经天纬地东方科学

经天纬地东方科学_世界科技历程

第二章　经天纬地东方科学

人类眼望长空

这是一个晴朗的日子，微风轻拂着，像是丝绒拂着人面一样，美妙得无从觉察，使你几乎不相信那炎炎夏日已经过去。

篱笆、田野、树木、山和原野，呈现出它们的永远变换着的浓绿的色调。

天空明净无云，太阳照得明亮而温暖，但那飘落的树叶告诉你，秋天已经来临。

在这秋高气爽的日子，鸟的歌声和万千只昆虫的呤呤声，充满着空中，茅屋旁边的园子里挤满了丰富而又美丽的花，在浓露之中闪耀着，像是铺满了灿烂的珠宝的花床。

这个时候，农人们已经在田间劳作了，他们和打仗冲锋一样，有的摔掉了草帽，有的脱去了布衫，所有的石镰都闪烁着黄澄澄的颜色，瞬时，一排排稻谷倒在他们脚下。

就在人们精心劳动之时，天空慢慢起了雾气，山峰的阴影一寸寸逼近村庄，并且越来越浓。农人们停止手中的动作，呆呆地看着眼前发生的一切。

周围一片寂静，静得凭蚊子的嗡嗡声都能听出它在什么地方飞。这时，左边的山峦已完全暗了下来，而右边的树顶和村庄好像都罩了一层薄薄的玻璃纸。

这时，不知是谁高喊一声“天狗吃日了”，打破了这苍茫的寂静。人们仿佛刚从梦中惊醒一样，都“噢”的叫开了。他们急忙跑向村庄……农人们把家中所有能敲响的东西都拿了出来，把所有能活动的人都动员起来，他们拿着破锅、脸盆、菜罐等器具，敲击着、奔跑着、吆喝着，试图撵走这吃日的天狗。

半圆的月亮从黑幕中探出窄窄的小脸，那如泣如诉的星星也露出了惨淡的忧伤，一些树木如似狰狞的巨人站着，树叶的罅隙好像几千双眨着的眼睛。

这时的人们像疯了一样，满村狂跑着呼唤着，大地在震颤着惊悸着，万物失去了自己的形状，仿佛等着末日降临一般。

而村东的大庙前，那巫师的长剑直刺天空，唤起了农人对荒野以外模糊的渴望。巫师喃喃地祈祷声撒在天地的心田中。

慢慢地，天空好像被这有灵性的人们感悟一般，它惺忪地抹抹一脸的倦意。人们可以看见了一丝亮光，亮光愈来愈大，愈来愈明亮，快乐的世界重又苏醒过来，那吃日的天狗迫于人们无穷的威力，逃遁了。

人们欢呼着，跳跃着，欢呼着人类撵走天狗这一伟大胜利。

这是怎么一回事呢？

原来这是一个很平常的自然现象，按照科学来解释它，就是当太阳、月亮、地球处在同一条直线上时，就出现了我们上面的这种情况，科学家们给它一个明确的定义：日食。

现在，每当有比较罕见的日全食或日环食发生，世界各地许多人会怀着极大的兴趣赶往日食发生地，以求一饱眼福。

然而，在远古时期，日食却是一种可怕现象，当时人们尚不知道日食是怎么回事，试想，天空突然间黑下来，刚才还是阳光普照的整个世界一下子被笼罩在无边的黑暗之中，仿佛世界的末日来临一般，人们怎么能不感到极端恐怖和惊慌呢？

据说，古埃及的一位国王竟然被这突如其来的“灾难”吓死了。上古时期，每当发生日食，人们便猜想太阳被毁灭了。

于是，人们为了拯救太阳，撵走那危害太阳的妖魔，不同地区的人们用不同的方式，来驱赶妖魔。有的用响声惊吓妖魔，有的则把带火的箭射向空中，以射死妖魔。

而法老和巫师们便大念其咒语，让妖魔受到良心的谴责，并让人们点起大量的火把以恢复昏暗太阳的光芒。这种现象一直持续了几千年。

最早的地图

三国两晋南北朝时期，对地学的研究也有很大的进展。著名的著作有：谯周的《三巴记）、顾启期的《娄地记》、李叔布的《齐州记》、葛洪的《幕阜山记》等。

这一时期的地理学家很多，最著名的有地图学家裴秀，他以“一分为十里，一寸为百里”的比例绘制了全国地图，开全国地图研究之先河。

裴秀是我国古代杰出的地图学家，而且也称得上是世界上最伟大的地图家之一。他是在1700多年前，就创立了绘制地图必须遵循的六条基本规则，成为世界上最早的地图学理论，对于后世地图的绘制产生了重大影响。

公元223年，裴秀生在一个世代官宦的家庭里，河东闻喜（今山西闻喜县）人，字秀彦。早年，受过很好的教育，8岁就可以写出很出色的文章。

由于他的才学和品行，大将军曹爽任命他为黄门侍郎，后来，又晋升为掌管司法的“廷尉正”。

由于他“博学强记，无文不精，孝敬父母，忠于朋友，品格高尚，远近知名”，深得执掌大权的司马昭的赏识和信任。

公元257年，司马昭出兵征讨蜀国诸葛诞，34岁的裴秀作为参谋人员也参加了这次军事行动。在行军打仗中，由于一时都离不开地图，地图的作用，给裴秀留下了深刻的印象，并圆满地完成了这次任务。

通过这次随军作战和实地考察，使裴秀逐渐认识到地图的重要性，为他后来创编系统的绘图方法打下了良好的基础。

司马炎当了晋国的皇帝后，便任命裴秀为司空。司空，就是掌管工程的官职，也负责管理国家的地图和户籍。

为了做好这一工作，裴秀一方面参与国家的军政大事，另一方面也招揽精通地图的人才，组织他们整理测绘地图等工作。

我国地理学起源较早，远在三四千年的商、周时期，国家已经设置了专门掌管全国图书志籍的官吏。

随着社会生产的不断发展，人们的地理知识逐渐丰富，大约在春秋战国时期，出现了我国历史上一部地理名著——《禹贡》。

它以山川湖海作标志，把全国划分为九州，然后分州叙述各地的山川、湖泊、土壤、物产以及田赋等级、贡品名目、水陆运输线和名胜古迹等。

由于它内容丰富，记载详细，因此受到历代重视，也就成了历代各国的必备之物。到了魏晋期间，由于年代久远，地图上的标记和错误越来越多。

裴秀在整理期间发现，古代的地图存在着许多缺点，一是没有比例，二是地理方位也不准确，有的甚至连有名的山川河流也记载不全。于是裴秀着手解决这一问题。

为了弥补以前地图的错误，纠正其中的缺陷，裴秀开始研究了我国历史上第一部地理学著作——《禹贡》。

由于年代久远，时过境迁，《禹贡》中的山川地名已经发生了很大的变化。后人在解释考证的时候，往往牵强附会，使得错误越来越多，造成极大混乱。

裴秀决心要改变这种混乱局面，于是详细考证了《禹贡》所记载的山岳、湖泊、河流、平原、沼泽，以及古代九州的地理位置和其范围。

他抱着实事求是的态度，纠正了许多错误记载，对一时搞不清的问题，就暂时放在一边，直到弄准确后，才记录在案。

由于裴秀精益求精的工作，使他取得了出色的成绩，最后编成了《禹贡地域图》18篇，成为当时最完备最详尽的地图。

裴秀对我国地图学的发展是作出了巨大贡献的，把他称为我国科学地图学的创始人是并不过誉的。有些西方学者说他完全可以和古希腊著名的地图学家托勒密相提并论，而立于世界地图学家之林。

郦道元走遍山山水水

我国是一个历史悠久，地域辽阔的国家，很多科学家对地理学方面进行认真的探索，为我国古代的地理科学做出重大的贡献的还有我国北魏一位卓越的科学家郦道元。

郦道元，字善长，北魏范阳人，生于公元446年，曾任过御史中尉、镇东府长史、太守、刺史、河南尹等职。

郦道元在阅读地理古籍的过程中，十分珍惜前人的丰硕成果，同时也深深感到还有许多不足之处。如：

《山海经》虽记述详细，但是不完备；《尚书·禹贡》、《周礼·职方》以及《汉书·地理志》等又过于简略，使人不容易看懂；《水经》虽然记述了全国主要河流水道，但是缺少发展脉络，不够系统。

郦道元认为：地理现象是不断发展变化的，以后又经过历代的更迭、城邑的兴衰、河道的变迁和山川名称的更易。

因此，应该在对现有地理情况的考察的基础上，印证古籍，然后把经常变化的地理面貌尽量详细、准确地记载下来。在这种思想的指导下，他决心为《水经》作注。

郦道元在给《水经》作注的过程中，亲自考察了许多河流，还博览了大量前人著作。经过长期艰苦的努力，他终于完成了他重要的著作《水经注》。

《水经注》共40卷，30多万字，是当时一部空前的地理学巨著。它名义上是注释《水经》，实际上是在《水经》基础上的再创作。

全书记述了1252条河流，比原著增加了上千条，文字也增加了20多倍，内容要比《水经》原著丰富得多。

《水经注》涉及的范围十分广泛。从地域上讲，他抓住河流水道这一自然现象，对全国地理情况作了详细记载；从内容上讲，把每条河流流域区内的其他自然现象如地质、地貌、土壤、气候、物产、民俗、历史古迹、神话传说等综合起来，做了全面描述。

《水经注》中还记载了大量农田水利建设工程的资料，反映了我国古代劳动人民在治水营田、改造自然方面所取得的伟大成就和宝贵成果。

除上述外，《水经注》的内容也涉及其他学科领域，如书中有不少经济地理的材料，记载了古代的冶炼业、煮盐业以及农业等方面情况，可供我们研究古代经济作参考。

《水经注》不仅是一部具有重大科学价值的地理巨著，还是部颇具特色的山水游记。郦道元以饱满的热情，浑厚的文笔，精美的语言，形象、生动地描述了祖国的壮丽山川，表现了他对祖国的热爱和赞美。

《水经注》在中国科学发展史上具有重要地位，许多学者对它进行过系统深入的研究，并形成了专门的学科：郦学。像《水经注》这样写作严谨、内容丰富的综合性地理著作，在当时，不仅在中国是十分杰出的，在世界上也是罕见的。

东方学者

到了隋唐五代时期，由于天文观测仪器有了很大的进步，从而使许多的天文常数的精度有很大的提高。

如，隋代张胄玄在观测的基础上用等差级数精确地推算出五星会合周期的准确值；郭献之等人推测出比较准确的交食周期。

另外，当时绘制的星图也比较全面且精密，在敦煌发现的绢质星图上已绘有1350多颗星。这一宝贵文物于1907年被英国人斯坦因盗窃到英国。

在这一时期，最著名的天文学家，是唐代的李淳风和一行。

李淳风于贞观七年（公元733年）总结汉代以来制造观测天象的浑天仪的得失后，制成了一架“浑天黄道铜仪”，使天文观测的精度有了进一步的提高。

而唐代另一个天文学家一行是个具有很强的实干精神的天文学家。他不畏权势，不慕富贵，在唐朝以至今天，都被传为佳话。

一行原名张遂，于公元683年生于魏州昌乐（今河南昌乐），青年时期就文才横溢，后来由于飞扬跋扈的武三思当了大官，要与张遂结交，张遂不屑为伍。

但是，又怕被武三思迫害，便入佛门，出家当个和尚，取法名一行。一行在出家期间，继续研究数学和天文学。

公元712年，唐玄宗即位，采取一些改革和发展经济的措施。为了整理和编纂国家藏书和制订准确的历法，唐玄宗接连下“求贤”诏书，把一行请到京都长安。

一行到了长安后，首先和机械专家梁令瓒合作，制作了“黄道游仪”，并在浑天仪上安装了自动撞钟，到点报时。

这个发明可以说是现代钟表的祖先，比1370年西方出现的威克钟早了6个世纪，充分显示了我国古代劳动人民和科学家们的聪明才智。

仪器制成后，开元十二年（公元724年），一行发起了一次大规模的天文测量活动。测量地点多达13处。并把这个工作交由太史监南宫说主持指导。

这次测量，规模之大在我国还是第一次，以现在的河南省为中心，北起铁勒（今内蒙古），南达林邑（今越南）。

测量内容：包括二分（春分、秋分）、二至（冬至、夏至）的正午时分八尺之竿的日影长、北极高度以及昼夜的长短等等。

根据南宫说的测量数据，一行计算出：北极高度差一度，南北两地相距351里80步，合现代的长度是129．22公里。这个数据实质上就是地球子午线上一度的长。

而现在的测量结果是111．2公里，虽然一行的测量不太精确，但却是世界上大规模测量子午线的开端。在国外，最早实测子午线的是阿拉伯天文学家阿尔·花剌子模等人在公元814年进行的，晚于我国90年。

在大规模实地观测和吸收前人研究成果的基础上，一行于开元十三年（公元725年）开始制订新历，到开元十五年完成初稿，取名《大衍历》。可惜就在这一年，一行病死了。

《大衍历》可分为两个部分，一部分叫“历议”，主要是讲历法理论；另一部分叫“历经”，主要是讲历法的计算方法。

《大衍历》把过去没有统一格式的我国历法归纳成七个部分：

1．计算节气和朔望的平均时间；

2．计算72候（5日算一候）；

3．计算太阳的运行；

4．计算月亮的运行；

5．计算时刻；

6．日食和月食的计算；

7．计算五大行星的运行。

《大衍历》是一部具有创新精神的历法，其中最突出的贡献是比较正确的掌握了太阳在黄道上视运行速度的变化规律。这在天文学史上，是一个重大的进步。

一行一生勤于学习，永不满足，知难而进，为发展我国灿烂的古代科学文化所做出的伟大贡献是永远值得后人纪念和赞扬的。

隋唐五代地理学方面的成果也是丰硕的。这时期重要的地理著作有《诸郡物产土俗记》、《区宇图制》、《海内华夷图》、《大唐西域记》等。

宋元明清的天文学方面的成就，主要表现在对观测仪器的发明和改进上面。

公元980年，北宋的张思训制成了水运浑仪，提高了观测精度；明朝时建立了北京天文台，台中陈列了浑仪、浑象、圭表、简仪等，所观测的数据都比较准确；

南宋时的统天历把一年定为365．2425日，这与世界上通用的阳历数据相同；明代邢云路于1608年测得一年为365．242190日，这与现代技术测得的结果只差0．2592秒；

1000年左右，中国有了指南针，1027年制成指南车，这对天文观测中方向的辨别有重要的意义；

1044年，曾公亮著《武经总略》，其中记述了利用盛磁的罗盘仪，说明当时对方向的辨别已完全定量化了。

在宋元明清时期最著名的天文学家是北宋的沈括。

沈括是我国历史上一位卓越的科学家。他博学多才，成就卓著，在天文、地理、数学、物理、化学、生物、医药以及水利、军事、文学等许多方面都有精湛的研究和独到的见解。

1075年，沈括与卫朴共同修订的《奉元历》颁布实行。但由于守旧势力阻挠和破坏，比较先进的《奉元历》只实行了18年就被废止。

沈括在晚年又进一步提出用“十二气历”代替原来的历法。他主张废阴历，兴阳历，并把一年分为十二气，一年分为四季，每季为三个月。

大月31天，小月30天，这样一来，每年的天数都很整齐，并且用不着设闰月。沈括的这个历法是比较科学的，既符合天体运行的实际，又有利于农业活动的安排。

现在世界各国采用的公历，也就是阳历，其实在分月上还不如沈括的“十二气历”合理。但是，由于顽固守旧派的极力阻挠，这个历法并未实行。