表的《格物中法》一書中，幾乎把《天工開物》所有主要內容都逐條摘出，再加以分類，寫出按語，作出補充說明和注釋。
《天工開物》中的內容首先在17世紀開始逐漸傳入日本。公元1694年，日本本草學家見原益軒（1630―1714）在《花譜》和公元1704年成書的《菜譜》二書的參考書目中列舉了《天工開物》，這是日本提到《天工開物》的最早文字記載。公元1771年，日本書商柏原屋佐兵衛（即菅王堂主人，發行了刻本《天工開物》，這是《天工開物》在日本的第一個翻刻本，也是第一個外國刻本。實學派學者佐藤信淵依據宋應星的天工開物思想提出富國濟民的“開物之學”。
《天工開物》18世紀傳到朝鮮國后，受到李朝后期知識界尤其實學派學者的重視，1783年，朝鮮李朝（1892―1910）作家和思想家樸趾源（1737―1805）完成的游記《熱河日記》中向朝鮮讀者推薦了《天工開物》。朝鮮進士出身的內閣重臣徐有榘，晚年執筆的113卷本巨著《林園經濟十六志》和李圭景（號五洲）《五洲書種博物考辨》（1834）、《五洲衍文長箋散稿》（約1857）等重要科技作品中都多次引用《天工開物》。
18-20世紀《天工開物》在一些歐美國家傳播，在法、英、德、意、俄等歐洲國家和美國大圖書館都藏有此書不同時期的中文本。其中巴黎皇家文庫（今國家圖書館前身）在18世紀入藏明版《天工開物》。1830年法蘭西學院漢學家儒蓮將《丹青》章論銀朱部分譯成法文，是此書譯成西文之始。1832年轉譯成英文，刊于印度《孟加拉亞洲學會學報》。1833年他將此書制墨及銅合金部分譯文發表于法國權威刊物《化學年鑒》及《科學院院報》，后又譯成英文和德文。
1837年儒蓮受工部和農商部大臣之命，將《天工開物》養蠶部分及《授時通考·蠶桑門》（1742）譯成法文，由巴黎皇家印刷廠出版官刊本，法文譯本取漢名為《桑蠶輯要》。當時歐洲蠶桑技術有了一定的發展，但因防治疾病的經驗不足，導致生絲大量減產。《天工開物》提供了一整套關于養蠶、防治蠶病的完整經驗，對歐洲蠶絲業產生了很大的影響。
十八世紀，在歐洲工業革命已經拉開序幕，但農業生產依然十分落后，播種還在使用人工播種。這種播種方式，在種子的密度和覆土深度上都十分隨意，直接影響出苗率。而此時中國，已經在使用播種機。歐洲的犁設計也比較簡單、原始，操作十分費力，而中國的犁則效率更高也更省力。當《天工開物》傳入后，直接推動了歐洲農業革命。
歐洲從12世紀學會造紙，但一直以破布為原料單一生產麻紙，18世紀以后耗紙量激增，但破布供應卻有限，于是造紙業出現原料危機。1840年儒蓮將《天工開物》造紙章譯成法文刊于《科學院院報》。其中提到以野生樹皮纖維、竹類及草類纖維代替破布造紙，還可用各種原料混合制漿。這些信息很快得到反饋，法、英、德人以其他原料成功造紙，終使原料危機獲得緩解。
英國生物學家達爾文（1809―1882）在讀了儒蓮翻譯的《天工開物》中論桑蠶部分的譯本后，把它稱之為“權威著作”。達爾文在他的《動物和植物在家養下的變異》（1868）卷一談到養蠶時寫道：“關于中國古代養蠶的情況，見于儒蓮的權威著作”。他把中國古代養蠶技術措施作為論證人工選擇和人工變異的例證之一。
1869年，儒蓮和法國化學家商畢昂把《天工開物》有關手工業各章的法文摘譯，集中收入在《中華帝國工業之今昔》一書中，在巴黎出版。1964年，德國學者蒂路，把《天工開物》前4章《乃粒》、《乃服》、《彰施》及《粹精》譯成德文并加了注釋，題目是：《宋應星著前四章》。1966年，美國賓夕法尼亞大學的任以都博士將《天工開物》全文譯成了英文，并加了譯注，題為《宋應星著，17世紀中國的技術書》，在倫敦和賓夕法尼亞兩地同時出版。這是《天工開物》的第一個歐洲文全譯本。
2020年4月，列入《教育部基礎教育課程教材發展中心中小學生閱讀指導目錄（2020年版）》。
18世紀后半葉，乾隆設四庫館修《四庫全書》時，發現《天工開物》中有“北虜”、“東北夷”等反清字樣。而在江西進獻書籍中，發現宋應星之兄宋應升的《方玉堂全集》、宋應星友人陳弘緒等人的一些著作具有反清思想，提倡“華夷之辨”，因此《天工開物》沒有收入《四庫全書》。《天工開物》單行本較難見到，但仍可從《圖書集成》及《授時通考》中看到該書的幾乎全部內容。乾隆末期至嘉慶、道光年后，有逐漸解禁的趨勢，于是公開引用《天工開物》的清人著作也逐漸增多。
明刊初刻本
楊本，坊刻本（以涂本為底本而翻刻的第二版
菅本，最早在中國以外刊行的版本
陶本，20世紀以來中國刊行的第一個《天工開物》新版本，整個版本史上屬于第四版
……
日本科學史家三枝博音認為：《天工開物》不只是中國，而且是整個東亞的一部代表性技術書，其包羅技術門類之廣是歐洲技術書無法比擬的，稱此書是“中國有代表性的技術書”。
日譯本稱《天工開物》為“中國技術的百科全書”。日本學者評議道：“作為展望在悠久歷史過程中發展起來的中國技術全貌的書籍，沒有比它更合適的了。”
《天工開物》被歐洲學者稱為“17世紀的工藝百科全書”。
法蘭西學院漢學家儒蓮將此書稱為“技術百科全書”，將“天工開物”理解為“對自然界奇妙作用和人的技藝的闡明”。
英國科學史家李約瑟博士把《天工開物》稱之為“中國的阿格里科拉”和“中國的狄德羅”，稱《天工開物》是“十七世紀早期的重要工業技術著作”。日本學者藪內清也認為宋應星的書足可與十八世紀法國啟蒙學者狄德羅主編的《百科全書》匹敵。
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