古代中国的科技文化成就

六、古代中国的科技文化成就

中国是人类历史的发祥地之一，黄河流域、长江流域孕育了古代中国文明。中国文明史有5000多年，是著名的世界四大文明古国之一。“在中华民族的开化史上，有素称发达的农业和手工业，有许多伟大的思想家、发明家、科学家、政治家、军事家、文学家和艺术家，有丰富的文化典籍。”李约瑟博士也指出:“中国人在研究大自然并用在造福人类方面，很早就跻身于世界先进民族之林了。”

(一)农学

中国自古以来就是一个以农业为主体的国家，农业技术和农学理论在世界上首屈一指。中国是世界上从事农业生产最早的国家之一，也是世界农作物起源的中心地区之一。春秋战国时期，以一家一户为基础的个体小农经济发展起来，基本形成了以粮食作物生产为主，以桑麻、畜牧为副的农业结构，并一直延续了2000多年。中国古代耕作技术是精耕细作，到宋元时期已达到完全成熟的地步。中国古代先进的农学代表是“五大农书”，即西汉的《氾胜之书》、北魏贾思勰的《齐民要术》、宋代的《陈敷农书》、元代的《王祯农书》和明代徐光启的《农政全书》。《农政全书》共60卷，50多万字，分农本、田制、农事、水利、农器等12项，是一部集中国古代农业科学之大成的学术著作。

(二)天文学

中国古代天文学萌芽于原始社会，战国、秦汉时期已形成了以历法和天象观测为中心的完整的体系。中国古代历法有104种之多，为古代任何其他地区所不及，而且屡经修订，许多数据的精确度在世界上长期领先。中国最早就开始了天象观测，李约瑟博士认为“中国是文艺复兴以前所有文明中对天象观测得最系统、最精密的国家”。中国早在公元前1361年就有日食记录，在公元前1600年至公元1600年间有581项彗星记载，公元前28年便开始系统记录了太阳黑子，公元前1400年至公元1600年间，中国有90项超新星记录。在望远镜发明前，中国就积累了大量有关日食、黑子、彗星、流星雨、新星、超新星和极光等十分准确而丰富的记录，为近代科学研究提供了宝贵的历史资料。在宇宙论方面，古代中国形成了三大学说，“盖天说”产生于1世纪，认为“天圆如张盖，地方如棋局”，后又发展为“天象盖笠，地法覆盘”，已初步有球状大地的思想；“浑天说”形成于2世纪，认为众天体附着在绕极轴旋转的天体球上，大地居于中心，这是中国古代的地心说；“宣夜说”源于战国时期，认为天无形质，高远无极，日月星辰飘浮其中，已有一种朴素的无限宇宙思想。

(三)数学

中国古代数学成就主要在算术和代数方面。中国古代出现了十大数学著作。公元前1世纪的《周髀算经》是我国现存最早的一部算经，它总结了勾股定理与勾股测量等数学问题及其在天文、生产中的应用。《九章算术》成书于东汉，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，它比较系统地总结和概括了自春秋、战国至西汉时期人们在社会实践中积累的数学成就。它从各类问题中选出246个例题，按解题方法和应用范围分为九大类，内容涉及算术、初等代数、初等几何等各个方面，其中多元一次方程组解法的记载是世界最早的，比印度早400多年，比欧洲早1300多年，关于分数概念及其运算、正负数概念、加减法则、开方平方、二次方程运算等在世界上都是最早的。《九章算术》为中国古代数学的发展奠定了基础。以《九章算术》为代表的中国古代数学体系，其计算与实用的显著特点，弥补了以欧几里得《几何原本》为代表的具有高度抽象性和逻辑系统性的古希腊数学体系的不足。中国古代数学家对圆周率的计算也达到了世界领先水平。三国时期魏人刘徽于公元263年提出了用“割圆术”计算圆面积的方法，并用极限的概念求得圆周率为3.1416，刘徽在中国古代数学史上最早把极限概念用于解决实际的数学问题，这在世界数学史上是一项重大成就。刘徽的思想方法与公元前5世纪的希腊人安提丰和阿基米德(公元前287～公元前212)的方法都不同，他是用安提丰的方法来解决阿基米德的问题的，当然是在不了解他们两人工作的情况下作出的。阿基米德算出圆周率在3.1408和3.1428之间。罗马时代的天文学家托勒密算出圆周率是3.14167。祖冲之是南北朝时一位杰出的数学家、天文学家，在机械制造等方面都取得了重大成就。他应用刘徽的割圆术，推算出圆周率在3.1415926与3.1415927之间。为计算方便，祖冲之还求出用分数表示的两个圆周率数值:密率为355/133，约率为22/7，欧洲直到16世纪才由德国人鄂图和荷兰人安托尼兹算出同样结果。在各国数学家中，对圆周率计算贡献最大的是祖冲之，所以世界上又把圆周率称为“祖率”。祖冲之的儿祖暅则求得球体体积公式为V=π/6·D(D为球体直径)，称为祖暅公理。在西方它被称为卡瓦列里公理，比祖暅公理晚了1000年。

(四)医药学

中国古代医学自成体系，有独特的理论和方法，其内容之丰富、体系之完善为各学科之冠。战国时期的扁鹊是中国医学史上第一位著名的医生，他利用望、闻、问、切四诊合参法治病，奠定了中国传统医学诊断法的基础。战国时期的《黄帝内经》是中国医学体系开始形成的标志，它全面论述了关于医学基础和临床的基本理论，确立了中医的指导思想和治疗原则，尤其是脏腑、经络学说是中医基本理论成果的重要组成部分，这一学说2000多年来被实践证明是行之有效的，成为中医体系中辨证治疗的基本理论之一。3世纪初的张仲景所著的《伤寒杂病论》以六经论伤寒，以五脏六腑论杂病，提出了系统的辨证施治的思想和方法，奠定了中国临床医学发展的基础。后人尊称张仲景为医方学之始祖。同时代的华佗擅长外科，被尊为外科学鼻祖，他发明了全身麻醉术，是中国、也是世界上第一个应用全身麻醉的人。唐代医学家孙思邈著有《千金方》，收录药物800多种，他被称为“药王”。1578年李时珍写成《本草纲目》，全书50多卷，收录药物1892种，药方万余个，药图千余幅，它是中国古代医药学的经典著作，也是世界科技史上的重要典籍，它出版后不久便被译成各种文字在世界广为流传。

(五)建筑

秦汉时期修筑的万里长城是世界古代伟大的建筑工程，它以雄伟壮观、工程浩大闻名于世。它雄踞中国北部，绵延万余里，构成了一个比较完整的防御体系。它显示了中华民族的聪明才智，也反映了当时测量、规划设计、建筑和工程管理的高超水平。隋唐时期的长安城规模宏大，规划严整，是当时世界上最大的城市。京杭大运河全长4000多里，沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系，是中国南北交通的大动脉。北京的皇宫是一组宏伟壮丽的建筑群，显示了中国具有悠久历史的木构建筑技术的辉煌成就。故宫建筑群是明代永乐年间兴建的，以太和殿、保和殿为中心，建筑设计十分严谨规整。

(六)四大发明

1.造纸术

中国汉字起始很早，新石器时代的西安半坡村遗址出土有刻画符号，黄帝时代有仓颉造字的传说。古代人们曾先后使用龟甲、兽骨、金石、竹简、木牍、缣帛等作为书写材料。由于简牍笨重，缣帛贵重，于是寻求廉价、方便易得的新型书写材料成了迫切的社会要求。

东汉时期的蔡伦用破布、旧渔网、树皮等废料制成了植物纤维纸，105年蔡伦把纸献给汉和帝，颇受称赞。蔡侯纸的出现在造纸术的发展史上是一件大事，为交流思想、传播文化和发展科学技术提供了重要工具。造纸术是中国劳动人民的伟大发明，也是中国人民对人类做出的重大贡献。蔡伦发明造纸术时，埃及人还在使用纸草，巴比伦人使用泥板，印度人使用贝叶，欧洲人使用羊皮。中国造纸术首先传入朝鲜、越南、日本，后又传入印度、中亚，一千多年后经阿拉伯人传入欧洲，17世纪末才传到美洲。

自汉代以后，中国的造纸技术不断革新与进步。魏晋南北朝时，纸已代替帛、简成为普遍的书写材料。造纸的主要原料，除原有的麻、楮之外，桑皮、藤皮也被用于造纸。南方的藤纸由于质地优良，于隋代成为官方文件的主要用纸而盛行一时。隋唐至宋代，造纸手工业已遍及全国，印刷术的发明和发展，又促进了造纸业和造纸技术的发展。传统的麻纸、楮纸、桑皮纸、藤皮纸等继续发展，新的造纸原料如竹、檀皮、麦秸、稻秆等不断被开拓利用。中唐时期竹纸在南方盛行，竹纸的问世，标志着中国造纸技术已相当精熟。书画用的纸，唐时以“玉版宣”之名在安徽宣州(今泾县)问世，被列为贡品。宣纸在唐代以檀皮为原料，到清代就改为檀皮、稻草合料制造，其质地细腻、洁白、柔软，且经久而不变色，至今仍是稀世之宝。

1990年在比利时马尔梅迪举行的国际造纸历史协会第20届代表会上，专家们一致认为蔡伦是造纸术的伟大发明家，中国是纸的发明国。

2.火药

唐代中国的炼丹家们已经知道了“以硫磺、雄黄合硝石，并密烧之”，就会出现“焰起，烧手、面及屋宇”的现象。硫磺、硝石和炭的混合物就是最初的黑火药。《孙真人丹经》中就有混合硫磺、硝酸钾和炭制成火药的记载，这是世界上关于火药的最早记载。宋元时期，黑火药配方中的各种成分有了比较合理的定量配比，并在军事上得到实际应用。火药和火药武器的制造开始成为军事手工业的一个重要部门。970年以后陆续出现了火箭、火毯、火蒺藜等火攻武器。火攻武器的大量使用，推动了火药的研究和配方的改进。宋代曾公亮编著的《武经总要》中曾记载了三个火药方子，以期使火药达到易燃、易爆。1132年发明的长竹竿火枪、1259年发明突火枪是近代枪炮的雏形，1332年元代制造的铜铸火铳是已发现的世界上最古老的铜炮。火药的使用标志着化学力量进入战争(火箭、火球、陶雷、石雷、铁雷、竹制铁火枪、铜铳、铁铳、枪炮)，导致军队编制增加了火器军，战争形势发生了变化。火药的发明是中国人民的一项重大贡献，对世界文明的发展有重大影响。

3.指南针

战国时发明了磁勺司南，汉代时发明了指南鱼，宋代人们在人工磁化和使用磁针方面的探索，导致了指南针的发明和广泛应用。沈括在《梦溪笔谈》中曾记载了指南针的制作和运用，即用磁石摩针锋使钢针显示出磁性，指南针的装置主要有水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法和缕悬法，而以单丝悬挂法为最好。指南针一经发明，很快被应用于航海，它使人们获得了全天候航行的能力，人类第一次真正得到了在茫茫大海上昼夜航行的自由。指南针当时由在中国沿海往来贸易的阿拉伯人传向西方。

4.印刷术

印刷术的发明，须先具备纸、笔、墨等物质条件，具备刻印的工艺技术，掌握反文印刷原理。这些条件在中国早已具备。在6世纪末的隋唐时期，雕版印刷术问世。雕版印刷一般选用纹质细密的木材为原料，由于刻字印刷比手写传抄优越百倍，所以很快得到推广。1966年在朝鲜发现的刻本《陀罗尼经》刻于704～751年，为目前发现的最早的印刷品，学者们认为该经是在长安翻译和刻印的。至宋代，毕昇发明了活字版印刷术，他用胶泥制成活字经火烧变硬，排在铁板内，内放一层混合的松香、蜡、纸灰等，在火上加热，松香、蜡遇热熔化，冷却后一版泥活字就粘在一起，冷却时用一块平板将泥活字压平。一版印完，将铁板放在火上加热，即可取下泥活字，以备再用。后来，中国人又发明木活字，朝鲜人发明了铜活字。活字印刷术于15世纪传入欧洲。毕昇发明的活字印刷术，既省时又省力，经济方便，在中国和世界印刷术史上都是一个创举。

中国的四大发明在12～15世纪经阿拉伯传入欧洲，在近代科学和资本主义发展中产生了深远的影响。马克思曾高度评价:“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造的必要前提的最强大的杠杆。”