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第四章中國科技發展史4-1前言整個發展歷程，16世紀以前的中國科學技術一直處於世界領先地位。傳統科學思想和科學技術的突出成就正是中國古代的科技先驅辛勤耕耘、善於觀察、長於思索、勇於探究，注重整合、聯繫實際的產物，閃耀著我們中華民族智慧的光輝，對世界文明作出了巨大的貢獻。中國古代科學技術的發展，特別是科學思想的發展，既有連續性，又顯示出階段性高潮的特點。中國古代社會從傳說時代(五帝)、夏、商、周、春秋戰國直至清末，凡4000年，一直綿延不斷。4-2世界著名科學史家李約瑟曾把中國古代各個時期的重要科技成就作為縱線，世紀年代作為橫線，製作了一幅科技發展的示意圖，它清楚地表明：無論是以前4000年，還是近500年來，中國科學技術「事實上一點沒有退步」；而是「一直在穩緩地前進」。春秋戰國時期可以說是中國古代科學技術的全面奠基時期，也是第一次大發展時代，由於各國主權伸張將人力資源從貴族豪門解放出來，新的時代社會生產力優於之前的社會生產力，其成就不僅趕上而且超過了早期科學技術最發達的古希臘。4-34.1農業的發展春秋末期出現了塊煉鐵滲碳鋼，戰國時期又出現了白口鐵處理技術，這些冶鐵技術的發明，是一個突出的標誌，正是它大大促進了農業和手工業的發展。在農業方面形成了以精耕細作為主要內容的中國傳統農業，戰國末年寫成的「呂氏春秋」，其中的「上農」、「任地」、「辯土」、「審時」等篇稱得上是這種農業科技的論文開端。以都江堰、鄭國渠兩個大型灌溉工程的興建為標誌，展現出為農服務水利工程設施的空前發展。4-4中國農業發展代表人物—陶弘景陶弘景(公元452-536)南朝丹陽句容人。他很愛讀書，「南史」曾說他幼年時就常「以荻為筆，灰中學書」，並且具有「一事不知，以為深恥」的鑽研精神。十歲時，讀了葛洪的「神仙傳」，對他這位同鄉前輩傾倒不已，也奠定了他以後博學多才的一生。他在科學上的成就是多方面的，無論天文、曆法、山川、地理、醫術本草、冶金煉丹都十分精通。譬如他製造能夠演示天象的天文儀器「渾天象」。此儀器「高三尺許，地居中央，天轉而地不動，以機動之，悉與天相會。」可見得多麼精巧逼真，並曾推算過曆法。4-5陶景弘還是記述中國古代灌鋼冶鍊方法的第一個人。他說：「鋼鐵是雜煉生鍒作刀鎌者」。這裡的「生」是指「生鐵」，「鍒」則是指「熟鐵」，「雜煉生鍒」是把生鐵和熟鐵混雜起來冶鍊。生鐵含碳量高而熔點低，因此先把生鐵熔化，然後灌入熟鐵內，同熟鐵發生強烈的氧化作用，除去渣滓，並且滲入碳分，這樣就得到了品質比較好的鋼。這種冶鍊的方法叫「灌鋼」冶煉法，是中國早期煉鋼技術上的一個突破。4-64.2建築的發展中國建築主要是指公元1911年以前建造的中國古代建築，也包括晚近建造的具有中國傳統風格的建築。一般來說，中國建築包括官式建築與民間建築兩大類。官式建築：在明清時代又分「大式」與「小式」兩種。大式建築包括歷代皇家宮苑、陵寢，以及敕建的佛寺、道觀、壇廟中有斗栱的建築；小式建築則沒有斗栱，一般用於園林中，或較次要的建築中。民間建築：除了散落在各地的風格迥異的民居建築，如士紳商賈的宅院、祠堂、會館之外，也包括一些地方性廟宇。此外，還有一些不能簡單歸類的建築物，如歷代建造的佛塔、橋梁、城台、城市中心的鼓樓、鐘樓、市樓等，也都屬於中國建築的範疇。4-7中國建築的代表人物—李誡李誡(公元1035-1110)為北宋河南鄭州管城人，他是北宋晚期傑出的建築工程師。他的父親在王安石變法的時後，是一個積極推行青苗法、市易法、均輸法等新法的得力官員，後來做到龍圖閣直學士。李誡最初做過曹州濟陰縣的縣尉，公元1092年（宋哲宗元佑七年），他被調到開封將作監任職，將作監就是古代負責營造建築方面的機構，相當於現在的建設局營建課。李誡是一個學問淵博、多才多藝的人。他擅長書法和繪畫，且喜愛著書。生平著作有「續山海經」十卷、「續同姓名錄」二卷、「琵琶錄」三卷、「馬經」三卷、「六博經」三卷、「古篆說文」十卷、可惜都失傳了。唯一流傳下來的著作是「營造法式」。4-8「營造法式」「營造法式」共為三十四卷，其中主要內容可分為四部分：(1)關於建築方面一般名詞的解釋，以及對於營建的某些規定和數據的說明都很詳細；(2)關於建築的標準做法；(3)關於人工、材料定額；(4)關於各種工程的圖樣都非常細緻，其中更設計有細膩而豐富的門窗圖案和彩畫畫稿，反應了當時的社會風尚和工藝發展的程度。4-9「營造法式」不但在我們中國，就是在世界上，也是一部重要的建築學著作。它的價值，不僅總結了幾千年來中國先民在建築工程技術方面的偉大成就，而且有力地證明了變法革新運動對科學、技術和文化事業所引發的刺激作用和促進作用。公元1920年，江蘇省圖書館曾重刊「營造法式」一書，大量地流傳到歐美和日本各國，在國際上引起普遍的重視，進一步說明了這一部著作的重要意義以及它在科技史上的價值。4-104.3醫學的發展中醫及中藥學吸收了周易、道家、儒家等的哲學思想，特別是元氣論、陰陽學說、五行學說；再以陰陽五行說為主導，包含八綱辯證、六經分證、經絡腑臟、治則治法、藥方配伍、預防及癒後等在內的一系列理論成果，並把它們轉化為醫學倫理，以此為基礎來闡述和理解人的生理、病理現象和規律。中醫學以元氣論為基本，強調整體的分化性及由此決定的不可分解性。4-114.3.1華陀與麻沸散華陀(公元145-208)，字元化，東漢末年豫州沛國譙縣(今安徽亳縣)人。華陀精於養性之術，少年時立志行醫，以救世人。華陀行醫並無師傳，精研黃帝內經、黃帝八十一難經、神農本草經等醫學典籍，以及望、聞、問、切四診原則和導引、針灸、藥物等診治手段的運用。無論內、外、婦、小兒各科的疾病，只見他用藥不過數種，針灸不過數處，多隨手而癒。華陀特別擅長外科手術，他發明的「麻沸散」，更開創了世界麻醉藥物的先例。歐美全身麻醉外科手術的記錄最早始於十八世紀初，比華陀晚了一千六百餘年。4-12華陀兼通內、外、婦、兒、五官、針灸各科，尤以外科和針灸著稱，其在外科方面的成就是驚人的，後世更尊奉他為「外科鼻祖」，特別是他發明「麻沸散」，開了全身麻醉的先例，可說是世界上最早使用麻醉術做腹腔手術的人，據「後漢書華陀傳」記載：「若疾發結於內，針藥所不能及者，乃令先以酒服麻沸散，既醉無所覺，因刳破腹背，抽割積聚。若在腸胃，則斷截湔洗，除去疾穢，既而縫合，傅以神膏，四五日創癒，一月之間皆平復。」4-13華陀之死曹操患有頭風病，就將華陀召來身邊，擔任私人醫生，每次曹操頭風病發作，都是靠華陀施針醫治，所以華陀治療曹操是用針灸，並非用外科手術。不久，華陀藉口妻子生病而要求回鄉。華陀回鄉後逾假不歸。華陀被抓後，荀彧認為華陀醫術高明，救活世人無數為由，向曹操求情。但是曹操卻認為世上比華陀醫術高明的醫生多的是，沒必要為了他而破壞法律，因此執意處斬華陀。華陀臨死前，將紀錄畢生所學的醫書送給獄卒，但獄卒害怕受到牽累而不敢收，因此華陀也不勉強獄卒，就自行將醫書燒毀，華陀絕技因而失傳。建安十三年，曹操愛子曹沖重病而死，曹操悔恨當初殺死華陀，害得曹沖無藥可救。4-144.3.2李時珍與本草綱目李時珍(公元1518-1593)，字東璧，號瀕湖，湖北蘄（今湖北省蘄春縣）人。他家世代業醫，祖父是「鈴醫」。父親名聞，號月池，是當地名醫。那時，民間醫生地位很低。李家常受官紳的欺侮。因此，父親決定讓二兒子李時珍讀書應考，以便一朝功成，出人頭地。李時珍自小體弱多病，然而性格剛直純真，對那些空洞乏味的八股文，怎麼也學不進去。自十四歲中了秀才後，九年中三次到武昌考舉人都落第了。於是，他放棄了科舉作官的打算，專心學醫。經十餘年的刻苦鑽研，李時珍三十多歲時便成為當地很有名望的醫生。據說當時常隨父親在當地的玄炒觀內為病人診治。4-15李時珍任職於太醫院時，非常積極地從事藥物研究工作，經常出入於太醫院的藥房及御藥庫，認真仔細地比較、鑒別全國各地的藥村，搜集了大量的資料，同時他還有機會飽覽了王府和皇家珍藏的豐富典籍，與此同時他也可能從宮廷中獲得了當時有關民間的大量本草相關信息，並看到了許多平時難以見到的藥物標本，使他大大開闊了眼界，豐富了知識領域。4-16「本草綱目」「本草綱目」乃是一部集十六世紀以前，中國本草學大成的著作。作者是明朝的李時珍。李時珍用了大約27年的時間才編寫完成《本草綱目》，經過了三次改寫，於1578年（萬曆六年）才完成撰寫，1596年（萬曆二十三年）在南京正式刊行。在這個過程中，李時珍參考了800多種書籍，多次去各地進行實地考察，採集樣本，耗費了他非常大的心血。4-174.4數學的發展「九章算術」以及「周髀算經」的成書顯示出以算盤為計算工具的獨特數學體系的形成，形數結合，數學算術化是其特徵。今天，由於計算機的出現，算術化傾向於現代數學中的作用已日漸顯著，中國古代算術的思想與方法和現代計算機科學與技術正相融合，為此它將重新煥發青春，以嶄新的面貌重現，在數學發展中扮演重要角色是可以預期的。4-18中國數學之代表人物—祖沖之祖沖之的原籍是范陽郡遒縣(今河北省淶源縣)，其祖先因戰亂遷居江南。公元429年(劉宋元嘉六年)，祖沖之誕生於南朝宋代一個封建士大夫的家中。祖沖之的祖父祖昌曾任大匠卿官職。大匠卿是朝廷裏負責建築的官員。另據「隋書」的記載，祖家世代掌管天文、曆法司職，對天文曆法很有研究。在這樣的家庭氣氛薰陶下，祖沖之自小時候起，便對各種科學技術，特別是對天文、曆法、數學發生了濃厚的興趣。祖沖之在青年時代，就有博學多聞的名氣，並且被朝廷徵召到當時的學術研究機關(華林學省)從事研究工作。4-19制定「大明曆」祖沖之把中國古代的天文學和數學，推進到一個新的成就。在天文學的領域中，祖沖之經過長年累月、艱苦辛勤的觀測與推算，發現當時所頒行的「元嘉曆」錯誤很多，不精密，也就是說，該曆法與實際天象之間的誤差很大，例如，日、月所在的位置與實際天象差了3度；冬至和夏至那天的日影，都推前了一天；所推算的金、木、水、火、土等五大行星的出沒時間，有的竟和實際的相差了40天之多。祖沖之在33歲時，也就是公元462年(劉宋大明六年)，修正了當時曆法的錯誤，制定了一部新的曆法「大明曆」。4-20圓周率祖沖之在數學方面也有卓越貢獻，特別是圓周率的計算。他算出圓周率值在3.1415926與3.1415927之間。祖沖之所求出的圓周率數值，遠遠走在當時世界的前列。直到1000年之後，即15世紀阿拉伯的阿爾卡西和16世紀法國的維葉特，才超越了他的成果。4-214.5天文學及曆法的發展中國曆法確立了後代的曆法體系、規範和基本內容的原始框架，而以張衡為代表，對天文儀器的研製、對天象的觀察與記錄以及論天三家為代表的宇宙論，則形成了中國古代天文的固有傳統。「漢書．地理志」的出現，開拓了沿革地理研究的新領域。「神農本草經」是中國秦漢以來藥物知識的總結，它為後世本草學奠定了基礎。「傷寒雜病論」不僅確立了辯證論治的醫療原則，而且大為充實了中醫藥體系的內容，更加切合醫療的實際應用。4-224.5.1蘇頌與天文計時鐘蘇頌是北宋的天文官員，專門研究天文科學，為朝廷察看星象，觀測氣候，修訂曆法，紀錄水旱災情等。他以一生的心血，設計了一座「天文計時鐘」，邀請了當時最負盛名的機械專家韓公廉，從公元1088到1090年，將近三年的時間，完成了「天文計時鐘」的建造。這座巨鐘既可報時，又可觀測氣象，為一項天下無雙的大發明，轟動了朝野。這座偉大的建築有三樣東西，一是「渾天儀」，可以觀察地球、太陽、月亮在天體中的位置和運轉的狀況；二是「天球儀」，可以觀察天文星體的位置和活動狀況；三是「計時儀」，可以計算時間和報告時刻。蘇頌以他自己的心得，把新儀器的各部門分別取了名稱，著了一本「新儀像法要」。因此，他的各項研究結果得以傳諸後世。4-23天文計時鐘「渾天儀」、「天球儀」及「計時儀」等三種儀器，由一個大車輪作為動力的框軸，利用水平來推動整座結構的機械設置，使其永遠運轉不息。「渾天儀」和「天球儀」都由「計時鐘」來帶動。而渾天儀上的望筒，永遠指向太陽，可以藉此校正計時鐘的準確度。三項儀器相互