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中国古代科学技术•第一节中国古代科学的门类和成就一、天（文）学二、数学三、医学•第二节中国古代技术（四大发明）的伟大成就•第三节中国古代科技的特点和近代落后的原因•科学是反映现实世界各种自然现象的本质的规律的知识体系，包括数学，物理，化学、天文、地理、生物学，农学、医学等学科。•技术一般被理解为关于物质工具（如机器、硬件或器皿等）、物质产品以及他们被用来达到实用目的的方式的知识，分为纺织、建筑、机械、冶金、车船、兵器、陶瓷、造纸、印刷等部门。•总之，我们在这里所说的科学技术是把人文社会科学排除在外的。•李约瑟在《中国古代科学技术史》：•我们必须记住，在早些时候，在中世纪时代，中国几乎在所有的科学技术领域，从制图学到化学炸药都遥遥领先于西方。从我们的文明开始到哥伦布时代，中国的科学技术常常为欧洲人所望尘莫及。中国古代的科学技术是足以令中国人感到骄傲和自豪的。第一节古代科学的主要门类和成就一、天（文）学（一）天象记录我国古代天象记录的特点是：记录准确丰富，而且从未间断。1.太阳黑子八大行星：水、金、地球、火、木、土、天王、海王冥王星“日黑居仄，大如弹丸”——《汉书·五行志》世界上最早的太阳黑子记录，比欧洲早800多年1.太阳黑子《汉书·五行志》中西汉成帝河平元年(公元前28年)三月的“日出黄，有黑气大如钱，居日中央”的太阳黑子记录。《汉书·五行志》记载汉元帝永光元年（公元前43年）“日黑居仄，大如弹丸”。欧洲人关于太阳黑子的记录最早的一次是公元807年，比中国记录晚800多年。•甲骨文“日”作•上古时代日中有乌的传说，都是对太阳黑子的形象描述。•据云南天文台1975年统计，从公元前43年到1638年的汉至明，仅在史籍中关于太阳黑子的记录就有106次。•太阳黑子的记录是当代研究太阳活动的在重要科学依据，它与新星、超新星一起是宇宙学研究的重要资料，这种记录的全面性、系统性是其他文化系统所缺乏的。现代天文学关于彗星的图片2.慧星鲁文公十四年（公元前613年）“秋七月，有星孛入于北斗”。——《春秋·文公十四年》这是世界上关于哈雷彗星的最早记录。彗星和哈雷慧星的记录分别比欧早1000多年和670多年2.慧星周昭王十九年（公元前1034年）是对慧星的最早记录，《竹书纪年》：“有星孛于紫微”。•从春秋到清末，中国记录彗星不下500次，记录哈雷彗星有31次。•公元7世纪，李淳风《晋书·天文志》总结彗星总是背向太阳这一规律，比欧洲1532年皮特尔·阿华安得发现早900年。•法国人巴尔代断言：彗星记载最好的，当推中国的记载。我国关于流星雨的记载，是世界上最早的相关记录。流星雨鲁庄公七年（公元前687年）夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。——《左传》3．新星、超新星•新星，是指光度突然增至原来的几万倍、几十万甚至几百万倍的爆发性变星。•超新星，是指爆发时光度突然增至原来的一千万倍以上的新星。•我国古代把新星和超新星称作客星。3.新星、超新星•公元前134年夏历六月，《汉书·天文志》：“客星见于房”，是中国文献最早记录的新星。•西方同年也记录了这颗星，但没有记录月份和方位，远不如中国记载简明、准确。因而19世纪法国比奥编《新星汇编》，就把中国的发现列为世界上的第一颗。•中国早在公元前14世纪的殷代甲骨文就有了新星的记载“七日新大星并火”，从那时到公元1700年的3000多年，中国共记录了新星90颗，其中超新星10颗。•古希腊、罗马、巴比伦却没有任何新星和超新星的记录，在中世纪欧洲编年史中也极为罕见。•中国这方面的丰富记录，是古代恒星观测上的一项伟大成就，对现代天文学也有重要的价值。4．中国对日月食的记载，也是世界上最早最丰富的。•中国对日月食的记载，也是世界上最早最丰富的。•《尚书·夏书》胤征篇记载公元前2137年，是世界上最早的日食记录。•现在我们发现，甲骨文中有5次日食记录，《春秋》书中有37次日食记录，其中最早的一次是公元前720年2月22日的日全食。比希腊的记录早了135年。这些资料是现代宇宙学研究的重要资料，这种记录的全面性、系统性是其他文化系统所缺乏的。•伏尔泰曾高度评价中国人：“全世界各民族中，惟有他们的史籍，持续不断地记录下日蚀和月球的交会，我们的天文科学家在验证他们的计算后，惊奇地发现，几乎所有记录都是真实可信的。”（二）天体测量•天体测量是天文学中最古老、最基本的一个分支，任务是确定天体的位置和天体到达某个位置的时间。通过这些为各种科学服务的一门学问。•我国古代在这方面成绩卓著。尤其是在测天仪、星表、星图、测定子午线长度等方面取得的巨大成就。1．测天仪器•不论是天体测量、天象记录或是历法制定，都离不开测天仪器。•浑天仪：是我国古代观测天体位置的仪器。浑天仪又叫浑仪，浑象。许多文献记载，我国远在五六千年以前葛天氏、皇帝、尧舜时代，就有了浑仪。原始的浑仪不断改进，东汉天文学家张衡所创制的浑象，后经宋人苏颂的发展，设计成水运仪象台，受到国际高度评价，认为它“很可能是后来欧洲中世纪天文钟的直接先祖。”•简仪：是我国古代观测天体坐标的仪器。现代天文台大型光学望远镜的一些装置就是由简仪的结构演化而来的。•我国元代郭守敬简化浑仪，于1276年制出简仪，在其后300多年里，不论是在设计思想还是在制造水平上，都遥领世界之先。郭守敬曾在1276年在全国范围内设立了26个观测站，进行过大规模天文测量。2.星表星表是把测量出的若干恒星的坐标汇编而成的表册。它是天文学上一种很重要的工具（1）二十八宿早在五六千年以前，中国先民就开始把天体黄道、赤道附近的恒星分为28个星区，每个星区各取一星为主，称为28宿。中国、印度、巴比伦、埃及、阿拉伯的古天文学中都有二十八宿，而形成最早的是中国。大约在春秋以后，中国二十八宿经中亚传入印度，再传入波斯、阿拉伯等地。（2）《石氏星经》•战国时期，天文学家石申著《天文》（后世尊称《石氏星经》、《甘石星经》）八卷，记录了121颗恒星的坐标位置。•这是世界上最古老的星表。石氏星表比希腊天文学家测编的西方最早的星表早200年。石申所用的赤道坐标系，欧洲1598年才在第谷所制浑仪中首次采用。3．星图的测绘•将分布在天空上的恒星，按照它们的球面视觉位置投影在平面上的图叫做星图。•秦汉以前我国就有了星图。•三国时陈卓绘制了一张有283组，1464颗星的全天星图。•宋代黄裳于1190年所作，由王致远于1247年所建的闻名世界的苏州石刻天文图,上刻1434颗恒星,是我国流传至今的最早,最完整的星图之一。欧洲在文艺复兴之前观测的恒星数仅为1022颗。4．子午线长度的确定•子午线：也称经线，和纬线一样是人类为度量方便而假设出来的辅助线，定义为地球表面连接南北两极的大圆线上的半圆弧。任两根经线的长度相等，相交于南北两极点。每一根经线都有其相对应的数值，称为经度。•子午线的长度是天文学、地理学上的一项极其重要的数据。测量子午线长度可以确知地球的大小。世界上通过实际测量而算出子午线长度的工作,始于我国唐代。•因编制历法的需要,唐朝和尚张遂（一行）于724年发起了规模宏大的实际测定子午线长度的活动。他发起在全国24个地方测量北极高度和夏冬二至、春秋二分的日影长度，并设计了一种叫“复矩图”的仪器，其工作之精细，规模之宏大，是“史无前例”的。这是世界上用科学方法进行的第一次子午线实测，这对后人从事天文大地测量提供了科学依据。•1276年，郭守敬更在“东至高丽、西至滇池，南逾朱崖，北尽铁勒”的广袤地域内设立了26个观测所，进行了一次空前规模的天文观测，其中测定黄赤交角和二十八宿距度的数据精确度，都代表了当时世界先进的水平。（三）历法我国古代天文学的最主要组成部分是历法。古历法的内容，包括年、月、日的安排，日、月食的预报和节气的调整等。据载，我国远在一万年前氏族公社期的“人皇氏”时期，就发明了用“十二天干”和“十二地支”搭配以记时的方法。这是人类历法的开端。殷周以后，历法不断改进，各项数值不断精确化。据统计，自春秋末年至天平天国，前后一共出现了102种历法。1．岁实的确定岁实既一年的天数，殷代开始使用四分历，每年的天数是365.25日，这是当时世界上最精密的数值。希腊的卡利巴斯历和中国的四分历相当，但比中国晚1000多年。南宋的杨忠辅的《统天历》将岁实。精确到365.2425天，是世界历法史上一项惊人的成就。元代的郭守敬集历法之大成，写成《授时历》中采用了这一数值，这个数值与现在所量实际时间只差26秒，与现在所用的公历——格里历（制定于1582年，晚了400多年）完全相同。均为世界上最精确的数据。2．置闰与节气•我国古代使用的阴阳历，以朔望月的长度为一个月的平均值。全年十二个月，这样就同回归年差11天左右，因此，必须置闰（设立闰月）。殷历确立了19年7闰的方法。•1回归年=365.24219879日≈365日5小时48分46秒。•西方直到公元前433年才由希腊天文学家默冬在奥林匹克竞技会上宣布，西方称“默冬章”，但现在越来越多的人认为，这可能是由东方传过去的。•后来，在南朝祖冲之创制的大明历中，对闰法作了改进，把19年7闰改为391年144闰，更符合天象实际了。•由于太阳位置的变化，地球上有气候的寒暖，于是古人创立了二十四节气。二十四节气的名称，估计在战国时期已经产生，这是中国古人的独创。中国古代天文学成就斐然的原因有哪些?中国古代天文学成就突出的原因：1.农业生产“授民以时”的需要。2.王朝统一天下“受命于天”的需要。二、数学•数学是一切科学技术发展的基础，素有“科学之王”的美誉。在世界古代数学中，古希腊欧几里德几何学尽人皆知，他著有《几何原本》，但对中国古代数学成就，人们却知之甚少。（一）记数和十进位制•中国古代数学对世界文化的贡献，首推十进位值制。•史载“黄帝为法，数有十等”。•《尚书》中每见“亿兆”、“兆民”（十万为亿，十亿为兆）之文。•从现已发现的商代陶文和甲骨文中，可以看到当时已能够用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万等13个数字能记10万以内的任何自然数。•至少四五千年前，中国就已采用了十进位制。这种计数法与现行的阿拉伯数字，除符号不同外，没有任何差异。•当时欧洲使用的是罗马累计法，ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ，不利于思维过程的表达，加减运算也非常困难，这种笨拙的方法在欧洲一直盛行到12世纪，不难想见其数学的落后。•巴比伦是六十进位，玛雅人是二十进位。印度到公元6世纪末才开始使用十进位，而且很可能是受到中国的影响。•李约瑟所说：“西方后来所习见的‘印度数字’的背后，位值制早已在中国存在两千年了。”•他高度评价“如果没有这种十进位制，就不可能出现我们现代这个统一化的世界了。”（二）《九章算术》与魏晋南北朝算学在计算数学方面，中国大约在商、周时代已有了四则运算。到春秋战国时代，整数和分数的四则运算已相当完备。•1．九九歌•出现于春秋时期的正整数乘法口诀“九九歌”堪称是最先进的十进位制记数法。汉代的象牙算筹2．算筹算筹记数摆法（元代）算盘•“筹”是一种粗细、长短一样的小竹棍，也有用木头或骨头制成的。通过算筹的摆列进行四则运算及开方运算，筹在运算时有诸多不便，于是在宋元时期，珠算代替了筹算。珠算出现于我国宋代。3．《九章算术》•中国古代数学一向以擅长计算著称于世，并逐步形成了独具特色的数学体系。•《九章算术》约成书于1世纪中叶。该书采用应用题集形式写成，共九章，收集了实际生产和生活中的数学问题246个，并给出答案，是古代计算方法的总结，对世界数字的发展有很大影响。•《九章算术》著者不详，相传西汉初张苍、耿寿昌等人曾对他进行增订删补，其后又经人补订。•①方田：田亩面积计算法。•②粟米：粮食交易换算法。•③衰分：分配岁收时按比例分配计算法。•④少广：从已知田亩面积计算周长、边长等方法，其中提出了开平方和开立方的方法。•⑤商功：工程技术中各种体积的计算方法。•⑥均输：求粮食运输均匀负担的计算方法。•⑦盈不足：财务盈亏计算法，讲述了二元一次联立方程的解法。•⑧方程：叙述三元一次方程和四元一次方程的解法。•⑨勾股：提出勾股定理，用以解决