第一章古代科学技术的产生和发展

1第一章：古代科学技术的产生和发展第一节原始时代的科学技术创造科学技术是近代以来人类文明的支柱和发动机。尤其是现代，科学技术不仅已成为庞大而复杂的社会系统，而且实际上左右着整个人类文明当今的状况和未来的发展。但是，当回过头来考察科学技术的起源时，我们却不得不面对一个令人惊讶的事实：从早期人类的活动中，很难找到直接证据表明哪些是科学、技术及其方法的独立发展；相应的问题自然就是：人类究竟是怎样走上科学的道路的？事实上，人类活动的分化及分工，同整个人类历史相比，是很晚才发生的事情；分化出依稀可辨的技术活动获科学活动则更晚，只有几千年的历史，而科学技术本身的相对独立发展，仅仅是最近几百年的成果，至于科学技术成为职业化的社会系统，则迄今不过100多年。但是，要真正追溯现代科学技术的起源，我们却不得不一直回溯到早期的人类活动，从中找出能够贯穿至今的历史脉络。按照这样的思路，就不难看到在早期先民那里科学与其他认知形式浑然不分、技术与其他实践活动难以沥青的情况。所以，从某种意义上说，科学技术与人类文明同根同源，并且有着同样长的历史。1.1人类文明的开端人类的演化通史，按公认的看法，是从南方古猿开始的，历经能人、直立人、智人等若干阶段，才开始现代人类的历史发展。其间虽仍有演化缺环有待补失，也鲜有考古实物可资佐证，看可以肯定的是：完成从猿到人转化的关键步骤和显著标志，就是从利用现成工具发展2到制造工具、从利用天然火过渡到发明人工火、从本能的群体活动演变到有组织的社会活动，从而由单纯适应自然界的动物性活动，转变成有目的征服、改造和利用自然环境的劳动。一、制造工具工具是人类肢体的演唱。原始工具的发明不仅是人类早期的一项重大的技术发明，而且标志着人类主观意志初步形成并在自然物上打上的最初印记，从而也是心智起源和认识自然活动的发端。可以说，技术、科学，乃至科学技术迄今的发展，从本原上就是从有意识的创造工具到高智慧的创造人化自然的演化史。所以只要讲科学技术的由来，就必须先讲工具。作为人类祖先的猿人，本初时曾与某些其他动物类似，它们能够随意支配的“工具”就是其自身的肢体，特别是前肢。当然，人类的初民也并不完全是赤手空拳去应付环境，从中获取必需的生活资料的。在能人开始直立行走并过渡到直立人的过程中，使前肢特别是“手”得到了解放，从而为使用工具创造了可能。考古实物表明，猿人最先使用过的工具，是天然的石块和木棒。不过．惟此还不能算作人类历史的起点根据社会生物学的观察，像黑猩猩这样的社会性动物也会利用自己的肢体或者体者是使用天然工具。所以，无论是肢体还是天然工具，都只有作为人人造工具发展的源头才具有“工具”的意义。人类文明的发端，是以“手”的功能的复杂化和制造工具为转折点的，而这两个方面又是在发展中相互促进的。在使用天然工具的过3程中，“手”的一个重要的进化是能够实现拇指与其他四指（尤其是食指）的对握。人类学研究表明，这是从动物前肢到人手转变的关键性标志。手的功能的复杂化促进了脑的发展，能人和直立人由以动物心理为主逐步向人类意识的过渡便说明了这一点。人手的重要意义绝不仅仅在于它是具有多种功能的肢体，而且更在于它是主观意识的最直接、最现实的工具。这使它不可避免的成为制造工具的“工作母机”。由此，工具的制造、人类文明的肇始，便是历史的必然。人类初期制造的工具以石器为代表（当然可能还有木制工具和骨制工具，但由于他们很难经久，所以考古上鲜有发现）。在历史学和考古学上，石制工具的发展分为旧石器时代和新石器时代，目前学术界越来越倾向于认为还有一个介于两者之间的“中石器”时代。旧石器时代以打造石制工具为主要特色，开始于约260多万年前。以考古实物为据，这个时代又分为早、中、晚三个时期。旧石器时代早期的石制工具几乎都是一头略厚、另一头有较锋利刃口的手斧。目前已确认为最早的人造工具，是1968年在东非特卡纳湖东部库彼弗拉发现的几件用砾石打制的石器，其形状很不规则，加工十分粗糙，显然是可用作石斧的天然石块的翻版。据推断，打造的方法很可能是先选取合适的石坯，经过简单的敲击，打出可用的刃口后便直接当作工具。能人或直立人就是用这样的手斧“斩木为兵”，猎食小动物，采集植物或挖掘块根。虽然猿人可将手斧用作“万能的劳动工具”，满足自身一定的生存需求，但为了适应恶劣的自然环境、抵御野兽或猛禽的捕食，它们还必须以一定规模进行群体活动。群内及群间交流4各种信息的需要，使猿人的发声器官越来越复杂，能够发出各种代表不同意义的声音，从而产生了最初的语言。劳动和语言的发展进一步促进了脑的进化和意识的形成，人类的祖先终于开始了社会性的演化。其典型的遗迹有阿布维利文化、阿舍利文化、克拉克文化，以及北京周口店的猿人遗址等。在旧石器时代中期，打制时期的方法虽然几乎没有什么质的变化，但是在加工方面精细了许多。从出土的石制工具看，其形状相对来说较为规整，因而可以分辨出不同的类型来，如砍砸器、尖状器、刮削器等，分别用于特定的工作。工具的类型化意味着加工上的标准化，只有经过悉心模仿和精心打制，才有可能保持每类工具在外形和功能上的一致性。这说明制造工具的经验与技能已经通过某种传授方式成为一种习得行为，从中得到了积累性的发展。另一方面，工具的分化表明了早期智人（古人)劳动的分化，也就是改造自然以利生存的手段或方式日益多样化，适应自然的能力有所提高。相应地，人类的演化不仅在种质上开始从“古人”(早期智人)向“新人”(晚期智人)进化，而且在种群上不断扩展，逐步形成以血缘为纽带的家族公社，其代表性的文化包括欧洲的穆斯特文化和我国的丁村文化。到了旧石器时代晚期，石器的打制方法和加工方法都有明显的进步，其特点是多次打制和分类加工：首先通过简单的敲击由较大的石核打出一个石台，然后用碰砧法、直接打击法或间接打击法从石台上打下一个个厚度适宜的石片，最后再用石片加工成所需要的各种工具。此外，从工具制造方法可以推断，当时的人们已经对自然物有了比较明确的认5识，例如，对石材的识别和选择，为制作特定的工具而采取适宜的打制方法，等等。从工具的类别推断，当时的人类生活应该以采集食物为主，当属向母系氏族公社过渡的时期。现已发现的著名遗存有欧洲的奥瑞纳文化、梭鲁特文化、马德林文化，以及我国的山顶洞文化等。中石器时代以复合工具为基本特色，其中最具代表性的有石斧、投矛枪和弓箭。考古发现，有些“手斧”的尺寸似乎不适于握在掌中使用，有的还在腰部作了凹进处理，由此可断定它们是加装了手柄来使用的。石斧这种复合工具的出现，决不仅仅是手斧和木棒这两件工具的简单加和。实际上，石斧已经是一个简单的机械，它不仅延长了手的作用范围，而且增加了体力施加于对象的力矩，因此，这无疑是当时的一项重大的发明，并且为以后各种复合工具的发明开辟了道路。矛是另一种重要的复合工具，它进一步延长了人类的肢体，扩大了体力的作用范围，使得狩猎变得更加有效，尤其是使渔猎成为可能（鱼叉）。欧洲的马德林文化遗址还出土了用来投掷矛的简单机械，估计可使投矛的射程加倍。至于弓箭，则不仅已经是非常复杂的机械，其制造及使用都要求具有相当深入的知识和十分娴熟的技能，而且，在此后大部分历史时期以内，弓箭一直是人类能力所及范围的极限。从石斧、投矛枪和弓箭的广泛使用推断，狩猎在人们的生活中日益占据重要地位。野生动物的驯化和家养大致也是从这个时期开始的，最初被驯化的动物是狗和羊。这就促使“新人”（晚期智人）由游荡式的迁徙转变为比较稳定的定居生活，相应地，母系氏族体制开始进入繁荣时期。法国的阿齐尔文化和塔登努阿文化、我国陕西的沙苑文化6是中石器文化的典型代表。新石器时代大约开始于一万年前，其特色是磨制的各种工具大量涌现，其中的一些石器还有规整的钻孔。据考证，其制作的过程是：首先的方法是通过打制形成工具的毛坯，再在砺石上加水（或沙）进行磨光。至于钻孔的方法，现在还不能确定其步骤，但可以推测应该是采用某种复合工具加工完成的。由于有了研磨和钻孔技术，不仅可以使制作出来的石制工具的器型更加精致，而且可以使作为工作面的刃口更加锋利或尖锐，这就大大提高了工具的效率。此外，此外，这一时期骨针的出现，表明人们已经可以将兽皮连缀成衣，从而增强了抵御严冬恶劣环境的能力，扩大了人类的活动范围。新的工艺带来历史学家所谓的“新石器革命”，使石器的种类有了极大的扩展，除石斧、石刀、石矛、石簇等传统工具外，还新出现了石镰、石铲、石锄、石犁、石臼、石杵等等。这些显然是用于植物耕作的工具的出现，表明人类行将开始第一次重大的社会劳动分工，即继狩猎及动物驯养开创原始畜牧业之后，又开始了从采集植物到“刀耕火种”的原始农业印历史性飞跃。这表明，以采集食物为主要经济特色的母系社会体制应当由此趋于衰落，并开始向父系氏族社会和阶级社会过渡。由此孕育着从蒙昧到文明的划时代转变。二、火的使用完成从猿到人转化的另一个标志性的关键步骤是获得使用，这是人类诞生过程中所征服和利用的第一种自然力。或是人类祖先经常遭遇的一种自然现象。雷电、火山、陨石、自7燃等，都会引发大火。可以推断，猿人起初必定与其他动物一样，对火这种自然现象充满恐惧而尽量逃避。猿人队获得态度的变化，很可能是由于通过长时间的观察，逐步发现了获得一些有利的方面。如：绝大多数猎物都惧怕火；被火烧过的动物、植物果实或块根是味道更佳的食物；或可以带来温暖和光明，等等。考古证据表明，人类对火的利用从旧石器时代就已经开始了。虽然目前还不能确定最初用火的年代，但也可以大致划分出三个不同的时期。首先是偶然地利用天然火的时期。主要是在大火过后采集烧烤过的食物，以及应时地引天然火去攻击天敌或围猎各种野兽。虽然猿人这种直接利用天然火的活动无疑是被动的，也许还算不上是本来意义上的“利用自然力”，但是，从怕火到设法利用火，是一个十分重要的进步，也是猿人走出自然界的重要一步。几乎可以肯定，火的利用是大规模狩猎活动的起因。它的重要后果之一是导致猿人食物结构上的变化，从而使猿人的体质和生理上发生一系列相应的变化。考古发现，距今约300万年前的东非猿人已经有了用火的痕迹，但却没有保存火种的证据。据推测，这个时期大约经历了约200万年。其次是有意识地人工保存天然火种的时期。天然火并不是随时都有的．而猿人对火的需要却越来越变得是经常性的。止是这种生存的需要，使猿人逐步掌握了延续火的燃烧和保存火种的方法、在活动于约180万年前中国云南元谋人的遗址中，就发现有许多炭灰的痕迹，表明他们已经能够延续地使用火、而距今约五六十万年前的北京猿人则肯定能够保存火种，在他们居住过的山洞中，就有最厚达好几米的8灰烬-据推测，当时很可能是由猿人群体内部的专门成员分工负责保持火种的燃烧。目前已经公认．“北京人”是有效的使用天然火的代表。无论如何，人工保存火种的意义在于，它使火这种盲目的自然力都变成了可以驯服的力量，成为人类生活不可缺少的伴侣和手段。最后是能动地人工取火的时期。由于天然火的非经常性、保存的火种又会由于意外因素而熄火，猿人大概正是由此产生了人工取火的迫切愿望；另——方面，在制作石器时石块的撞击会产生火星，可能又给猿人以启迪(人工取火与制造工具肯定是相辅相成的)。于是生活在旧石器时代的古人（早期智人）终于发明了人工取火的方法，而中国古代则有燧人氏“钻木取火”的传说。根据人类学对现代原始部落的考察，燧石取火和钻木取火的方法仍然被采用，证明这两种方法至少是可行的。人工取火方法的发明，使人类对火的控制和使用获得了完全的自由。这是人类征服和能动地使用火这种自然力的最终标志。火的使用和取火方法的发明，对人类的诞生和演化具有多方面的重要意义。火可以烧裂巨石，为制造石制工具及其他器皿提供了更为合用的石材；或可以帮助人们调整箭杆、手柄及木矛的曲直，或经过火烤使木矛的矛锋变得坚硬，从而得到更得心应手的工具；火是狩猎的有效武器，可以驱赶大型猎物，使之落入陷阱；或能够提供有利于消化和吸收的熟食，有助于提高人的身体素质，特别是脑的发育；或能吓退凶猛的野兽和其他各种天敌，有效地保护人类的栖息地；火能够祛除山洞中的潮湿，或烘干地穴，改善人们的居住环境；火有驱9寒保暖的功效，可以帮助人类度过寒