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宋应星以“天工开物”命名其书，实际上是以此展现一种具有普遍意义的科学思想。它强调自然力（天工）与人工的配合、自然界的行为与人类活动的协调，通过技术从自然资源中开发产物，以显出人的主观能动性。《膏液》章指出：“草木之实，其中蕴藏膏液（油脂）而不能自流。假媒水火、凭借木石（木榨与石磨），而后倾注而出焉。此人巧聪明，……”正体现了“天工开物”的思想内涵。简言之，这一思想的核心意义是以“天工”补“人工”开万物，或借助于自然力和人力的协调，通过技术从自然界中开发万物。日本学者三枝博音（1892—1963）在解释“天工开物”思想时写道：“‘天工’是与人类行为对适的自然界的行为。‘开物’是根据人类生存利益将自然界中包含的种种物由人类加工出来。在欧洲人的技术书中，恐怕没有这类书名的著作。技术确实是自然界与人类协调的产物，它是人类与自然界之间赖以沟通的桥梁。只有很好地理解了技术，才能懂得利用‘天工’的同时再用‘人工’开物”。这种“天工开物”思想像红线坐标那样贯穿于宋应星的整个书中。
《天工开物》是对中国古代农业和工业生产技术系统而全面的总结，在科学史中首开先例，其所述范围之广为以往任何著作所不及，足可与西方文艺复兴时期G．阿格里科拉（Agrico1a）撰写的《矿冶全书》（Deremetallica，1556）这本技术经典相媲美。此书出版后，很快便在福建由书商杨素卿于清初刊行第二版，并被清代官刻大型著作《古今图书集成》（1725）及《授时通考》（1737）广泛摘引。虽然l8世纪后半叶《天工开物》因有反清思想而一度遭到厄运，但仍成为当时许多学者的参考书。此书于l7世纪末传人日本，1771年大阪出现了和刻本，从此成为江户时代（1608一l868）日本各界广为重视的读物，刺激了“开物之学”的兴起。20世纪时，此书又被译成现代日语，至今畅销。l8世纪《天工开物》还传到朝鲜，成为李朝（1392一l910）后期实学派学者参引的著作。1830一1840年间，《天工开物》中的《丹青》、《五金》、《乃服》、《彰施》及《杀青》等章还被摘译成法文，接着转译成英文、德文。《乃服》中的养蚕部分被译成意大利文和俄文。达尔文读过这部分内容，曾作过转引。1869年，《天工开物》有关工业各章的法文摘译，又被集中收入“中华帝国工业之今昔”（IndustriesanciennesetmodernesdeL‘EmpireChinois），刊于巴黎。1964年，有关农业的前四章被译成德文。l966年，《天工开物》全书被译成英文，在美国出版。目前，这部书已成为世界科学经典著作在各国流传，并受到高度评价。法国学者S．儒莲（Julien）称此书为“技术百科全书”，日本学者三枝博音称其为“中国有代表性的技术书”，英国学者李约瑟（JosephNeedham）把《天工开物》作者宋应星称为“中国的阿格里科拉”和“中国的狄德罗”。可见这部书在世界科学史中也占有重要地位。
宋应星的另一代表作是《野议》，成书于崇祯九年（1636）。这是他的政论集，集中反映了他的政治思想和经济思想。全书万言，计有《世运》、《进身》、《民财》、《土气》、《屯田》、《催科》、《军铜》、《练兵》、《学政》、《盐政》、《风俗》及《乱萌》等l2议。作者写此书的目的是为了挽救明末社会所面临的政治及经济危机，提出一系列改革措施，期望社会由乱而治，使国家转危为安，从而体现了这年科学家关心国家前途和民族命运的爱国思想。这部作品也可看成宋应星希望崇祯皇帝实行变法的万言奏议。从各议内容来看，所述主要涉及以下5个方面：（1）指出各级政权机构人事制度及家教育事业的重要性。为加强国家政权建设，他揭露和批判了时制度的弊端及官吏的腐败，提出革新吏政及学政的方案。（2）于当时“民穷财尽”的经济局面，他揭露了财政、税收等经济政策失误，提出革新方案及生财之道。（3）谈用兵、练兵及筹措军饷方法，揭露了军政上的弊病。（4）要求在社会上移风易俗，振作人的精神面貌，提高官兵的士气。（5）分析明末农民起义的经过和动因，指出与安民政策有关。总之，宋应星主张减免对人民的横征暴敛，呼吁罢除军界、政界中的贪官污吏，代之以廉洁奉公、一心为国的清官。使工农能获温饱、商人能有利可图，贫士有获得科举入仕的机会，各阶层的人都能各安其业。然后，全面发展农业、工业和商业，养兵练武，则国运或可有救。书中有许多精辟思想，如宋应星认为社会财富是劳动创造的，增加社会财富意味着要大力发展农业和工业，提供丰富的劳动产品。他的这一财富观是对经济学原理的天才贡献。
《思怜诗》是宋应星于崇祯九年（1636）撰写的一本诗集，内有《思美诗》10首及《怜愚诗》42首，共52首，均为七言。该书主要反映了诗人的人生观**生哲学，以文学形式表达他对人生价值和意义等问题的看法。为此，他在诗中塑造了两大类典型人物，分别予以褒美与讥讽。他继承了唐代大诗人白居易（772—846）倡导的新乐府运动的诗论传统，主张写诗应揭露时政弊端、反映社会现实并给人以启迪与教化。《思美诗》中塑造了应当效法的一些贤人的形象：（1）身处乱世而洁身自励，不同流合污；（2）精忠报国，以造福百姓为做人根本；（3）德才兼备而识时务，以其思想、著作及实际行动唤起世人觉醒；（4）不图名利，一心为国尽忠、为民尽孝，必要时可牺牲一切。这样的人虽难得。但必千古流芳。《怜愚诗》塑造了应当讽刺和鞭挞的一些愚人的形象：（1）争权夺位，结党营私，祸国殃民；（2）贪婪无厌，聚敛财宝，剥削人民；（3）沽名钓誉，妄想世代富贵，死后还求美名；（4）迷信神佛及巫术，不相信人是自己命运的主宰。宋应星在诗中用对比的方式展示人生追求的目标应当是什么和怎样做人的道理。他的诗既有艺术性，又有哲理性。
《论气》是一部自然哲学著作，成书于崇祯十年（1637），分为《形气》、《气声》、《水火》、《水尘》、《水风归藏》及《寒热》等篇章。宋应星继承了宋代哲学家张载（1020—l077）的元气论并予以发展，形成了他的唯物主义一元论自然观哲学体系。他认为宇宙万物最原始的物质本原是“气”，由“气”而化“形”，形复返于气。介于形、气之间还有个物质层次是水火二气。他将元气论与新五行说结合起来，用“二气五行之说”来解释万物构成的机制。由元气形成水火二气、再由水火形成土，水火通过土形成金木有形之物，然后再逐步演变成万物。根据宋应星的理论，万物生成和演化图景可以下式表示：
他的这一理论比王充、张载的元气论更为深化与绵密，也比当时西方用亚里土多德的四元素说（土火水气）解释万物生成更加具体。因为宋应星在气与万物之间引入了一些过渡的物质层次，而不是由气直接构成万物。他还进而讨论土石五金的“生化之理”，从中引出了物质在变化前后“未尝增”与“未尝减”的物质守恒思想。宋应星还指出动物体内所含物质成分与植物所含的是同类，而植物是摄取土中无生命养料与水而生长的，从而论证了有机界与无机界之间在物质构成上的统一性。他的唯物主义自然观是建立在他所掌握的丰富科学技术知识的基础上的。
宋应星在《论气》的《气声篇》中还专门讨论自然科学中的声学问题，其中包括影响声调的各种条件、声速、声音的传播媒介和决定声强的因素等问题。谈到声音发生原理时，他指出“两气相轧”及“以形破气”引起气动而成声，以不同形式破气便有各种声音。声之产生在于破气、轧气时所引起的气的“微芒之间一动”，用现在的话说就是空气的振动。破气、逼气动作缓急（速度）与劲懦（力量）可决定声音大小。他还指出传播声音的介质是空气，又以炮声为例，指出单位时间内炮声所到达的距离为炮弹所及距离的10倍。关于声的传播方式，他认为就像以石击水所成的水波那样扩散，以波的形式在空气中传播。可见他已有了关于声波的初步理论概念。他的这些思想为此后声学理论发展指出了正确方向。当时，欧洲