中国古代科学思想体系的形成

中国古代科学思想体系的形成_丝路之光创新

第二节　中国古代科学思想体系的形成

秦汉时期，统一的多民族国家进一步巩固和发展，物质文明和精神文明都处于当时世界的领先地位。汉代实现了政治、经济、思想、文化上的大一统。大一统带来了科学技术的繁荣昌盛，元气论、《周易》、五行论，构成了传统科学理论最一般的解释框架。

以家庭为基本生产单位的自给自足式的小农经济的生产方式是封建中国经济结构的基础，重农抑商是中国封建社会长期奉行的基本国策。这种小农经济是一种基础薄弱的简单再生产，以精耕细作的种植农业为基础。科学的发生和发展一开始早就被生产所决定，围绕精耕细作种植农业的发展，天文历法、农学、地学、计算数学、中医学五门实用科学构成了中国传统科学体系的主体，形成以生成论自然观为基础的和以模型化为特征的科学传统。

一、《九章算术》与数学体系的形成

在春秋战国数学发展的基础上，秦汉时期出现了中国古代最早一批数学专著，如《许商算数》(26卷)、《杜忠算数》(16卷)和《九章算术》等。前二部书早已失传，《九章算术》一直流传至今，是中国现有传本的古算书中最古老的数学著作。

图20　《九章算术》书影

从春秋战国到西汉中期数百年间，社会变革和生产发展，给数学提出了不少急需解决的测量和计算问题：实行按田亩多寡“履亩而税”的政策，就需要测量和计算各种形状的土地面积；合理地摊派税收就需要进行各种按比例分派和摊派的计算；大规模的水利工程、土木工程需要计算各种形状的体积以及如何合理地使用人力、物力；商业、贸易的发展，需要解决各种按比例核算等问题；愈加准确的天文历法工作，就愈是需要提高计算的精确程度等等。《九章算术》正是从上述各类问题中，选出了246个例题，按解题的方法和应用的范围，分为九大类，每一大类一章，纂集而成的。

可以说，《九章算术》比较系统地总结和概括了这段时期人们在社会实践中积累的数学成果，包括初等数学的大部分内容，并形成了有自己特点的完整体系。其思想方法特点是“万物皆数”的数学观，算法化思想，筹算制度，数形结合思想和直觉把握的方法^[19]。

1.“万物皆数”的数学观

《九章算术》没有直接阐述其数学观，但通过体系结构——它提供了一个实用性的，即可用于社会生活，生产各个方面的体系。^[20]不难看出，其中渗透着《汉书·律历志》所提出的数字观念：

数者，一十百千万也，所以算数事物，顺性命之理也……夫推历、生律、制器、规圆、矩方、权重、衡平、准绳、嘉量、探赜索隐、钩深致远莫不用焉。

就是说，任何事物都与数相关，所以都可以用数来研究。这一点，与《周易》的影响不无关系。最先为《九章算术》作注的三国时人刘徽就深刻地指出了这一点：

昔在包牺代始画八卦，以通绅明之德，以类不物之情，作九九之术以合六爻之变。暨于黄帝神而代之引而伸之，于是建历纪，协律吕，用稽道原，然后两仪四象精微之气可得而效焉。

与《周易》一样，认为数把天地万物及人事活动联系起来，表现出“万物一样”的思想，这个一体是通过数实现的，即通过对数的“大衍”，得出有关的信息从而根据大衍结果来决定人的行为^[21]。《九章算术》把数用于社会的各个领域，因而也使数具有了整合万物的中介物的意义。通过数的计算可以解决社会生活各领域的问题，可见万物的确与数密切相联系，可以通过数来联系万物。这就是“万物皆数”的数学观。由于这种观念，数学可应用到任何事物中去，这一点倒是《九章算术》建构成一个实用体系的原因了。

古希腊人认为数是世界的本原，由数可推导出整个世界来，与古希腊人的万物皆数观念不同，中国古人的万物皆数观念是认为数学可应用到任何与人事活动相关的领域中去。显然，这种观念更有直接功利的倾向。除了社会生产、生活中的一般应用外，教学还可用于通神明、顺性命、类万物、经世务等方面，这些都是当时十分重要的具有直接功利效果的“人事”方面的应用。由于这种观念，人事功利(实用性)成为对数学知识进行价值评价的标准。因而，中国古人着重研究的是能直接应用的实用性数学，不可能建构出像希腊数学那样的纯理论数学，中国古代也始终未能产生逻辑性的数学理论体系。从现代数学的角度看，《九章算术》的体系是一种应用数学体系，我们也可以说中国古代数学就是一种应用数学。

2.算法化思想

人们认为，《九章算术》的微观结构是一种“术文挈领应用问题形式”，“术”即算法是其基本的内容。《九章算术》的主要数学理论都是以算法(术)的形式表述出来的，具有十分明显的算法化倾向。

为什么说《九章算术》中的术即算法呢？可以用“方田”章的“约分术”为例来说明这一点。原文为：

又有九十一分之四十九。问约之得几何。

答曰：十三分之七。

约分术曰：可半者半之，不可半者，副置分母子之数，以少减多，更相减损，求其等也。以等数约之。

这是一个求两数最大公约数的方法，可用于求任意两数的最大公约数。按这一术针对例题所作的计算如下：

最后得出的两边相等的数(等数)即最大公约数。

用现代算法概念来考察这一“术”，可见：

(1)它是一个严格“一义”的规定，不可能有歧义的理解：

(2)在执行这个“术”时，每一时刻或每一步，都知道下一时刻(或下一步)怎么办；

(3)能解决求两个数(任意正整数)的最大公约数这一类问题；

(4)由于任意给定的数都是有限的，辗转相减，一定能在有限次减到“最后”一步(如两数互素，最后减到两边都得1)，即能在有限步内得出结果。

这是一个能行可计算的算法。按照它规定的步骤，任何人都能求出解来。对于现代计算工具——电子计算机——来说，如果把约分术译成算法语言，也是可计算的算法。

《九章算术》中的多数“术”都具有这种性质，当然，也有些题的术是表达算法在本题中的具体用法的，其适用的问题类较小。但从主要的和重要的“术”来说，确实是算法，都具有上述性质。

算法化思想是适合于万物皆数的数学观和实用性数学体系的，因为在它们的影响下，数学以用来解决社会生活的实际问题为目标，而各种实际问题一般是以具体数据呈现出来的，要用数学来解决问题，当然就要迅速地进行数据处理，得出也是具体的可以利用的数据来，这就是计算。

与《九章算术》一脉相承，中国古代的数学理论、数学成果都用算法表述，数学的发展主要表现为算法的改进和扩展。数学家吴文俊认为算法化思想，决定了“中国古代数学具有两大特色，一是它的构造性；二是它的机械性”，“是可以直接施用之于现代计算机的数学”^[22]。

3.筹算制度

术是一种操作制度，操作的对象是什么呢？显然应当是数，但是数是抽象的无法进行操作，为了操作起见，必须把数物化——即采用某种计算工具。

公元前5世纪左右，中国古人就已普遍使用了一种独特的计算工具——算筹。算筹是一种用竹、木等材料制成的小棍，用这些小棍的排布表示数等数学内容，而用它们的运持(增、减、变位等)表示运算。据《汉书·律历志》，“其算法用竹，径一分，长六寸”，这是算筹的规格，但这种规格是一种理想化的结果，目的是比附该文后面说的“径象乾律黄钟之一而长象坤吕林钟之长”等等，实际上，筹的质地及长宽等与其功能并无关系，出土算筹实物证实了这一点，有人考察了15批出土算筹报道，极少有规格符合《汉书·律历志》的^[23]。以算筹为工具，中国古代数学成为“筹算”，就是由一系列以算筹为工具的算法构成了数学体系，考察前举“约分术”：“副置分母子之数……”即把表示分数分母和分子的算筹分别列置。可见，《九章算术》的“术”确实是以算筹为工具的算法。这种筹算制度，一直持续到14—15世纪。

筹算的核心是十进位值值制和分离系数法，十进位制是中国古人的一大创造，现在通用的印度—阿拉伯数字就是十进位值制数字；分离系数法是以筹算解决一系列复杂数学问题的基础，例如以图21的筹式(系数图式)表示三元一次方程组。

图21　三元一次方程组

图22　一元二次方程

从右至左依次为

3x+2y+z=39

2x+3y+z=24

x+2y+3z=26

以图22的筹式表示一元二次方程：

9x²-1800x+90000=0

考察筹式，不难发现，这里不同的位置具有不同的数学意义。这是非常重要的：这种位置赋以数学意义的方法，使中国古人在没有使用任何数学符号(包括最基本的运算符号和等号)的情况下，取得了许多重要的数学成果。这一点，似乎也是组合数学的滥觞。

4.数形结合和直觉把握

数字和图形是数学中最基本的原始概念，《九章算术》开创了中国古代数学中数形结合的独特研究方法。其表现为，用数的计算来解决形的研究的若干理论问题，如“方田”、“商功”章的种种平面图形和立体图形的求积问题，都用数的计算，即着重于考察图形中数的关系，算出确定的数值。同时，亦用形的直观来解释数的算法，如“开方术”、“开立方术”等，为以图形作解释打下基础(实际的解释是刘徽完成的，在刘徽的注文中，更发展为“析理以释、解体用图”的系统方法)。值得一提的是，“开方术”的出现，说明在《九章算术》中已经发现了无理数，有了“实数域”的概念。

数形结合的思想有助于数学各个领域的融会贯通，有助于发挥数学思维的整体性，使之更为深刻、灵活，是现代数学教学中强调的基本数学思想之一。

《九章算术》中的“术”是怎样得到的？怎样保证其正确性？书中对这些都未作支持和阐释，可以认为，“术”是在人们对算筹，尤其是运筹动作的直觉把握的基础上得出来的：采用某种方法运算就可得出某种结果，以对运算动作直觉把握的某种信息来保证其正确性。而运筹动作是建立在人的经验基础上的，因而通过算筹和运筹动作的直觉把握是在经验的基础上实现的。这种直觉把握是一种直觉方法，直觉方法是一种创造性思维方法，它有助于人们在经验基础上的创造。这可以说是中国古代数学取得一系列重要成就的原因之一。

但同时，直觉思维又是一种非逻辑思维，具有自发性和强烈的情感因素，缺乏程序性和可重复性，过于依赖直觉则难以走向逻辑严格化的通路，并且使中国古代数学对算筹有较大的依赖性。这些又成为中国古代数学发展的限制因素^[24]

《九章算术》的出现，标志着中国古代以算筹为计算工具，具有自己独特风格的数学体系的形成。在中国，它一直是人们学习数学的主要教科书。16世纪以前的中国数学著作，从成书方式来看，大都沿袭其体例。后世许多著名数学家都曾对《九章算术》进行注释工作，并在注释工作中不断引进新的数学概念和方法，推动中国古代数学不断前进。今天，由于计算机的出现，算术化倾向于现代数学中的作用已日渐显著，中国古代算术思想与方法和现代计算机科学与技术正相融合，为此它将重新焕发青春，以崭新的面貌重现，在数学发展中扮演重要角色是可以预期的。

《九章算术》这些内容经过印度和中世纪伊斯兰国家辗转传入欧洲，对文艺复兴前后世界数学的发展，作出应有的贡献。

二、天文学体系的形成和杰出的科学家张衡

汉代是中国古代天文学发展一个极重要的时期。在先秦已经奠基的天文历法系统的基础上，这时在历法编制、仪器制造、宇宙理论及星图编制等方面，都取得长足的进步，形成了一个独特的和成熟的天文历法体系。

1.四部历法的科学思想

中国古代天文学最主要的组成部分是历法，换一句话说，历法是中国古代天文学的核心。历法是长时间的计时系统，具体地说，就是对年、月、日、时的安排。因为农事活动和四季变化密切相关，所以历法最初是由农业生产的需要而创制的。中国古代历法不单纯是关于历日制度的安排，它还包括对太阳、月亮和土、木、火、金、水五大行星的运动及位置的计算；恒星位置的测算；每日午中日影长度和昼夜时间长短的推算；日月交食的预报等等广泛的课题。

西汉初年，沿用秦朝的《颛顼历》。但《颛顼历》有一定的误差，在年终放置闰月的方法等不能适应当时农业生产发展的需要，于是改历势在必行。公元前104年，汉武帝下令由公孙卿、壶遂、司马迁等人“议造汉历”，并征募民间天文学家二十余人参加，著名的有唐都、落下闳、邓平、司马可、侯宜君等。他们或作仪器实测，或进行推考计算，对当时所提出的18种改历方案进行了一番辩论，最后选定了邓平的方案，这就是有名的太初历。当时，朝野两方面有许多人对天文学都有较深的研究，特别是来自民间的天文学家数量很多，落下闳、邓平就是其中的佼佼者。这说明当时社会广泛重视天文学的研究，天文学研究有雄厚的基础。这次制历，进一步确定了制历必先测天，历法的优劣需由天文观测来判定的原则。

《太初历》规定一年等于365.2502日，一个月等于29.53086日；将原来以十月为岁首改为以正月为岁首；开始采用有利于农时的二十四节气；以没有中气的月分为闰月，调整了太阳周天与阴历纪月不相合的矛盾。这是我国历法上一个划时代的进步。《太初历》还根据天象实测和多年来史官的记录，得出135个月的日食周期。《太初历》不仅是我国第一部比较完整的历法，也是当时世界上最先进的历法，它问世以后，一共行用了189年。

太初历的原著早已失传，西汉末年刘歆基本上采用了太初历的数据，把太初历改名为三统历。两汉时期，先后制定过四部历法，即《太初历》、《三统历》、《四分历》、《乾象历》。这四部历法所包含的科学思想可以概括为以下几个方面：

第一，充分掌握了制定历法的三个基本要素，即历元、朔策和闰余的设置。历元就是制定历法时确定一个年、月、日的共同起点，要求这个起点在甲子日的夜半或者平旦，同时又是冬至或立春、朔旦，亦即所谓“三正”；朔策是一个朔望月的日数；闰余是历法纪年和地球环绕太阳运行一周的时间有一定的差数，故每隔几年须置闰日、闰月以调整。且在历法中安排了二十四节气，有利于指导农业生产，这是我国历法所独有的，也是汉代历法的一大贡献。

太初历首次提出了以没有中气(雨水、春分、谷雨等十二节气)的月份为闰月的原则，把季节和月份的关系调整得十分合理，这个方法在农历中一直沿用至今。两汉历法将回归年与朔望月的数值合参，同时又妥善安排了插闰法，这是世界上一种独特的阴阳合历制度。

第二，对日月五星视运动的各种周期(朔望月、近点月、交点月、恒星月、回归年长度、交食周期、五星会合周期等)和有关天文常数(二十八宿的距离、黄赤交角、黄白交角、昼夜刻漏、晷影长度等)的测定，以及对五星运行中的迟疾顺逆现象和月亮在一近点月内逐日运行等情况的动态测定，构成了两汉历法体系的重要内容和科学思想的一个基本框架。

关于月亮每日运行平均度值的概念，至迟在汉代也已经形成。在《淮南子·天文训》中就指出，月亮每天运行十三度又十九分之七，由此可推得一恒星月长度为27.3218504日，与理论值之差约为17秒。《后汉书·率历志》中记载，东汉早期，天文学家李梵、苏统等人发现月亮视运动的不均匀性。“(李)梵、(苏)统以史官侯注考校，月行当有迟疾……乃由月道有远近、出入所生，率一月移故所疾处三度，九岁九道一复”。这里明确指出李、苏二人不但认识到月行有快慢，而且已定量地认识到每经一近点月，月亮的近地点(即所谓“疾处”)向前推进3度。更可贵的是，他们指出了月行有快慢是月道有远近的缘故，这是很重要的创见。

第三，根据实测结果，不断选用接近精密值的基本参数，并运用代数方法(其中有内插法和正负术)来推算日道、月道、日躔、月离和五星位置，解决气、朔、交食周期等的问题。在此基础上的频频改历，充分体现出一种高超的技术本领和实事求是不断进取、渴求真理的科学态度。

太初历第一次明确地提出了135个朔望月中有23个食季的食周概念，并依据五星在一个会合周期内动态的认识，建立了一套推算五星位置的方法。

东汉晚期的刘洪在乾象历中，首次运用李梵、苏统的发现来推算交食。他第一次明确给出一近点月长度的数据为27.5533590日，与今推值27.5545689日相差约百秒。他由实测得到月亮在一近点月内每天的实行度数，因而造表，列出每天实行度数不及或超过平均速度的改正项，具体某一时日的改正项则以一次内插法求得，由此可以在依平均速度推算月亮位置的基础上，加以改正项，而得到较准确的月亮位置。这样也就提高了推算日月食发生时刻的准确度。他还提出了食限的概念，对为何不是每次朔望都发生交食的问题提供了解答。他指出在合朔时，月亮离黄白交点不超过十五度半才发生日食，后代各历都通用此数作为是否发生日食的判断数据，它同现代的数据也大体相近。

第四，在制定历法的同时，注意对各种天象进行观察和记录。如对太阳黑子、客星、彗星、流星、日月食和自然灾异等的观察和记录，并能精确地指出其时间、方位、运行路线、视行快慢、成因、食分、亏起方向以及初亏和复圆的时刻，等等，这在世界天文史上几乎是独一无二的。这又加深了人们对天体运动的本质和规律的理解，同时也促进了历法的进一步发展。

秦汉时期，对于各种天象的记录趋于齐备，出现了准确的太阳黑子记录，据《汉书·五行志》载：“和平元年(前28年)三月己未。日出黄，有黑气，大如钱，居日中央”，对黑子出现的时间、形象、大小和位置均作了明确的记录。新星和超新星的明确记载也首见于汉代。如“元光元年(前134)六月，客星见于房”(《汉书·天文志》)，这是中外历史上都有记载的第一颗新星，但西方记录未注明月、日及方位，而中国的记录简明、准确。又如“中平二年(185)十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消”(《汉书·天文志》)，这是世界上最早的超新星记录。自此后至1700年，中国有90个新星记录，其中可能有11颗超新星。同时对天象的记录日趋详尽、精细。比如对日食的观测，不但有发生的日期的记载，而且开始注意到了食分、方位、亏起方向及初亏和复圆时刻等等。关于彗星的记录，对于彗星运行路线、视行快慢以及相应的时间都用生动而又简洁的文字描绘出来。

2002年，在陕西渭北五陵原出土的东汉墓朱书陶瓶上，绘有天相图，并标出北斗、帝车、三台、天心等星座位置，这四组星座描绘得相当准确，说明当时天文学星图知识已经比较普及。

可以说，中国古代对天象的观测和记录的传统，在汉代奠定了坚实的基础，历代更延续不断且有发展。在望远镜发明以前的漫长年代里，积累大量有关日食、黑子、彗星、流星雨、新星、超新星和极光等十分准确、丰富的记录，为近代科学研究提供了宝贵的历史资料。

第五，对一系列天文观察、实验仪器进行了改进和创制。秦汉时期测量仪器的进步也是十分突出的。在制定太初历时，落下闳改进浑仪，并以此重新测量二十八宿距离。汉宣帝时，耿寿昌以铜铸成了演示天象的浑象，相当于今天的地球仪。这是中国天文史上的一个创举。大约在汉和帝时，民间天文学家傅安等人制成了有黄道环的浑仪，以此来观测日、月行度，得到了比仅有赤道环的浑仪要精确的结果。后贾逵受此启发，又制成黄道铜仪。到张衡水运浑天仪的出现，更是达到了一个巅峰。至于昼夜刻漏的方法也不断提高和日臻精密。这些为两汉历法制定中的科学性提供了强大的基础，是不应忽视的。

2.宇宙理论——论天三家

战国末期和两汉时代，在宇宙论和天地观方面，曾展开过热烈的讨论。盖天说、浑天说和宣夜说，是中国古代关于宇宙结构学说的三个主要流派，合称论天三家。它们都在汉代形成了成熟的学说。公元180年前后，蔡邕在上皇帝的书中，总结了当时形成的三家学说：“言天体有三家：一曰周髀，二曰宣夜，三曰浑天。宣夜之学绝，无师法。周髀术数具存，验天然多所违失，故史官不用。唯浑天者，近得其情。”

西汉中期成书的《周髀算经》是盖天说的代表作，它把先秦时期主张“天圆如张盖，地方如棋局”的早期盖天说加以改造，提出了“天象盖笠，地法覆盘”等新的学说。其要点是：天和地均为拱形，天在上，地在下，天比地高出八万里。日月星辰均附着在天上，绕北天极平转，不会转到地下面去。太阳的出没与离人的远近相关，太阳离人远时，人的目力不及，表现为日没；近时，为人所见，表现为日出。太阳位置的四季变化，则是由于太阳运行的轨道四季不同而造成的，等等。《周髀算经》在论述这些问题时，应用了勾股定理和相当复杂的数学运算，赋予盖天说以数学化的形式，成为当时有影响的一个学派。但由于这一学说与一系列天文现象之间存在不可克服的矛盾，东汉以后日趋衰微。

浑天说经由西汉天文学家落下闳、鲜于妄人、耿寿昌和扬雄等人的努力，逐渐确立了自己的地位。到张衡推出《浑天仪注》一文，成为浑天说的经典著作。

浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。天表坚有水。天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。周天三百六十五度又四分之一；又中分之，则一百八十二度八分度之五复地上，一百八十二度八分度之五绕地下。故二十八宿，半见半隐。其两端渭之南北极。……两极相去一百八十二度半强。天转如毂之运也，周旋无端，其形浑浑，故曰浑天也。

这段话是浑天说的纲领，它比盖天说进步的地方有三：一是“天体圆如弹丸”，并非半球，而是个整球；二是“地如鸡中黄”，并非方形或拱形，而是球形；三是“天转如毂之运也”，并且可以“绕地下”，所以二十八宿是“半见半隐”的。不仅如此，张衡还制作了水运浑象仪来表示浑天体系的正确性。从认识论来看，浑天说的最大成果是肯定了大地是球形的，这在人类认识史上是一个里程碑，是宇宙理论中由感性认识向理性认识的一次飞跃。有些学者指出：“在当时的条件下，球形的大地是不可能直接观测到的，只能在天体远行上有所反映。由天体运行的表面现象到揭破大地是球形的本质，这是一条正确的认识路线。”^[25]据扬雄记载：“或问浑天，曰：落下闳营之，鲜于妄人度之，耿中丞象之。”(《法言·重黎》)扬雄是西汉末年人，他所谈的浑天说发展史是可靠的。落下闳、鲜于妄人和耿寿昌都是西汉浑天说的代表人物，对浑天说的发展作过一定贡献。浑天说出现后，盖天说并未销声匿迹，二者经历了长期复杂的斗争。例如扬雄本来是相信盖天说的，但被浑天说支持者桓谭(前20—50)说服了。扬雄被桓谭说服后，反过来拥护浑天说，提出八个问题来责难盖天说，即所谓“难盖天八事”，大都是从天文观测的角度来说明盖天体系在制订历法等应用方面误差很大，更显得浑天说较为接近相对真理。

后来，张衡为了解决天地不坠不陷和稳定性问题，引进了天球表里有水，地载水而浮等观念，遂使浑天说在解释太阳绕地而行等问题时遇到理论上的困难，而且使关于地球的观念黯然失色。虽然如此，浑天说还是我国古代最重要和影响最大的一个学派。

对宣夜说进行系统总结和表述的是郄萌，他是与张衡同一时代的天文学家。宣夜说以为，天没有固定的形质，而是无边无际的、充满着气体的空间，日月星辰都漂浮在气体之中。为什么把这种学说叫“宣夜”呢？清代邹伯奇说：“宣劳午夜，斯为谈天家之宣夜乎？”^[26]意谓宣夜说之得名，是因为观测星星常闹到半夜不睡觉。据《晋书·天文志》记载，宣夜说描绘了一幅丰富多彩、真实生动的宇宙图景。就宇宙理论来说，宣夜说已经达到很高的水平。它认为“天了无质”，这就在历史上第一次否定了有形质的“天”。自古以来都认为“天”是一个带有硬壳的东西，这种观念无论在中国还是在外国都是根深蒂固的。中国的盖天说、浑天说和平天说，都没有摆脱这种传统观念。古希腊的亚里士多德——托勒密体系，也是一个缀附着恒星的天球作为宇宙的边界。宣夜说认为无边无际的宇宙空间充满了气体，日月众星都自由自在地飘浮在气体之中。在气一元论的基础上，宣夜说又进一步研究了日月众星的运动问题。在它看来，满天恒星东升西落，周日旋转，其中一部分天体还有自己独特的运动规律：北极星总是不动的，北极附近的北斗也不东升西落，而只是绕北极团团转动；日、月也自西向东移行，太阳每天一度，月亮每天十三度；它们运动的快慢都各依自己的特性而定，这表明它们不是系着在任何物体上的。这是从日月众星的不同运动状况，来反证固体的天壳是不存在的。天的界限被打破了，在人们面前展现出一个茫无涯际、无穷无尽的宇宙空间。这在人类认识宇宙的历史上，应该说是一个划时代的思想。英国学者李约瑟博士指出：“这种宇宙观的开明进步，同希腊的任何说法相比，的确都毫不逊色。亚里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念，曾束缚欧洲天文学思想一千多年。中国这种在无限的空间中飘浮着稀疏天体的看法，要比欧洲的水晶球概念先进得多。虽然汉学家们倾向于认为宣夜说不曾起作用，然而它对中国天文学思想所起的作用实在比表面上看来要大一些。”^[27]可是，该学说没有提供对天体运动规律的进一步说明，只是停留在思辨性论述的水平上，其影响远不及浑天说。

事实上，在上述三家说以外，还有其他一些关于宇宙和天体的理论，比如王充的“天平说”。

王充(27—97)认为，天和地是两个无限大的平面，因而天地当中的空间也是无限的。这是一种非常奇特的宇宙模型，它既不同于盖天说，也不同于浑天说。

浑天说虽然比盖天说进步，但它却有一个重要的缺陷，这就是“天地各乘气而立，载水而浮”。这一认识在解释天体周日视运动时碰到了一个新的问题：附在天球内壁、随着天球绕地球团团转的日月星辰，当它们运行到地平线以下时，如何从水里通过呢？这正是王充不能同意浑天说的根本原因。《晋书·天文志》有记载：“旧说，天转从地下过。今掘地一丈辄有水，天何得从水中行平？甚不然也。日随天而转，非入地。夫人目所望，不过十里，天地合矣。实非合也，远使然耳。今视日入，非入也，亦远耳。当日入西方之时，其下之人亦将谓之为中也。四方之人，各以其近者为出，远者为入矣。何以明之？今试使一人把大炬火，夜行于平地，去人十里，火光灭矣。非火灭也，远使然耳。今日西转不复见，是火灭之类也。”(《晋书·天文志》)这样一来，日月星辰出没地平线上下，也都是人眼的错觉。在王充看来，日月星辰只是在天上团团转，转远了就看不见，人们便以为是落下去了。这种看法显然是错误的。

然而，王充是在倒退中前进的。他虽认为天地是直线平行的，但却没有规定天地之间的距离，也没有规定天地只有向四方延伸才是无限，而是说：“天地相去，广狭远近，不可复计。”(《涟衡·谈天》)为什么呢？因为，“天去人高远，其气苍茫无端末。”(《论衡·变动》)这是说，充满着茫茫气体的宇宙空间是广阔无垠的，谁也找不到它的边沿。宇宙不仅在空间上是无限的，而且在时间上也是无限的。他指出：“有血脉之类，无有不生，生无不死。以其生，故知其死也。天地不生，故不死；阴阳不生，故不灭。死者，生之效；生者，死之验也。夫有始者必有终，有终者必有始。唯无终始者，乃长生不死。”(《仑衡·道虚》)可见，无论从时间上还是从空间上，王充都接触到宇宙的无限性问题，这正是他比盖天说高明的地方，后来的张衡继承了王充宇宙无限的思想。

3.灿若群星的天文科学家

(1)民间天文学家——落下闳

落下闳(前156—前87)，西汉时民间天文学家，字长公，巴郡阆中(今四川阆中)人。李约瑟在《中国科学技术史》中，称他是世界天文领域中“灿烂的星座”。他以历算和天文学的杰出成就著称于世，为我国最早的历算学家。

图23　落下闳

汉武帝元封年间为了改革历法，征聘天文学家，落下闳在同乡的推荐下，赴长安参加朝廷主持的历法改革。他一到长安，便忙着“定东西，立晷仪，下漏刻，以追二十八宿相距于四方，举终以定朔晦分至”。大意是说：标定东西各方向的准确位置，设立测时的日晷仪，标定夜间测时漏仪的刻度，同时测出天上二十八星宿之间距离，最后来定月初的时间和月末的时间。在实测天文数据和理论计算的基础上，提出了自己的改历方案。与此同时，其他民间天文学家和官方天文学家共20余人都各自有改历方案，一时间莫衷一是，相持不下。经过激烈的争论，最后形成了18家不同的历法。“于是皆观新星度日月行，更以算推”。经过仔细比较，落下闳和邓平的历法“晦朔弦望皆最密，日月如合璧，五星如连珠”，大大优于其他17家，于是被采用，汉武帝于元封七年(前104)颁行，并改元封七年为太初元年，称新历为“太初历”。这部历法决定性地影响了中国历法结构，或者说，后来的中国历法都是从落下闳等人建立的太初历法上发展演变而来的。《太初历》采用的岁首和科学的置闰法，首次确立了孟春正月为一元之始(即春节)的历日制度并一直沿用至今。有人建议封落下闳为“春节老人”。

落下闳是浑天说的创始人之一，这个浑天学说虽然还没有改变地心学说论点，但是，他已经得出了地球和天体是球形和环状运行的结论，后来的天文学家扬雄的太玄论和张衡的“浑天论”，及其后人制作的浑天仪，都是在落下闳的天文学学术基础上建立起来的，由此看来，落下闳在天文学特别是浑天学上承前启后，对于推动中国天文学的发展，起到了举足轻重作用，功莫大焉。

为了制历的需要，落下闳还亲自动手，制造天文仪器。他制作的观测仪器，即浑仪(又名浑天、浑天仪)，是由赤道环绕和其他几个圆环同心安置而成，直径8尺。有的环固定，有的则可绕转，还附有窥管以供观测之用。据文献记载，落下闳还制作过天文显示仪器，即浑象(又名浑天象)，“于地中转浑天”，“正东西运转，昏明中星既其度分至气节，亦验在不差而已”。经他改进的天文观测仪器“赤道式浑仪”，可以精确测量日食周期，在中国用了2000年。他经过平生对天象的观察实证，在天文学史上首次准确推算出并证实了11年发生23次日食及19年应该7闰月的天文历法运作规律。根据这个周期，人类可以对日、月食进行预报，并可校正阴历。2004年9月16日，经国际天文学联合会小天体提名委员会批准，一颗国际永久编号为16757的小行星，被正式命名为“落下闳小行星”，以纪念这位创造中国第一部优良历法《太初历》的古代天文学家。

(2)杰出的科学家——张衡

张衡(78—139)，字平子，河南南阳人，是东汉时期杰出的科学家。他在天文学、数学、地震学、地图学以及文学、绘画等领域均成绩卓著。他曾先后两次任太史令，时间长达14年之久，所以在天文学上的贡献也最大。

图24　张衡

张衡是浑天说的集大成者，《浑天仪图注》是其代表作。“浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。天表坚有水。天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮”。明确指出大地是个圆球，形象地说明了天与地的关系。但“天表里有水”等说法，却是一个重大的欠缺。张衡在他的另一名著《灵宪》中指出，浑圆的天体并不是宇宙的边界，“宇之表无极，宙之端无穷”，从而表达了宇宙无限的观念。

张衡曾对恒星进行了长期的观测与统计工作，他把星空共划分成444个星官，计得2500颗恒星，这一成果大大超过了石申、甘德的同类工作。他还观测得太阳和月亮的视直径均为半度，相当于360°制的29.6'，这与现代所测的太阳、月亮视直径已比较接近。

他也十分积极地参与当时关于历法问题的论争与研究。他极力主张用月行九道法(由月亮运动不均匀性的认识推导出来的月亮实际行度的计算法)来改进东汉四分历，以更准确地推算朔日的时刻。这一主张虽未被采纳，但这是试图用定朔法替代平朔法的一次早期努力。此外，张衡还创立了黄道宿度和赤道宿度两种不同坐标值之间相互换算的计算方法，初步解决了历法计算中一个相当重要的课题。这一方法后来被刘洪纳入乾象历中。

在天文学理论上，张衡也多有建树，《灵宪》一文可以说是这方面的专门论著。他认为，在阳光的照射下，地总是拖着一条长长的影子——暗虚，当日月相望并发生在黄白交点附近时，由于月体与暗虚相遇，自身不发光的月亮就要发生亏食现象，这是我国古代月食理论的经典性论述。张衡把日、月、五星在恒星间运动速度的快慢，同它们与天距离的远近联系起来考虑，认为其间关系为“近天则迟，远天则速”，这反映了张衡关于日、月、五星与地球的距离有远有近的思想。他还对日、月出没与中天时视大小变化的现象进行过讨论。他以为，当日初出时，天空背景和观测者所处的周围环境都比较暗，所以看起来太阳的圆面就大些，而当日中时，则相反，这与“火当夜而扬光，在昼则不明”的道理是一样的。

关于宇宙的理论，张衡则认为宇宙是在演化着的，其过程可分为三个不同的阶段：从只存在一切虚无的空间(“溟涬”阶段)，到生成混沌不分的元气(“庞鸿”阶段)，到元气分离为阴阳二气，又由于刚柔、清浊、动静等物理因素的作用和“自然相生”的事物内部机制，逐步形成天地万物(“天元”阶段)。在张衡看来，后一阶段都是前一阶段长期渐变的结果，前后两个阶段之间又是由突变的方式相衔接的。张衡的这一学说，是在先秦以来，特别是《淮南子·精神训》中所阐发的有关理论的基础上，所作的新概括和发展。另外，张衡还认为“宇之表无极，宙之端无穷”，这是关于宇宙无限论的精辟论述。

张衡还是天文仪器制造大师。他是新型的计时仪器——补偿式漏壶的发明者。在张衡以前的漏壶，均存在漏水流速先快后慢的弊病，为此张衡设计了二级漏壶(上为A壶，下为B壶)，A壶(称补偿壶)的水不断补充进入B壶，使得B壶的水位大致保持不变，也就使得由B壶流入起量度时间作用的箭壶的漏水流速基本恒定，从而提高了时间计量的准确度。

张衡还创制了我国古代第一台自动天文仪器——水运浑象，它以漏壶流出的较均匀的漏水为原动力，通过浑象内部装置的齿轮系等的传动和控制，自动地、每日大体均匀地驱动浑象绕天轴旋转一周，从而近似正确地演示有关天象，同时又可以形象地说明浑天说的正确性。

国外对张衡的认识和了解是从近代开始的。西方地震学家米尔恩翻译了《后汉书·张衡传》，随后，《后汉书·张衡传》中记载有关张衡发明地动仪的原始材料的那段原文，不止一次被译成西文或者用西文作了注释。李约瑟编著的《中国科学技术史》逐步把张衡和中国古代的科学技术介绍到了西方。1968年，国外出版的《恒星物理》一书说：“他在人类文化早期发展的时候，就有了在实验科学上的伟大发现，实为不可思议的奇迹。”

第一个将张衡作为中国古代著名科学家，全面系统地介绍给西方人并引起他们重视的是英国人李约瑟。李约瑟说：“中国在地震理论方面虽然并没有占领先地位，但是地震仪的鼻祖则是出自中国，这一点是无可置疑的，这是卓越的数学家兼天文学家、地理学家张衡的贡献。不少现代的西方地震学家如米尔恩、西伯格和贝尔拉格等都曾坦率地承认张衡在这一方面的巨大功绩。”

三、农业科技成就与氾胜之的农学思想

秦汉时期处在中国封建社会的前期，全国的政治、经济、文化中心仍在黄河流域。汉武帝重视农业生产和水利灌溉，他说：“农，天下之本也。”(《汉书·沟洫志》)《史记·货殖列传》中则提出了农林牧副渔规模经营、专业化经营的思想，提出只要尊重客观规律，种植养殖户可以富比王者诸侯。秦汉四百余年间，农业生产不断向前发展。农民开辟耕地，改进耕作技术，提高农业生产的水平，据史料记载，两汉时期垦田数大致保持在八百多万顷左右。生产实践中先后出现了两种提高土地利用率的先进耕作制度，即代田法用来提高大面积土地的耕作效益，区种法用来提高单位土地的产量；水利有明渠引水灌溉法、井渠法；农书有《氾胜之书》、崔寔《四时月令》等。

1.先进的耕作制度——牛耕的推广与代田法、区田法

据《汉书·食货志》记载，汉武帝晚年，任用比较熟悉农业生产的官员赵过向全国推广“用耦犁，二牛三人”(《汉书·食货志》)的方法，使铁犁和牛耕法逐渐普及，在此基础上，东汉时期又取得了进一步的发展，为后世的犁耕技术奠定了基础。

“二牛三人”的耦犁法，即二牛挽一犁，由三人操作，分别牵牛、按辕、扶犁。这种方法虽然仍需要较多的人力，但在驾驭耕牛的技术不够熟练，铁犁构件及其功能尚不完备的条件下，还不失为一种较好的方法。因为它通过三人的通力合作，可以较好地掌握方向，保证垄沟整齐和活动式犁箭的发明。由于农具的改进，至迟到西汉晚期，一牛一人犁耕法产生了。

汉代先后出现过两种先进的耕作法，一是对大面积土地的利用并使之增产的“代田法”，二是在小面积土地上夺高产的“区种法”。

“代田法”是一种适应于干旱地区的，充分利用大面积土地并使之增产的耕作方法，其内容是：“播种于畎中。苗生三叶以上，稍耨垄草，因？其土以附苗根”，“一畮(同亩)三畎(垄中之沟)，岁代处”。即在地里开沟作垄，把农作物种子播在沟里，等到苗长起来后，进行中耕除草，并将垄上的土推到沟里，培壅苗的根部，第二年再以垄处作沟，沟处为垄，如此轮番利用。该法能保证幼苗得到较多的水分而健壮成长，使植株扎根深，不畏风旱，不易伏倒，土地轮番使用，地力可得到回复的机会。“代田法”加上精细的田间管理以及新农具的使用，可达到“用力少而得谷多”，“一岁之收，常过縵田畮一斛以上，善者倍之”的成效(《汉书·食货志》)。采用代田法，亩产提高1/3到2/3。汉武帝以后，“边城、河东、弘农、三辅太常民皆便代田”(《汉书·食货志》)，在今天的甘肃西北部、陕西、山西、河南、辽东等地区出现了“田多垦辟”的局面。

“区种法”是农民在旱作区开荒和抗旱而总结出来的一种高产栽培方法。“区田不耕旁地，庶尽地力”，它的基本原理就是“深挖作区”、密植、集中而有效地利用水和肥料，加强管理，即在小面积土地上，保证充分供给农作物生长发育所必需的生存条件，使农作物充分发挥其最大的生产能力，以取得单位面积的高产。所谓的“区田，不耕穷地，庶尽地力”^[28]，指的就是这个意思。“丁男长女治十亩；十亩收千石。岁食三十六石，支二十六年”^[29]。据前代各家估计汉代的一石约合今日的市制0.1—0.12升。所谓的“十亩收千石”，也就是说每亩产量是百石，折合今天的市制是10—12升。这样的亩产量确实不低，说明区种是高产栽培的方法。不仅如此，氾胜之还指出：“区田，以粪气为美，非必须良田也。诸山，陵，近邑高危，倾坂，及丘城上，皆可为区田。”^[30]意思是区田靠肥力来长庄稼，不一定非要好地不可。就是大小山头，靠近城镇的高崖、陡坡，以及小土坡、城墙内面的斜坡上，都可以作区田。由此可见，区种法对于扩大耕地面积也有积极的作用。这种在小面积土地上精耕细作的方法，是与小农经济的特点相适应的。

牛耕的推广与代田法、区田法耕作制度的创新，在当时条件下起到了解放和促进生产力发展的重要作用。

2.氾胜之的农学思想

根据《汉书·艺文志》记载，当时的农书共有9家114卷之多。其中两家为战国作品，其余7家都为西汉时期的新作，这说明农业科学技术的总结工作受到了重视。

氾胜之是西汉后期的重要农学家。由于史书无传，其生平事迹不详。根据《汉书·艺文志》所引注，得知他在“成帝时为议郎”，师古曰“刘向《别录》云‘使教田三辅，好田者师之，徙为御史”，又根据《晋书·食货志》载，晋元帝太兴元年(318)诏曰：“昔汉遣轻车使者氾胜之督三辅种麦，而关中遂穰。”可以知道他本为朝中议郎，后受皇帝委派，以轻车使者的头衔，至三辅地区指导农业生产、传授农业技术，结果关中农业喜获丰收，氾胜之升任御史。他闻名后世，主要靠《氾胜之书》。此书是中国最古的一部个人专著农书，主要记载两千年前陕西关中地区旱农的经验和知识。原著《氾胜之十八篇》，在宋末元初散失，目前所见只是辑轶本。

图25　氾胜之

氾胜之的农学思想具有整体观念，为中国古代农学体系奠定了基础。有些学者说：“中国古代农学体系以《吕氏春秋》‘上农’等4篇农学论文为发端，《齐民要术》则是继往开来的农学著作，从理论上和技术上均很好地概括了中国传统农业的特色，奠定了中国古代农学体系的基础。”到底是谁奠定了中国古代农学体系的基础是一个值得深入研究的问题。那么从中国古代农学体系的形成过程来看，在《吕氏春秋》中四篇农学论文和《齐民要术》之间，还有一部《氾胜之书》。如果把这部书作为中国古代农学体系的奠基之作，也许更为合适一点。

《吕氏春秋》四篇农学论文为：《上农》、《任地》、《辩土》和《审时》，《上农》讲的是农业理论和政策，集中地反映了先秦的重农思想。《任地》主旨在于用人力改变土地情况，使之适合农业生产的发展。但是，改变土地情况必须注意天时和土壤本质。《辩土》说明改变土地的一些具体原则，《审时》则具体地论述了在耕种中如何适应天时。假如把这四篇联系起来看，其基本观念是在注意天时、地利的条件下，以人力改进农业生产技术。正像《审时》所说的那样，“夫嫁，为之者人也，生之者地也，养之者天也”。这个中心思想，就成为我国古代农学体系的发端。秦汉以来，贾谊、晁错等人的议论，《淮南子》中关于农业政策与生产措施的叙述，都承袭了这个中心思想。贾谊说：“大积贮者、天下之大命也。”(《积贮疏》)晁错指出：“神农之教曰：有石城十仞，汤池百步，带甲百万而无粟弗能守也。”(《贵粟疏》)《淮南子》写道：“上因天时，下尽地财，中用人力，是以群生遂长，五谷繁殖……耕之为事也劳，织之为事也扰，扰劳之事而民不舍者知其可以衣食也。人之情不能无衣食，衣食之道，必始于耕织。”(《主术训》)

氾胜之继承了这些思想，并有所发展，草创了一个比较完整的农学体系的雏形。他说：“神农之教，虽有石城汤池，带甲百万，而无粟者，弗能守也。夫谷帛实天下之命。卫尉前上蚕法，今上农事，人所忽略，卫尉勤之，可谓忠国爱民之至。”(《艺文类聚》卷八十五“粟”)在这种重农思想的指导下，他研究了黄河上中游干旱地区的农业生产过程，得出了一个结论：“凡耕之本，在于趣时，和土，务粪泽、早锄旱获。”^[31]也就是说，农业生产有六个基本环节：一是掌握天时，二是利用和改良土地，三是施肥，四是保墒灌溉，五是及时中耕除草，六是及时收获。而这六个基本环节，都必须由人掌握。所以，氾胜之说：“农士惰勤，其功力相什倍。”(蜀本《太平御览》卷822)在他看来，农业生产是“天下之命”，而人力则是农业生产的首要因素；只有依靠人力，很好地掌握天时、地利、施肥、保墒灌溉、中耕除草和收获这六个基本环节才能夺取丰收。他把整个农作物栽培过程，当做一个有机的整体加以研究，为我国古代农学体系奠定了基础。

氾胜之农学思想的整体观念，主要表现在他对农业生产六个基本环节的认识上。在他的头脑里，天时、地利、施肥、保墒灌溉、中耕除草和收获不是彼此孤立的，而是有机地联系在一起，形成了一个不可分割的整体。前五个环节是农作物生长发育所要求的条件，后—个环节则是人们的目的要求。人们的目的要求能否实现，就得看农作物生长发育所要求的各种条件满足得如何。在这些条件之中，氾胜之认为天时、地利是最基本的。所以，首先要把天时和地利统一起来。他说：“种禾无期，因地为时。”意思是种庄稼没有固定的日期，要根据土地情况来决定最适当的时候。如果能够做到“因地为宜”，那就会“得时之和，适地之宜，田虽薄恶，收可亩十石”^[32]。其次，天时、地利与施肥、保墒有密切的联系。氾胜之指出：“春气未通，则土历适不保泽，终岁不宜稼，非粪不解。”^[33]意思是在春天地气没有通达以前，如果耕了地，土块就不会粘连，不能保存水分；这一年之中，庄稼都长不好，不施肥是不能解决问题的。他认为，不赶上时令，便不能使土壤和解，也就没有可供农作物所需要的水分与肥力；和解了的土壤，不在相当的时令中，也不能供给农作物所需要的水分和肥力；只有使“天地气和”，才能供给农作物以像油一样肥的水，此“名曰‘膏泽’，皆得时功”^[34]。再次，天时、地利与中耕除草、收获也有密切的联系。氾胜之说；“至春冻解，棘柴曳之，突绝其干叶。须麦生，复锄之。到榆荚时，注雨止，候土白背，复锄。如此，则收必倍。”^[35]这是说，到春天解冻后，用酸枣柴拖过，把干枯的叶子去掉。等到麦回春后，再锄。到榆荚生成，连绵大雨停止后，等地面干到显白色时，再锄，做到这些，收获可以增加一倍。最后，天时、地利、施肥、保墒灌溉、中耕除草和收获这六个环节，在每一种农作物的栽培过程中，都是有机联系的。例如种芋，氾胜之说：“宜择肥缓土，近水处。和柔，粪之。二月注雨，可种芋。率：二尺下一本。芋生，根欲深：剧其旁，以缓其土。旱则浇之。有草锄之，不厌数多。治芋如此，其收常倍。”^[36]也就是说，种芋应选择肥、松而靠水近的田地。细锄到调和松软，再加粪。到二月下连绵雨时，就可以种芋头。标准的株距是二尺。芋头出芽后，根要长得深。可在根四周用小锄锄，使土疏松。旱了就浇水，有草就锄掉，锄的次数越多越好。像这样治理芋，常常可以得到加倍的收获。不仅“治芋如此”，而且禾、黍、麦、大豆、小豆、稻、稗、麻、杲、瓠、桑等农作物的栽培，也都要把天时、地利、施肥、保墒灌溉、中耕除草和收获这六个环节有机地统一起来，才能丰收。这都说明，氾胜之确实具有农业生产的整体观念。

另外，氾胜之农学思想的整体观念，还表现在他创立的区种之法上。区种法是一种旱作地区的高产栽培方法，它有一套完整的技术措施。氾胜之说：“昔汤有旱灾，伊尹为区田，教民粪种，负水浇稼，收至亩百石。胜之试为之，收至亩四十石。”(《太平御览》卷821“田”目)这里把“区田”的发明记在伊尹的名下，恐怕是虚托古人，实际上是他研究总结出来的，“胜之试为之”就说明了这一点。

氾胜之以精耕细作提高单位面积产量为主，以扩大耕地面积为辅的发展农业生产的思想，在当时是有社会意义的。关中在秦汉时代，一直是农业最发达而人口最稠密的地区。随着人口的不断增长和土地的不断兼并，到汉武帝时期，土地的开垦逐渐受到限制，耕地开始出现不足的矛盾。于是，像苑一类地都被加以利用。据《汉书·武帝纪》记载：“建元元年，罢苑马以赐贫民。(师古注曰：养马之苑，旧禁百姓不得芻牧采樵，今罢之。)”这说明，从武汉帝以后到氾胜之“教民三辅”以前，人多地少是一个严重的社会问题。怎么解决这个社会问题呢？一方面要千方百计地扩大耕地面积。所谓“诸山，陵，近邑高危，倾坂及丘城上，皆可为区田”(《齐民要术》)，就是指此而言的。但从汉武帝即位以后，史书里未见从事荒地开垦的记载。这说明，扩大耕地面积已经不是主要的办法了。所以另一方面就要把提高单位面积的产量作为发展农业生产的主攻方向。汉武帝晚年，赵过改进农具和推行代田法就是以此为社会背景的。可是，代田法是一种对大面积土地的利用并使之增产的方法，而在小面积土地上如何夺取高产则成了当务之急。特别是到了汉成帝时期，土地兼并达到高峰，大量土地集中在豪强地主之手。小农更不得不精耕细作从小面积土地上提高产量。正是在这种情况下，区种法才应运而生。这种在小面积土地上精耕细作的方法是与小农经济的特点相适应的。从其社会意义上可以说，区种法是小农经济思想的—种反映。它作为一种丰产技术被历代的农学家所肯定，但花费的工本很大，在封建制度的残酷剥削下，小农无能为力。所以，区种法难以推行，一直不能形成一种制度。

总的来看，他的农学思想具有整体观念，为中国古代农学体系奠定了基础，并发扬精耕细作的优良传统，创立了高产栽培的区种之法，《氾胜之书》是继《吕氏春秋·任地》等以后最重要的农学著作。它是在铁犁牛耕基本普及条件下对我国农业科学技术的一个具有划时代意义的新总结，是中国传统农学的经典之一。

四、地学成就

1.秦汉舆地图及测绘技术

地图是表达和传播地理知识的重要手段，同时也是安邦治国的参考。

秦灭六国后，收集了包括秦本身的七国图籍，集中贮存于关中咸阳，当时不仅备有“天下”各处之地图，还有全国综合性的一统之图，作为全国军政用兵的准则和依据。秦末，刘邦进兵关中，入咸阳后，大臣萧何首先收集了秦王朝图籍，藏于石渠阁，始创了“中国古代第一图库”。

汉立国后，对地图的绘制、收集和管理等都非常重视。班固的《东都赋》载“天子授四海之图籍”，说明汉王朝曾建立和实行了由各郡国向中央定期呈送地图的制度。特别是汉武帝时对周边地区的战争，必然会促进地图的绘制；促使当时的汉中央政府，通令地方奏进地图，并汇集起来以备绘制全国总图。可惜的是这些地图今天都看不到了。

1973年，长沙马王堆三号汉墓出土了三幅绘在帛上的地图，它们是地形图、驻军图和城邑图。经鉴定，均为西汉初年所绘，至今已有2100多年的历史，是世界上现存最早的以实测为基础绘制的地图。

地图以上为南，下为北。比例尺根据现在推算，可以发现，地形图除南部一带没有注记的部分外，其余大部分都合乎十八万分之一的比例，驻军图的比例尺大些，为八万分之一到十万分之一左右。地形图长宽各96厘米，绘有山脉、河流、居民点和道路等，已经具备了现代地形图的基本内容。

图的地理范围主要是当时长沙国(诸侯国)的南部，就是现在湘江上游潇水流域一带，从测量水平来看，这部分图精度相当高。如果把地形图和现代南岭地区的地形简图进行比较，可以看到深水(今潇水)和它的支流的水道大部分已经接近于现在的地图。图中各县城如营浦(今湖南道县)、南平(今湖南蓝山)、舂陵(今湖南新田)、泠道(今湖南宁远)等的位置也比较准确。对于山脉如峰峦起伏的九嶷山和南北走向的都庞岭以及整个流域的地势，都表现得十分出色。汉代地图能这样精确，必定是有相当科学的测量方法作为基础的。不经实地勘察，没有有效的实测数据、计算方法和一定的制图原则，要达到这样高的精度是不可想象的。湖南南部南岭一带的地形是比较复杂的，在复杂的地形条件下，测量地物的距离不能以人行的路程为准，需要求出水平直线距离才能准确地画在图上。所以测绘复杂地形和远方地物的时候，除直接测量一些地段外，还要进行间接测量，以保证两地物相对位置的准确性。如就距离而言，就要求对具体地段各临近地物间的距离、方位、高下等要素作实地的测量和计算，进而求出两远方地物间的水平直线距离，再依据一定的比例尺画在图上。汉代数学在利用勾股定理测算“高、深、广、远”的技术已经相当高了，间接测量的方法在汉代的数学家叫它做“重差术”，就是利用相似三角形对应边成比例的原理解决间接测远、测山高、测城邑大小等问题。可以认为，地形图精确度如此之高，大概是利用了古代数学的“重差”法的结果。

再从制图技术来看，图中已经有了统一的图例：地形图的居民点采用两种符号，县治用方框表示，乡、里用圆框表示，注记写在框里；水道用上游细下游粗的曲线表示，注记有一定位置，对深水和冷水(就是现在的冷水)还注明了水源；山脉用闭合曲线表示山体和延伸方向，在闭合曲线里还附加晕线；对九嶷山的标示更有独创之处，除用比较粗的闭合曲线勾出山体外，又用细线画成鱼鳞状层层重叠表示峰峦起伏的特征，很像现在的等高线画法；主要山峰用柱状符号表示，而且高度不同；道路用细直线表示，不加注记。驻军图和地形图比较，对于山脉的表示不及地形图，但是它加用彩色突出水文和军事要地等，如河流、湖泊用田青色，军事重地用黑底套红勾框，居民点用红圈或黑圈，有的还在旁边注上户数，军队行动的道路用红色虚线。因此，它还是一幅彩绘地图，这又是地形图所不具备的。

图的清绘笔法也是相当熟练的。例如河流粗细变化均匀，河口处没有通常容易绘错的倒流现象。地形图中道路的画法几乎是一笔绘成，看不出有换笔的接头，描绘居民点圆形符号的圆度都很好，这些均说明西汉初年地图的绘制技术已有相当高的水平。

当然，三幅地图中也有未严格依据制图原则绘制的，如地形图中五岭以南的部分。那时为了军事目的经过实测的地图不会很多，而一般常见的行政区图等大都相当简陋。到西晋裴秀(224—271年)看到的只有汉代一般的行政区图了。裴秀说这些地图“不设分率”(比例尺)，“又不考正准望”(方位)，是“不可依据”的。他曾经主持编绘《禹贡地域图》十八篇，在为《禹贡地域图》十八篇所写的序(《晋书·裴秀传》)中提出了绘制地图必须遵守的几项原则——“制图六体”。具体为：“一曰分率，所以辨广轮之度也”，就是说首先要具有反映地区长宽大小的比例尺；“二曰准望，所以正彼此之体也”，是说其次要确定彼此间的方位关系；“三曰这里，所以定所由之数也”，是说第三要知道两地之间的人行路程：“四曰高下，五曰方邪，六曰迁直，此三者，备因地而制宜，所以校夷险之异也”，这第四、第五和第六三项是说人行的路程有高下、方斜、迂直的不同，必须逢高取下，逢方取斜，逢迂取直，就是说要因地制宜，求出地物之间的水平直线距离。

这几项原则虽然是前人在实践中已经做到了的，但是裴秀把这些宝贵经验加以总结提高，明确规定“制图之体有六”，对我国传统制图学理论的建树作出了贡献。影响所及，直到清代。

地图既是人们地理知识的形象而准确的记录，又是测量、计算和绘制等技术进步的综合产物。由于秦汉时科学技术有了较大的发展，使得地图测绘技术当时在世界上处于领先时期，测绘工作的基础数学已经开始形成了体系。我国测绘术萌芽于上古的夏禹治水，到秦汉时，测绘术已发展成理论完善、技术较为先进的广泛用于地图测绘的一门测绘技术了。开始时理论上主要建立在“勾、股、弦定理”的基础上，后来发展为“重差法”。在技术上，创造和发明了基本的测量仪器和工具，其中测方向的仪器司南和测距离的仪器矩是这一时期主要的测量仪器。随着生产和生活的需要，研究出测定目标物高、远、大小的各种测量方法，这些都记载在《海岛算经》和《周髀算经》中，这是我国劳动人民在长期的测山、测海、开路、治水的测量实践中总结出的世界上最早的一部应用测量学，在世界数学史和测量史上具有极其重要的意义。

马王堆出土的三幅西汉地图，反映了中国秦汉时期在这方面取得的综合成就，为中国和世界地图学史增添了新的光彩。

2.《汉书·地理志》——中国历史地理学的开端

《汉书·地理志》是中国第一部用“地理”命名的地学著作。在此之前，“地理”一词的含义是指地表的形态而言，并且“地理”与“天文”二者常被放在一定的关系上相提并论。如《周易·系辞》：“仰以观于天文，俯以察于地理”，《淮南子·泰族训》写道：“俯视地理，以制度量，察陵陆、水泽、肥墩、高下之宜，立事生财，以除饥寒之患。”这里不仅指出了地理是研究大地的陵陆、水泽等情况，而且进一步说明了研究地理的目的是根据不同的地形条件，因地制宜地从事生产，以解决穿衣吃饭问题。

到了汉代，随着经济的发展，降雨的扩大和对外贸易的开展，人们关于地理尤其是经济地理和边远兄弟民族地区的地理知识以及关于域外地理的知识，都有了较大的进步。《史记》的作者司马迁有着广泛的旅行考察的经历，在《货殖列传》中，根据战国至西汉初的自然和经济状况，将全国划分为四大地理区域和十几个亚区，论述了各区的地理环境、物产、经济状况、中心城市、历史和文化背景、风俗习惯等内容。在《河渠书》中，则记录了传说中的大禹治水时代以降全国主要的水系、水道和水利工程以及西汉一百多年间黄河下游河道的变迁。

全面系统的历史地理记录和研究始于东汉初班固(公元32—92)所作《汉书·地理志》。这是我国第一部以疆域政区为主体、为纲领的地理著作，不仅内容详细，而且不限于西汉一代，实际是一部历史地理著作。后世之所以能对先秦地名的正确位置有所了解，即在于此。

《汉书·地理志》的内容包括三个部分：第一部分，引录《禹贡》全文和《周礼·职方氏》的九州部分；第二部分，以西汉的行政建置为纲，将山川、物产、古迹等各项地理资料分条附记于其中；第三部分辑录刘向的《域分》和朱赣的《风俗》，并记载了一些海外交通的情况。

这一结构充分地反映了班固对于“地理”的理解。他在《汉书·叙传下》中称：“自昔黄、唐，经略万国，燮定东西，疆理南北；三代损益，降及秦、汉，革刬五等，制立郡县，略表山川，彰其剖判，述《地理志》第八。”就是说，他观念中的“地理”虽然也包括了山川形势，但更关心的是对它的“疆理”、“剖判”，亦即行政建制。因而他对《禹贡》给予充分的尊重，在《汉书·地理志》开头将其全文照录，并不是像我们今天这样意识到《禹贡》对于地理学所具有的意义，而只是将其当做一种行政制度，恰好在传说中它曾实行于夏禹时代。同理，他将传为周代行政制度的《职方》九州也一并照录，而不辨析其来历及真实与否。正因为如此，当历史行进到秦汉时代，五等之封已经革刬，传说中的九州也已成为过去，此时的“剖判”是通过郡县。班固顺应时变，在正文中将“地理”的纲领由《禹贡》、《职方》的九州一变而至于汉代的郡国，这不能不说具有开创之功。

对“地理”的这种理解也很典型地反映了中国古代科学的一个重要特点：重实用、重功利，而轻视学理上的探讨。《汉书·李寻传》载传主之言云：“仰视天文，俯察地理，观日月消息，候星辰行伍，揆山川变动，参人民谣俗，以制法度，考祸福。”很明显，当时人将地理当做一种应用之学。无论自然要素(山川变动)还是人文状况(人民谣俗)，研究的目的都是为了经世济民。班固在叙述完西汉的行政建置和相应的地理资料之后，还将当时“犹未宣究”的刘向《域分》和朱赣《风俗》辑而论之，不能不说有其深意存焉。

班固地理学成就有以下五个方面：

(1)开创了正史地理志的先例

在正史中专列《地理志》是从班固的《汉书·地理志》开始的。班固生活的时代是汉朝已建立了200多年之际，王朝空前统一和强盛，经济发达，版图辽阔，陆海交通发达。地理知识的积累远非《山经》和《禹贡》时代可比，社会生活和管理对地理知识的需要也空前迫切。地理撰述不再近则凭证实，远则凭传闻，而是国家掌握的各地方当局的直接见闻，乃至相当准确的测绘和统计了。记录大量实际地理资料的地理著作的出现虽是那个时代的要求，但是，在正史中专列《地理志》却是班固对后世的重大贡献。封建时代，一般的地理著作很难流传到今天，但正史中的《地理志》，在后世王朝的保护下，较易流传下来。班固在正史中专列《地理志》的做法，被后世大部分正史及大量的地方志所遵奉。这样就为我们今天保留了丰富的地理资料，为研究中国古代地理学史及封建时代的社会、文化史提供了重要条件。班固对正史《地理志》的开创之功不可忽视。

(2)开创了政区地理志的体例

第二部分即正文，主要写西汉政区，以郡为纲，以县为目，详述西汉地理概况。这部分是以汉平帝元始二年(2)的全国疆域、行政区划为基础，叙述了103个郡国及所辖1578县(县1356，相当县的道29，侯国193)的建置沿革、户口统计、山川泽薮、水利设施、古迹名胜、要邑关隘、物产、工矿、垦地等内容，篇幅占了《汉书·地理志》的2/3。这种以疆域政区为框架，将西汉一代各种自然地理和人文地理现象分系于相关的政区之下，从政区角度来了解各种地理现象的分布及其相互关系的编写体例，可以称之为政区地理志。这种体例创自班固，表现了他以人文地理为中心的新地理观。班固以前的地理著作，如《山海经》、《职方》等，一般都以山川为主体，将地理现象分列于作者所拟定的地理区域中，而不注重疆域政区的现实情况。《禹贡》虽然有了地域观念，以山川的自然界线来划分九州，分州叙述各地的地理。但“九州”仅是个理想的制度，并没有实现过。所以《禹贡》还不是以疆域、政区为主体、为纲领的地理著作。中国行政区划起始于春秋战国之际，但当时尚未有统一四海的封建国家出现。随后的秦代虽然一统天下，但历时很短。自汉朝建立到班固生活的东汉，已经有了200多年长期稳定的历史，在疆域广袤的封建大帝国内，建置并完善了一套郡(王国)—县(邑、道、侯国)二级行政区划。长期实施的社会制度，促成了新地理观念的产生。班固生活在东汉这个具体的历史时代，这种新地理观随着大一统观念的加强，随着重人文、轻自然、强调天人合一的中国传统文化精神的巩固而一起被长期继承下去。不但各正史地理志都以《汉书·地理志》为蓝本，而且自唐《元和郡县志》以下的历代全国地理总志也无不仿效其体例。

(3)开沿革地理之始

班固不仅在《汉书·地理志》中首创了政区地理志的模式，同时也完成了首例沿革地理著作。《汉书》虽然是西汉一朝的断代史，但《汉书·地理志》记述的内容超出西汉一朝。它“因先王之迹既远，地名又数改易，是以采获旧闻，考迹诗书，推表山川，以缀《禹贡》、《周官》、《春秋》春秋，下及战国、秦、汉”。它是一部西汉的地理著作，又涉及各郡国的古代历史、政区沿革等。比如，卷首写汉前历代疆域沿革，除全录《禹贡》、《职方》两篇外，班固还在《禹贡》前增以黄帝至大禹、《禹贡》与《职方》间加以大禹至周、《职方》后缀以周至秦汉的简略沿革，保持了汉以前区域沿革的连续性。又比如，卷末辑录了刘向的《域分》和朱赣的《风俗》，分述以秦、魏、周、韩、郑、陈、赵、燕、齐、鲁、宋、卫、楚、吴、粤(越)等故国划分的各地区概况，其中沿革是重要内容之一。再比如，班固在正文中于政区地理的框架中纳入其他门类的地理现象，将其分系于各有关的郡国和县道之下，并主要采取注的形式叙述各郡国从秦代到王莽时的建置沿革。县一级政区并载明王莽的改名。班固在《汉书·地理志》中注重地理沿革的做法被以后的正史地理志、全国地理总志和大量的地方志所沿用，使后世的沿革地理著作成为中国古代地理学的重要部分。

(4)记录了大量的自然和人文地理资料

班固的《汉书》记载了当时大量的自然和人文地理资料，尤其集中在《地理志》以及《沟洫志》和《西域列传》等篇目中。例如，仅《汉书·地理志》的正文中就记载川渠480个，泽薮59个，描述了全国300多条水道的源头、流向、归宿和长度，是《水经注》出现以前内容最丰富的水文地理著作。正文中还记载有153个重要山岳和139处工矿物产位置分布情况；有屯田的记录；有水利渠道的建设；有各郡国及首都长安、少数重要郡国治所及县的户数和人口数统计资料113个，是我国最早的人口分布记录，也是当时世界上最完善的人口统计资料。书中有陵邑、祖宗庙、神祠的分布；有具有历史意义的古国、古城及其他古迹记录；有重要的关、塞、亭、障的分布以及通塞外道路的内容等。总之，《汉书》中所记载的自然地理、经济地理、人口地理、文化地理、军事交通地理等内容为今天研究汉代社会提供了宝贵的资料。

(5)保存了宝贵的边疆地理资料

班固在《地理志》、《西域列传》等篇中记载了大量的边疆地理资料。西汉是我国历史上最强盛的王朝之一，幅员辽阔，交通、文化、经济发达。武帝时经过的几次出使西域和汉军的几次出征，开通了丝绸之路；经过张骞等人的“通西南夷”，对当时西南地区有了一定了解。此外，西汉时对东南沿海、南海及印度洋的地理也有一定认识。这些在《汉书》中都有丰富的记载。如《汉书·地理志》最早记载了一条从今徐都闻西出发到印度南部和斯里兰卡的航海线，对沿途各地的地理现象做了记录。又如，《汉书·严助传》记载淮南王说闽越(即福建)的情况是“以地图察其山川要塞，相去不过数寸，而间独数百千里，阻险林丛弗能尽著。视之若易，行之甚难”。再如，《汉书·匈奴传》记载汉元帝时侯应上书说：匈奴“外有阴山，东西千余里，草木茂盛，多禽兽”。又说：“幕北地平，少草木，多大沙。”这些描述蒙古高原的内容说明汉代人们对边疆地理已有相当程度的认识，给我们今天留下了丰富的研究材料。

班固著书的宗旨是“追述功德”、表彰汉朝使之“扬名于后世”，同时为当时行政管理服务。因此，地理的内容以政区沿革地理为框架，自然地理内容排在其次。这样以人文地理为主的地理观与中国传统文化精神一致，《汉书·地理志》的模式容易被后世的正史地理志、全国总志、地方志仿效，从而对中国古代地理学的发展产生很大影响。班固所开创的《汉书·地理志》模式对后世沿革地理的蓬勃发展起了促进作用，但也阻碍了自然地理的进步；它记录了大量的人文和自然地理资料，但也阻碍了理论的发展，特别是自然地理学理论的发展。从《汉书·地理志》的内容来说，它是从事中国疆域政区沿革研究的基础，是研究我国疆域地理必读的书，是研究汉代地理必读的书。其中的地理观及《汉书·地理志》的模式，对中国古代地理学的发展产生了深远影响，形成了一种很强的思维定式，即轻自然而重人文。一方面为我国保留了一大批极有价值的人文地理资料，另一方面也妨碍了自然地理观念的发展。直到明末《徐霞客游记》问世之前，中国始终缺乏对自然地理现象进行科学描述和研究的专著，至多只有记录自然地理现象分布和简单描述的作品，往往还是像《水经注》那样以人文地理资料的记录为主。之所以出现这种情况，班固的地理观及其《汉书·地理志》模式的影响不能不说是其重要原因之一。

五、学术思想对科学技术发展的影响

1.董仲舒的“天人感应”说和谶纬之学的盛行

秦统一中国后，采取了一系列严厉的加强思想统治的政策，使十分活跃的学术思想受到禁锢，对于科学技术的发展产生了不利的影响。西汉前期，思想统治相对削弱，战国诸子学说又有复苏的倾向，学术思想呈现比较自由的景象，这种情况对于当时科学技术的发展起着一定的作用。

图26　董仲舒

汉武帝为了“大一统”的政治需要，采纳董仲舒(约前179—前104)“罢黜百家，独尊儒术”的建议，确立了儒家的正统地位和今文经学派的官学地位。董仲舒从解释儒学的经典着手，建立了一整套神学世界观，使儒学走上了宗教化的道路。他提倡“天人感应”的神学目的论，在政治上论证了专制统治的合法性和合理性，他虚构天的至高无上，以树立皇帝的最高权威，来维护和加强人间君主的统治。这就对科学技术产生了很大的影响，他排除了进行科学探索的必要性，认为宇宙内的一切，从自然界到人类和社会的所有现象，都是照着天的意志而显现的，“天者万物之祖，万物非天不生”(《春秋繁露·顺命》)，而天创造万物的目的是为了养活人，即所谓“天之生物也，以养人”(《春秋繁露·服制象》)，天又完全依照它自身的模型塑造了人，人的形体、精神、道德品质等等，都被说成是天的复制品，与天相符的。这样“天人感应”就成为必然的了。于是灾异被认为是天的谴告，“灾者，天之谴也，异者，天之威也”(《春秋繁露·必仁且知》)。春、夏、秋、冬四季变化则是天的爱、严、乐、哀的表现，天气的暖、清、寒、暑则以帝王的好、恶、喜、怒来解释，等等。他几乎要窒息人们对自然现象的规律进行探索的任何生机，对科学技术的发展产生了极大的阻碍作用。

在汉武帝时期，由于董仲舒的这一套神学世界观刚刚确立，非正统的所谓异端思想还在进行顽强的反抗。以“欲以究天人之际，通古今之变，成一家之言”(《汉书·司马迁传》)为抱负的司马迁，正是这样的代表人物。他反对在科学知识上面附上宗教迷信，使人“拘而多畏”，他批评“巫祝禨祥”的迷信思想，对“天人感应”的神学世界观持批评的态度。在《史记》中，司马迁在同自然科学有关的一些问题上，显示了自己的广博学识和求实精神，其《天官书》是我国现存第一篇系统描述全天星官的著作；《历书》则表达了他关于历法的主张；《律书》、《河渠书》、《货殖列传》等则有关于音律学、水利、地理知识的记述。而且司马迁所开创的在史书中记录科学技术史料的先例，为后世所遵循。其首创之功不可湮没。

当时，诸子百家的学说在一些郡国还有一定影响，如淮南王刘安也正在这时召集宾客写成阴阳、儒、道、名、法毕集的著作《淮南子》。所以，这时的学术思想虽已向僵化的方向发展，但还有较大的活动余地。但到了甘露三年(前51)汉宣帝召集各地儒者到长安石渠阁开会，讨论经义异同，把董仲舒思想体系推到了唯一官学的地位；同时还禁封了诸子百家以及司马迁的著作，甚至由西汉王朝分封出去的刘姓诸侯王手中的这些著作也在禁封之列。从此以后，僵化的神学世界观广为泛滥。

2.古、今文经学派的对立及其影响

西汉末年，随社会矛盾的加剧，谶纬之说开始广泛流行。谶纬是一种庸俗经学和神学的混合物。谶是用诡秘的隐语、预言作为神的启示，向人们昭告吉凶祸福、治乱兴衰的图书符箓。这类宣扬迷信的作品，往往有图有文，所以也叫图书或图谶；为了显示它的神秘性，又往往作一些特殊的装饰，如王莽的《金匮书》和刘秀的《赤伏符》，或染成一种特殊的颜色如《河图》、《洛书》被染成绿色，所以又称符命或符箓。纬是用宗教迷信的观点对儒家经典所作的解释。因为经文是不能随意改动的，为了把儒学神学化，纬书就假托神意来解释经典，把它们说成是神的启示。谶纬说中虽然也包括一些天文、历法和地理知识，但充满着神学迷信的内容。这时今文经学同谶纬之说结合起来，更成为十分荒谬、烦琐、庸俗的混合物，成了统治阶级的思想武器，成为科学技术发展的严重障碍。

东汉统治者一开始就利用谶纬之说，并力图把它合法化。武帝于中元元年(56)“宣布图谶于天下”(《后汉书·光武帝纪》)，把图谶国教化。汉章帝更于建初四年(79)召集白虎观会议，这次会议的讨论记录，后来由班固整理成书，写成了《白虎通义》一书，完成了谶纬国教化的法典，使今文学说宗教化和神学化。

正当“天人感应”说和谶纬之学盛行时，一些科学家开始觉醒，他们冲破神秘主义的迷雾，写出了一些著名的作品，给宗教化和神学化的儒学以有力打击。

西汉末年，扬雄作《法言》，反对方士巫术、像龙致雨、神仙不死等，对人类能否成仙而长生不死明确否定，他认为：“吾闻伏牺神农殁，黄帝尧舜殂落而死，文王毕，孔子鲁城之北。独子爱其死乎，非人之所及也。仙益无益子之矣。”又说“有生者，必有死；有始者，必有终。自然之道也”(《君子》)。同时他对传统的天命思想表示不满，甚至不承认天有作用，如对项羽死前说的“此天亡我”，他就明确表示反对，认为：“汉屈群策，群策出群力。楚憞群策而自屈其力。屈人者克，自屈者负。天曷故焉？”(《重黎》)。对于古代流行的天命500岁一循环，500岁而有圣人出的神秘主义思想，他也不赞成，表现出较强烈的无神论倾向。

在认识论问题上，《法言》中反对生而知之，强调后天的学、习和行，“习乎习!以习非之胜是也，况习是之胜非乎”(《学行》)。强调感官闻见在认识中的作用，“多闻则守之以约，多见则守之以卓。寡闻则无约也，寡见则无卓也”(《吾子》)。他还反对没有验证的妄言，认为“君子之言，幽必有验乎明，远必有验乎近，大必有验乎小，微必有验乎著。无验而言之谓妄”(《问神》)。刘歆在整理国家图书馆的藏书时，发现一批古文经，并了解到这些古文经在民间的传授情况，极力提倡古文经学，使古今文经学两大派别间的斗争公开化了。

东汉早期，出现了一批古文经学家，他们在争取自己学派的斗争中，坚决反对谶纬之说，成为反对谶纬迷信的一支活跃的力量。

桓谭(约23—50)就明确指出，谶记纬书是“奇怪虚诞之事”，并非“仁义正道”，应该而且必须抛弃。他指出，谶纬预言虽然也有偶然巧合的时候，但完全不足凭信。他说，王莽崇信谶纬，临死时还抱着他的符命不放，但这并不能挽救他灭亡的命运。王莽的失败，是由于“为政不善，见叛天下”，并非什么天意。桓谭公开对刘秀说自己不读谶，对谶纬表示轻蔑。刘秀非常恼怒，说桓谭“非圣无法”，要杀他的头。结果桓谭被贬为六安郡丞，在赴任途中病卒(《后汉书·桓谭传》)。桓谭的勇敢行为，可以说是当时思想界一些比较先进的人反对谶纬之说的坚定态度的典范。在著作《新论》中，桓谭指出“天非故为作也”(《新论·祛蔽》)，“灾异变怪者，天下所常有，无世而不然”(《新论·谴非》)。反对天有意志，有目的，他批判当时的儒学信徒把灾异当做上天的谴告，指出这是很荒唐的。他认为连孔子都讲不清楚“天道性命”，后世的“浅儒”怎么会知道呢？这就对流行已久的神学目的论提出了挑战。

图27　桓谭

神仙思想的认识论基础，是认为精神可以脱离形体而存在，精神对形体起决定性作用，如果“养神保真”，就可以长生不死。桓谭认为，精神是依赖于形体的，形体对精神起决定性作用。他用蜡烛和烛火的关系来说明形体和精神的关系，“精神居形体，犹火之燃烛矣，烛无，火亦不能独行于虚空”(《新论·形神》)，脱离形体的精神是不存在的。这是对秦皇汉武以来，方士者流所宣扬的“长生不老”术的有力批判。桓谭的这些见解，在当时有进步积极的意义。这种反对谶纬迷信的思想斗争，对于两汉科学技术的发展产生了一定的积极影响。

3.王充及其《论衡》

东汉早期，还出现了伟大的唯物主义思想家王充。王充(27—约97)字仲任，会稽上虞(今浙江上虞)人，他十分推崇司马迁、扬雄、桓谭等人，继承了这些先行者的叛逆精神，与“天人感应”的神学目的论和谶纬迷信进行了针锋相对的斗争。在斗争中，王充建立了一个反正统的思想体系，无论在当时还是后世都产生了深远的影响。

图28　王充

在《论衡·自纪篇》中，王充说自己一生作四部书，因“疾俗情，作讥俗之书”；“又闵人君之政，故作政务之书”；“又伤伪书俗文，多不实诚，故为论衡之书”；晚年作“养性之书”。但今天只有《论衡》一书被保存下来。《论衡》全书85篇，20余万言。所谓论衡，是说他所论述的是权衡真伪的道理。王充在《论衡》中，充分利用科学知识为武器，无情地批判了“天人感应”说和谶纬迷信。这些科学技术知识有的是当时的成果，有的则是王充本人对自然现象认真观测研究的心得。于是，《论衡》不但是我国古代思想史上一部划时代的杰作，而且也是我国古代科学史上极其重要的典籍。由《论衡》我们看到，一方面正是王充冲决了正统思想的束缚，而在科学技术一系列问题上提出了精辟的见解；另一方面，正是王充勤奋学习，努力掌握当代的科学实践，有时还亲身参加科学实践，从而获得同正统思想作斗争的勇气和力量，并为阐明自己的思想体系提供了有力的依据。

王充继承和发展了古代的元气学说，以元气自然说与神学目的论相抗衡，从而体现出两个思想体系“两刃相割”的总态势。王充认为世间万物都是由物质性的“元气”构成的。“天地，含气之自然也”(《谈天》)，“天地合气，万物自生，犹夫妇合气，子自生矣”(《自然》)，即认为天地万物都是由“元气”自然而然地构成的，既然天与万物一样，都是客观存在的自然实体，没有什么手足耳目等感觉器官，因而，天也就没有意识性活动，更谈不上什么嗜欲，不可能有目的地创造万物。既然天与万物一样，都是客观存在的自然实体，那么天主宰万物的神圣地位也就被取消了。王充提出天无口耳手足，并用形式逻辑的方法，否定了天有意识等正统观念。

元气自然说是王充说明许多自然现象的重要出发点，他更从具体地考察自然现象的特殊性入手，以无可辩驳的科学事实，给予“天人感应”说和各种迷信思想以强有力的批判。

针对董仲舒土龙致雨的迷信，王充考察了云雨产生的自然机制。指出“雨露冻凝者，皆由地发，不从天降也”(《论衡·说日》)，即雨并不是天上固有的，而是由地气上蒸，遇冷“冻凝”而成的。先是“云气发于山丘”(《论衡·感虚》)，而后“初出为云，云繁为雨”(《说日》)，科学地解释了降雨的机制。既然云雨是有规律可循的自然现象，那么一些向天求雨止雨的举动都不过是无用的蠢事。王充还指明了云、雾、露、霜、雨、雪等，只是大气中的水在不同气温条件下的不同表现形式，这是王充在同迷信的斗争中取得的合乎科学的可贵见解。

对于雷电是所谓“天怒”的表现，雷电去杀人是“上天”惩罚有罪的人的说法，王充也给予有力地驳斥。他认为雷电是由“太阳之激气”同云雨一类阴气“分争激射”而引起的，这是关于雷电成因的直观、朴素的猜测。由此，王充用自然界本身的原因说明了雷鸣电闪只是一种自然现象，而决不是什么“天怒”。依照这个原理，王充还说明雷电发生的季节，“正月阳动，故正月始雷；五月阳盛，故五月雷迅；秋冬阳衰，故秋冬雷潜”，驳斥了所谓“夏秋之雷为天大怒，正月之雷为天小怒”的无稽之谈。王充还用“雷者，火也”，“人在木下屋间，偶中而死矣”(《论衡·雷虚》)，说明雷电杀人的现象。

与把虫灾的发生同贪官污吏为害等同起来的观点不同，王充把这两者区别开来，指出虫的特性和一定的生长条件，“甘香渥味之物，虫常生多”，“然夫虫之生也，必依温湿，温湿之气，常在春秋，秋冬之气，寒而干燥，虫未曾生”，并且注意到虫有它们自己的生活史，“出生有日，死极有月，期尽变化，不常为虫”(《商虫》)，进而谈到干暴麦种、煮马粪汁浸种和驱赶蝗虫入于沟内加以消灭等防治病虫害的办法。这些认识和措施都是与“天罚说”相对立的。

针对潮汐现象是鬼神驱使而生的迷信说法，王充把潮汐涨落同月亮盈亏联系起来，指出“潮汐之兴也，与月盛衰，大小、满损不齐同”。同时，他还注意到河道“殆小浅狭，水激沸起”(《书虚》)的现象，并以此作为说明涌潮现象产生的一个原因。这些科学的创见，对于有神论都是有力的打击。

王充还对人的生死变化作了唯物主义的解释。他认为“阴阳之气，凝而为人，年终寿尽，死还为气”，“人之所以生者，精气也，死而精气灭。能为精气者，血脉也，人死血脉竭，竭而精气灭”，“形体朽，朽而成灰，何用为鬼”(《论死》)，对于那些“道术之士”，企求“轻身益气，延年度世”的荒诞思想，王充也予以批驳，提出了“有始者必有终，有终者必有死。唯无终始者，乃长生不死”(《道虚》)，把认识提到了新的高度。这里王充利用当时的医学成就，继承了桓谭等人关于形神关系的唯物见解以及对“长生不老”术的批判，阐述了无神论和朴素辩证法的观点，对当时和后世鬼神迷信观念都是有力的抨击。

在王充的思想中，也包含有宿命论等唯心主义的糟粕，他对一些自然科学问题的见解也不尽正确，有些甚至落后于他的同时代人，这一方面同当时科学发展的水平有关，也同王充本人存在的片面的思想方法有关。但是王充毕竟建立了一套反封建神学的“异端”思想体系，而且在同“天人感应”和各种迷信思想的斗争中，王充所应用的科学武器涉及天文、物理(力、声、热、电、磁等知识)、生物、医学、冶金等领域，这反映了王充有关于科学技术的渊博知识，更反映了当时科学技术的发展水平。王充的出现，代表着当时人们要求从实际出发，探索自然界发展规律的社会要求。又由于生产的发展，人们获得越来越多的感性知识，这就要求突破旧的思想的束缚，开拓科学技术发展的新道路。王充唯物主义思想体系的建立，是这一时代的产物，它确实为新道路的开拓提供了锐利的武器。