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全校公选课走进中国科技史殿堂第五讲2019年4月全校公选课古代科技体系的充实和提高三国两晋南北朝时期关于三国两晋南北朝魏晋南北朝（220年—589年），全称三国两晋南北朝，是中国历史上的一段基本分裂的时期。这个时期由220年曹丕强迫东汉汉献帝禅让，建立曹魏开始，到589年隋朝灭南朝陈而重新统一结束，共400年。这一时期可分为三国时期、西晋时期(与东晋合称晋朝)、东晋与十六国时期、南北朝时期。另外，位于江南，全部建都在建康(孙吴时为建业，即今天的南京)的孙吴、东晋、南朝的宋、齐、梁、陈等六个国家又统称为六朝。一、概说二、贾思勰和《齐民要术》三、天文学、数学和医学四、炼丹术和化学五、马钧和机械制造技术主要内容关于三国两晋南北朝189年汉灵帝死后，东汉长期混乱，诞生了曹魏、蜀汉、孙吴三国。到后期曹魏逐渐被司马氏取代，265年被西晋取代。263年蜀汉于魏灭蜀之战亡于魏，280年吴于晋灭吴之战亡于晋，三国最后由晋朝统一。西晋皇朝短暂的统一，于八王之乱与五胡乱华后分裂瓦解，政局再度混乱。在304年因为成汉与刘渊的立国，使北方进入五胡十六国时期。316年西晋亡于匈奴的刘曜后，司马睿南迁建立东晋，南北再度分立。东晋最后于420年被刘裕篡夺，建立南朝宋，南朝开始，中国进入南北朝时期。然而北朝直到439年北魏统一北方后才开始，正式与南朝宋形成南北两朝对峙。关于三国两晋南北朝南朝历经宋、齐、梁、陈等四个朝代。初期经济与军事强盛，但由于战略运用错误，加上北朝军事强盛，以及皇室与宗室内斗淫乱，使国力由盛变衰。南朝梁国力尚可，但在侯景之乱后分裂成西梁与南朝陈，南朝陈只能依长江抵御北朝。北朝历经北魏、东魏、西魏、北齐与北周。北魏统一北方屡次击败南朝，意图南并。但被北方柔然牵制，直到柔然被突厥取代后才有余力对付南朝。北魏经汉化运动后经济持续发展，但造成六镇鲜卑贵族与洛阳鲜卑贵族的文化冲突，后期政治混乱发生六镇起义，分裂成高欢拥护的东魏与宇文泰拥护的西魏，并之后分别自立为北齐与北周。北周主张胡汉融合，于577年攻灭北齐，统一北方。578年，武帝死后，政权逐渐掌握在杨坚手上。581年杨坚篡北周，建立隋朝，并于589年灭南朝陈，统一中国，长达四百年的魏晋南北朝时期结束，隋朝时期开始。魏晋南北朝流程图魏晋南北朝时期的科技背景东汉末年的黄巾起义开启了一个战乱的年代，在三百多年间，汉族和北方少数民族的各种势力在中国的土地上展开混战。军阀之间的混战造成了经济与人口的重大损失。与此同时，国土的分裂状态也给中国带来了又一次思想的多元化。而入侵的北方胡族也将一些北亚、中亚乃至更远地区的科技与文明引入中国。南方的汉人政权在光伏中原受挫的情况下，也更加注重海上通道的开辟，一些主要来自印度的新知识由此被输送进来。概说三国两晋南北朝时期三国两晋南北朝时期出现了一批在中国科学技术史上占有重要地位的科学家。贾思勰的《齐民要术》标志着农学体系的成熟。刘徽、祖冲之等人在数学和天文学方面的成就发展并充实了数学、天文学体系。王叔和的《脉经》、皇甫谧的《针灸甲乙经》、陶弘景的《神农本草经集注》等，从各个不同的侧面充实和丰富了中医药学体系。裴秀提出的制图六体，创立了中国古代地图学的基本理论。制瓷、冶炼、纺织等技方面的突破，提高了传统的工艺技术水平；还有马钧、葛洪等人分别在机械、炼丹等方面的造诣都很高。贾思勰和齐民要术魏晋南北朝时期战乱频繁，在战乱的间隙，一些地区也出现过短暂的和平，生产得到恢复。在这种情况下，对前代农学知识的发掘、整理和推广变得尤为迫切。中国农学史上的里程碑式著作《齐民要术》正是在这种背景下应运而生。贾思勰贾思勰，山东益都人，生活在5世纪末—6世纪中叶，曾任北魏高阳太守。贾思勰出生在一个世代务农的书香门第，其祖上就很喜欢读书、学习，尤其重视农业生产技术知识的学习和研究。贾思勰成年以后，他开始走上仕途，曾经做过高阳郡（今山东临淄）太守等官职，并因此到过山东、河北、河南等许多地方。贾思勰生活的年代，社会动荡、战乱频仍，正值北魏由经济繁荣、社会安定走向经济衰落、政治腐败的时期，故而他深感恢复国民经济、保障人民生活对巩固政权实为必要。因此，他十分注重对农业生产技术和经验的总结。贾思勰每到一地，他都非常重视农业生产，认真考察和研究当地的农业生产技术，向一些具有丰富经验的老农请教，获得了不少农业方面的生产知识。贾思勰自高阳太守卸任后，贾思勰就开始致力于农学研究，足迹遍至今河南、山西、河北、山东等地。考察归来后，与普通老百姓一样，居家亲自参加农业和畜牧业劳动，积累了丰富的社会实践经验。大约在北魏永熙二年（533年），到东魏武定二年（554年）期间，他将自己积累的许多古书上的农业技术资料、询问老农获得的丰富经验（包括农谚）、以及他自己亲身的农业实践，加以分析、整理、总结，写成农业科学技术巨作《齐民要术》一书。《齐民要术》《齐民要术》全书共九十二篇，分成十卷，正文大约七万字，注释四万多字，共十一万多字；此外，书前还有《自序》和《杂说》各一篇。引用前人著作有一百五十多种，记载的农谚有三十多条。《齐民要术》对当时北方的作物栽培、耕作技术和农具、畜牧兽医、食品加工等各个方面的经验、技术都进行了详细而完备的描述，在农学方面具有重大意义。全书介绍了农作物、蔬菜和果树的栽培方法，各种经济林木的生产，野生植物的利用，家畜、家禽、鱼、蚕的饲养和疾病的防治，以及农、副、畜产品的加工，酿造和食品加工，以至文具、日用品的生产等等都作了比较详细的论述。NoImage《齐民要术》在农学上的主要贡献《齐民要术》对北方抗旱保墒问题进行了深入的探讨。贾思勰对关于精耕细作、深耕细耙、中耕除草等成功的经验进行了比较完整的总结和提高，从理论上说明了这些技术措施的重要意义。又如，贾思勰总结了前人恢复提高土壤肥力的办法，豆类作物在恢复和提高土壤肥力上的重要作用，把它作为绿肥作物纳入轮作周期，《耕田第一》书中分析说明了轮作的好处，对绿肥作物的栽培和轮作套种作出科学总结，是世界上最早的。在播种时间上，贾思勰引用农谚：“以时及泽，为上策之。”说明要以季节、气候和墒情作为根据。在《种谷第三》一书中明确地提出了必须因地、因时、因作物制宜从事农业生产的原则。《齐民要术》在农学上的主要贡献《齐民要术》非常重视选育良种对于提高农畜产品的产量和质量的重要作用。书中仅谷种就搜集了八十多个品种，并且按成熟期、植株高度、产量质量、抗逆性等特性作了比较科学的分类。还叙述了播种前怎样进行选种、晒种、浸种和用药物或者肥料拌种等种子处理方法，其中不少措施非常巧妙、合理，直到今天还普遍应用于农业生产。《齐民要术》在农学上的地位《齐民要术》是一部有很高科学价值的“农业百科全书”，它内容极其丰富，反映了当时我国北方农业生产技术的水平，其中有许多技术直到现在还在应用，它比较系统地总结了黄河中、下游地区北魏和北魏以前农业生产技术，初步建立了农业科学体系，是我国乃至世界上保存下来的最早的一部农业科学著作。首次对我国北方的农业技术进行了系统的总结。《齐民要术》作为我国现存最早的完整农书，该书不但内容被后世农书反复引用，在体例上也成为后世农书的典范。西晋采桑图《齐民要术》最早对蚕桑技术进行了系统的论述。根据《齐民要术》的记述，当时北方地区已培育出专供养蚕用的优良桑树品种“鲁桑”。“鲁桑”的特点是植株低矮，叶圆厚而多汁，枝干条叶丰腴，且生命力强，能适应各种贫瘠的土壤环境。西晋牛耕图在耕作技术方面，继汉代的代田法和区田法后，出现了效率更高的轮作制，即在种植其他作物的间隙种植有助于增加地力的豆类、胡麻等作物。《齐民要术》对此有详细记载。西晋青瓷猪圈《齐民要术》有6篇分别叙述养牛马驴骡和养羊、养猪、养鸡、养鹅鸭、养鱼。其中包括用驴、马杂交繁殖骡子等技术。祖冲之祖冲之（429─500年）是我国杰出的数学家和天文学家。祖冲之祖籍范阳郡遒县（今河北涞水县）。为避战乱，祖冲之的祖父祖昌由河北迁至江南。祖昌曾任刘宋的“大匠卿”，掌管土木工程；祖冲之的父亲也在朝中做官。祖冲之从小接受家传的科学知识。他的主要贡献在数学、天文历法和机械三方面。祖冲之的科学贡献祖冲之在世界数学史上第一次将圆周率（π）值计算到小数点后的第7位，即3.1415926到3.1415927之间。他提出约率22/7和密率355/113，这一密率值是世界上最早提出的，比欧洲早1100年。祖冲之将自己的数学研究成果汇集成一部著作，名为《缀术》，唐朝国学曾经将此书定为数学课本。祖冲之编制的《大明历》（当时世界上最先进的历法），第一次将“岁差”引进历法，极大地提高了历法的精确度。提出在391年中设置144个闰月。推算出一回归年的长度为365.24281481日，误差只有50秒左右。祖冲之定木星公转周期为11.858年（今测为11.862年）。小专题：岁差由于太阳、月亮和各大行星的引力作用，地球在运行过程中自转轴的方向会不断发生微小的变化，以至于冬至点（太阳移到南回归线正上方的时刻在天球上的位置）逐年西移，每年的移动值称为岁差。由于岁差的存在，以太阳为参照物观测到的地球公转一周的周期（回归年）和以遥远恒星为参照物观测到的地球公转一周的周期（恒星年）会有微小差别，从而影响历法的准确性。岁差历史上，东晋时期的虞喜是提及岁差的第一位中国天文学家。祖冲之的《大明历》首次考虑了岁差对历法的影响。自祖冲之以后，回归年和恒星年两个概念逐渐为人所接受，岁差问题也成为后人重订历法时的基本常识。最早求出“交点月”的精确数字在《大明历》中，祖冲之首次精密测出交点月日数（27.21223）。交点月日数的精确测得使得准确的日月食预报成为可能，祖冲之曾用大明历推算了从元嘉十三年（公元436年）到大明三年（公元459年），23年间发生的4次月食时间，结果与实际完全符合。小专题：交点月月球的轨道平面与黄道平面的倾斜大约是5度，这两个平面相交的线在天球上定出了两个点：升交点与降交点。月球的轨道平面因为进动以18.6年的周期绕行一周，因此交点也以相同的周期在黄道上退行，所以月球回到相同的交点所需的时间也比恒星月短。这种月称为交点月，长度为27.212220天（27天5小时5分35.8秒），或者大约是27.2天。交点月在食的预测上非常重要，因为只有当太阳、月球和地球在同一条直线上时，才能发生食。由地球上看，太阳在黄道上运行，月球在与黄道倾斜的轨道平面上运行，只有当月球经过黄道时三者才能在一条线上，也只有这时才能发生日蚀或月蚀。祖暅祖冲之的儿子祖暅也是出色的数学家和天文学家。他供职于南梁朝廷。祖暅的主要工作是修补编辑他父亲的数学著作《缀术》。他运用祖暅原理和由他创造的开立圆术，发展了他父亲的研究成果，巧妙地证得球的体积公式。他求得这一公式比意大利数学家卡发雷(BonaventuraCnvalieri,公元1589年-1647年)至少要早1100年。祖暅还研制了铜日圭、漏壶等精密观测仪器多种。祖暅之的儿子祖皓，续传家学，后来也成了数学家。刘徽刘徽（约公元225年—295年），山东邹平县人，魏晋期间伟大的数学家，中国古典数学理论的奠基者之一。刘徽是中国数学史上一个非常伟大的数学家，他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》，是中国最宝贵的数学遗产。刘徽思想敏捷，方法灵活，既提倡推理又主张直观。他是中国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人。医学魏晋南北朝时期是中国传统医学进步最大的时期之一。这一方面是因为汉末以来的大瘟疫和战乱导致了对医学研究的迫切需求，并提供了大量病例和实践机会，另一方面则与道教的兴起直接相关。魏晋是道教形成的时期，先秦的道教哲学和秦汉方士鼓吹的长生术是魏晋道教的主要营养来源。在方士们寻找“不死之药”的尝试基础上，道士们发明了炼丹术。这深刻地影响了中国药剂学的发展，与后来现代化学的出现也有千丝万缕的联系。医学王叔和（201-280），生于汉末，历汉、魏、晋三朝，是中医学发展史上承前启后的中医人物。名熙，以字行，高平（今属山东）人。生于东汉建