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第一章 輝煌的歷史科學的寶藏——中國古代科技著作概述

第一章 輝煌的歷史科學的寶藏——中國古代科技著作概述

春秋戰國是一個社會大變革的時代,生產關係的改變和科學技術的應用,使生產得到極大提高,生產的提高反過來又促進了科學技術的飛速發展。當時社會上還出現了一個叫做「士」的知識分子階層,從而打破了舊的官府對文化的壟斷,形成了「百家爭鳴」的思想解放和學術自由的生動局面。在學術爭論中,古老的氣、陰陽、五行等思想學說也得到了充實和完善,為系統整理科學技術資料提供了有利的工具。由於上述幾方面的有利條件,在這一時期科學技術著作開始大量湧現。在天文方面,當時各諸侯國幾乎都有人專門職掌對日、月、行星和恆星的天文觀測,並著書立說,積累了豐富的天文資料。其中著名的有齊人甘德的《天文星占》和魏人石申的《天文》,合稱《甘石星經》(已佚)。書中測定了金星與木星會合周期的長度,火星、木星的恆星周期等,表明當時的天文學研究已向定量化的方向邁進。春秋後期,各諸侯國還普遍採用了四分曆,它取回歸年長度為365¼日,並採用19年七閏為閏周,標志著我國曆法已進入比較成熟的時期。數學方面,在當時世界上領先的十進位值制記數法和傳統的籌算制度在這一時期不斷得到完善,先秦文獻中的記載證明當時已運用四則運算和分數運算等等,那時貴族子弟所受的數學教育就有「九數」之稱。一般認為至少在戰國後期我國已產生了數學著作,但已經失傳了。在醫學上,當時湧現了如扁鵲、醫和等一批著名醫學家,其中一些人已經開始結合氣、陰陽等思想系統整理醫學知識,出土的《足臂十一脈灸經》、《陰陽十一脈灸經》、《五十二病方》是已知最早的經脈專著和方書,而著名的《黃帝內經》則以論述人體解剖、生理、病理、病因、診斷等基礎理論為重點,兼及針灸、經絡、衛生保健等多方面內容,奠定了祖國醫學理論體系的基礎。在農業方面,農業生產上的精耕細作等優良傳統在此時開始形成,可以達到四年五熟和一年兩熟。《呂氏春秋》中的《上農》、《任地》、《辨土》、《審時》等是我國現存最古老的農學論文,從天時、地利和人力等方面論述了一整套具體的農業生產技術和原則。春秋戰國時代,由於生產發展,商業繁榮,交通隨之發達。人們的視野擴大了,積累了大量耳聞目睹的地理資料,促進了地理學的發展。《山海經》以山為綱,記敘了山的位置以及所在地的水文、動植物、礦產和神話傳說等等。《禹貢》則敘述了我國大部分地區的山脈和水系,並分全國為九州,已有了自然地理區劃和區域對比的思想萌芽。在這一時期,手工業也獲得迅速發展,分工細緻,技術精湛,著名的曾侯乙編鐘和一批古車輛的出土反映了當時高超的技術水平。當時的兩部名著《墨經》與《考工記》交相輝映,相互補充,對人們生產中的豐富經驗加以理論總結和抽象概括,在光學、力學、幾何學的研究上取得了豐碩的成果,尤其是顯示了初始的實驗科學對深化人們認識的重要性。
中國古代科技著作像一條河流,從發源到匯入世界科學大海,一直連綿不斷,其繼承和發展的脈絡清晰可見。同時,我們也應該知道中國古代的科學技術,歷來就是處於世界的前列,有過驚人的輝煌,只是在近二三百年中,才開始落後于西方。重溫歷史,更增強我們的信心,中華民族是一個勤勞智慧的民族,通過艱苦的努力,我們一定可以重新屹立於世界科技領域的峰巔。
要了解中國古代究竟有哪些偉大的read•99csw•com科技成就,為數眾多的中國古代科技典籍無疑是值得認真發掘的巨大寶庫。據統計,僅中國古代醫藥學的著作就有萬種以上,數學著作也有上千種,農學著作近400種。這些科技典籍不僅記載了我國古代在天文、數學、農學、地理、化學、物理和工程技術等各個科學領域取得的成就,還留下了許多前人進行科學研究的經驗和教訓。
魏晉南北朝時期,我國長期處於南北對峙、政權紛立的狀況。政權的更迭,削弱了文化專制,因而各種思想活躍;空前的民族大融合及南方和邊遠地區的開發,促進了生產技術和科學知識的交流;所以,在這一時期,中國古代科學技術體系得到了進一步的充實和提高,並在一些方面有重大突破。由於天文儀器的不斷改進,天文觀測資料日益豐富準確,特別是歲差、太陽和五星運動不均勻性等重大發現和創新,直接影響後世曆法的改革。當時曆法在若干天文常數上有所提高,北涼趙(匪欠)〔fei匪〕《元始歷》第一次打破了19年七閏的舊法,提出600年中221個閏月的新閏周。後來祖沖之在《大明曆》中提出391年144閏月的閏周,更為精密。祖沖之推算得回歸年長度為365.2428148日,和今天的推算值僅差46秒。魏晉南北朝時期還掀起了古代數學研究的第一次高潮,出現了趙爽的《周髀注》,劉徽的《九章算術注》和《海島算經》,以及《孫子算經》、《夏侯陽算經》、《張丘建算經》,祖沖之的《綴術》,甄鸞的《五曹算經》、《五經算術》、《數術記遺》等一批數學著作。這些數學著作大大豐富了以《九章算術》為代表的中國古代數學體系。如劉徽在《九章算術注》中,不僅對《九章算術》中的大部分演算法給出了理論上的論證,同時還創立了「割圓術」等若干新演算法;祖沖之在《綴術》中推算出圓周率為:3.1415926<π<3.1415927,這個數值領先世界千年之久。在農業方面,賈思勰的《齊民要術》是我國現存最早的一部完整的農書,書中從作物栽培、耕作技術和農具、畜牧獸醫、食物加工等方面系統總結了公元6世紀前我國北方旱地的農業生產和農業科學技術,對後世農學影響很大。這一時期,醫藥學有了全面發展,以針灸學和脈學的成就較為突出。晉代王叔和的《脈經》是我國最早的脈學專著。書中所列24種脈象,成為後世脈學診斷的依據。皇甫謐〔mi秘〕所著的《黃帝三部針灸甲乙經》(簡稱《甲乙經》)是現存最早的針灸專著,也是針灸學的經典,它統一了穴位,並具體指明了針刺深度、留針時間、艾灸時間,以及針灸的適應症和禁忌症等等,為普及和發展針灸學做出了貢獻。另外,南朝陶宏景的《神農本草經集注》、劉宋雷斅〔xiao校〕的《炮炙論》、晉代葛洪的《肘後備急方》也分別在本草學、藥物的炮製加工和方劑學方面豐富和發展了祖國中醫藥體系。此時地理學發展的特點是出現了大量描述各地州郡和山川的「地記」,還先後出現了幾部全國性的地理總志。北魏酈道元的《水經注》以水係為綱,詳細記錄了河流流經地區的地形、物產、地理沿革等,寫下了地學發展的新篇章。由於道教的發展,煉丹術在當時社會上層更加風行,晉代葛洪就是一位著名的煉丹家,他在《抱朴子》的「金丹」、「仙藥」、「黃白」篇中總結前人經驗,記述了許多物質的性質和化學變化,為醫藥和九_九_藏_書化學的發展做出了貢獻。
明代初期,由於封建制度日趨沒落,科技發展的勢頭緩慢下來,特別是像禁止民間習學曆法那樣的統治政策,直接限制了某些學科的發展。當時較為發達的是技術和應用科學方面,如吳敬的《九章演算法比類大全》是1000多個應用問題的彙編,程大位的《演算法統宗》是珠算術的專著,反映了當時商業數學的發展。朱載堉的《律學新說》發明了十二平均律,對音律學的發展做出了重大貢獻。明代中葉以後,隨著資本主義生產關係的萌芽,以及一批務實的知識分子轉向科學研究,中國傳統科技的發展又峰迴路轉,萌發生機,在明末出現了一批著名的科學技術著作。如李時珍的《本草綱目》是集大成的藥物學著作,宋應星的《天工開物》是我國也是世界上第一部有關農業和手工業的百科全書,《徐霞客遊記》是我國古代地理學的傑作,徐光啟的《農政全書》是古代及當時農業技術的集大成者,方以智的《物理小識》則一方面將我國古代科學知識作了一次綜合記錄,一方面吸收了當時西方的一些科學知識,是一部百科式的科學著作。這些著作實際上是對我國古代科學技術體系的一次大規模的總結。
明末清初,西方近代科學開始傳入我國,對我國科技術發展產生了巨大影響。一方面,一些傳統科學繼續向前發展,比較典型的是中醫藥學,如清代葉桂的《溫熱論》、吳瑭的《溫病條辨》和王士雄的《溫熱經緯》對外感溫病的發病途徑和傳變以及辨症診治做了全面研究,使溫病學說達到了成熟的階段;朱奕梁的《種痘心法》記載了人痘葯的選育法和人痘接種法;趙學敏的《本草綱目拾遺》和王清任的《醫林改錯》也確實起到了「拾遺」和「改錯」的作用。另一方面,一批科學家投入了中西科學的匯通工作,明末徐光啟、湯若望等人編著的《崇禎曆書》比較系統地介紹了歐洲的天文學;清代梅瑴〔jue覺〕成等編譯的《數理精蘊》是介紹西方數學知識的百科全書;王錫闡的《曉庵新法》汲取了中、西天文學的優點,並獨立發明了計算金、水星凌日的方法;梅文鼎、李善蘭等更有大量的數學著作問世,取得了很大成就;其他的還有鄭復光的《鏡鏡詅〔ling鈴〕痴》比較完整敘述了幾何光學,徐壽的《化學鑒原》是系統的化學教科書,等等。儘管明末及清代的科學著作在數量上要比歷代多得多,但總的來說,自明中葉以後,我國的科技發展便開始日益落後于歐洲了。
隋唐時期,帝國的長期穩定統一、經濟文化繁榮,使得古代科學技術持續發展,並走向成熟。隋初的劉焯,針對日月運行的不均勻性,在《皇極曆》中首次採用定朔代替平朔,並創立了二次等間距內插法,改良了曆法。唐代對天文儀器的改造和大規模的天文觀測,為編定更完善的曆法提供了更精密的天文常數,其中最著名的是一行為編定《大衍曆》而進行的大地子午線的科學測量。在《大衍曆》中,一行創立了不等間距二次內插法和計算視差影響的經驗公式,並加強了曆法內容和結構的系統性,表明我國古代曆法體系已完全成熟。天文曆法的進步和數學的發展與普及是分不開的,如二次內插法既是曆法推算的重要方法,又是數學研究的巨大成果。隋唐兩代都在國家創辦的學校中設置了數學教育,還在科舉考試中設立了明算科,以漢唐間十部重要的數學著作為教科書,稱作「算經十書」,並對其做了大量的註釋工作。十部算經中的《緝古算經》是初唐王孝通所作,這是我國現存最早的開帶從立方(求三次方程的正根)的算書。隋唐農業技術的發展,如南方水田整地技術、農具改良、興修農田水利工程、作物栽培種類和品種增加,等等,為農書的產生創造了良好條件。這時的農學著作比過去任何時候都多,既有綜合性的,又有專門性的,計有20多種。隋代諸葛穎的《種植法》達77卷,陸羽的《茶經》是我國也是世界最早的茶葉專著,晚唐陸龜蒙的《耒耜經》既是我國最早關於農具的專著,又是最早敘述江南農事的農書。隋唐時期的醫藥機構已較為完善,規模超越前代,也是當時世界僅見。政府的重視,無疑有利於醫藥學的發展。唐代的《新修本草》是我國也是世界上第一部由國家頒行的藥典,它收藥物844種,而且圖文並茂,在動植物形態學上也有著重要意義。隋朝醫家很重視對病因、病候的研究,太醫博士巢元方等受命總結前人經驗,寫成《諸病源候論》,論述了1700多種病候,成為我國歷史上內容最豐富的探討病因病機的一部專著。這時期在臨床醫學方面也取得顯著進展,孫思邈的《千金方》和王燾的《外台秘要》兩部巨著,集東漢以來臨床驗方之大成,尤其在藥物使用上成就卓著。另外,藏族人民通過長期積累,並吸收了漢族及鄰國印度的醫藥經驗,在唐代形成了具有民族特色的藏醫學體系。8世紀宇陀·元丹貢布編撰的《四部醫典》是藏醫學的經典,奠定了藏醫學的基礎。隋唐兩代統治者還十分重視編纂全國性的地理著作,以掌握全國各地的山川、物產、戶口、風俗等情況,這對地理著作產生了很大影響。這時編修的地理著作以「圖經」的形式為主,即由地圖和說明文字組成,是對以《漢書·地理志》為代表的傳統地理學的發展,著名的有賈耽的《海內華夷圖》、李吉甫的《元和郡縣圖志》等。唐代中外交通發達,玄奘西遊家喻戶曉,他的《大唐西域記》既是地理學著作,又是研究中外交流的重要資料。九_九_藏_書
科學技術史是人類文明史中一個重要的組成部分,其中也融入了中國古代人民的高度智慧和辛勤汗水。但是,直到半個世紀前,世界學術界仍在科學「歐洲中心論」的迷霧籠罩中,完全忽視了中國古代的科學技術成就。這是極不公平的。當然,這和西方人對中國文化缺乏了解,以及當時我們自身對中國科技史的研究不夠有一定的關係。從本世紀40年代開始,英國科學史家李約瑟等人對中國古代科學技術進行了系統考察,並吸收了中國科技史家的研究成果,撰寫了《中國科學技術史》這一著作。通過這部巨著,李約瑟等人向全世界展示了中國古代數千年來積累的科學技術的偉大成就,及其對世界的文明發展作出的巨大貢獻,「要是沒有這種貢獻,就不能有我們西方文明的整個發展歷程」。
科技著作的發展與生產和科技的發展有著密切的聯繫。我國是世界早期人類文明的主要發源地之一;是世界上使用火、發明弓箭、陶器、農牧業、天文和醫藥等最早的地區之一;特別是我們的祖先很早就發明了養蠶和絲織技術,在歷史上一直以絲綢之國聞read.99csw.com名於世。然而,在文字產生以前,人們的科學知識和技術都是以「口傳身授」的形式流傳的,在交流和保存科技知識上受到極大的限制。文字產生后,科學知識和技術可以用文字記錄下來,在傳播上突破了時間和空間的局限,對於科學技術的發展有著至關重要的作用。在我國,從仰韶文化時期在陶器上刻劃的簡單文字中,就發現了數字元號;而在已成熟的商代甲骨文中,則記載了更多的關於醫藥、地理、天文、農業等方面的科技知識;至於周代的金文,以及《周易》、《詩經》、《尚書》等早期文獻中,科技資料隨處可見,反映了當時科學技術的水平。但是,在春秋戰國以前,文獻典籍由巫、史、卜等專職人員掌管,普通人輕易是見不到的,留傳下來的更少。因此,當時是否有科技專著,有什麼樣的科技專著,我們不得而知。我們現在所見到的科技典籍是從春秋戰國時代開始的。
宋遼金元時期,社會經濟的空前繁榮,政府對科技發明的獎勵政策,以及各民族間和中外科技的交流,促使古代科學技術的發展在這時達到了最高峰。宋曾公亮在《武經總要》中記載了製造火藥的方子,沈括在《夢溪筆談》中談到了指南針的製作、活字印刷的發明,再加上宋代蘇易簡的《紙譜》、元代費著的《紙箋譜》等造紙專著的出現,我國古代的「四大發明」幾乎都在這一時期或發明,或得到改進,從中可見宋元科技高度發展之一斑。宋元時期的科技著作,無論是在數量上還是在總體水平上都可以說遠遠超過了前代。天文方面,宋代蘇頌的《新儀象法要》記載了被稱為世界最早的「天文鐘」的水運儀象台的設計製造;元代郭守敬等人的《授時歷》是中國古代最優秀的曆法,它定回歸年長度為365.2425日,與現在的理論值僅差23秒。數學方面,宋元數學是我國古代數學研究的第二次高潮,也是古代數學發展的頂峰,數學家燦若群星,著作成就輝煌。如宋秦九韶的《數書九章》提出了「大衍求一術」(一次聯立同余式解法);金元李冶的《測圓海鏡》論述了「天元術」(一元高次方程);元朱世傑的《四元玉鑒》闡釋了多元高次方程組解法等,在不同的方面,取得了領先世界的成就。在農學上,不僅有《王禎農書》這樣綜合黃河流域旱田耕作與江南水田耕作生產經驗的大型農書,還出現了《陳旉〔fu夫〕農書》那樣專論南方水稻區域農業技術與經營方法的地區性農書,以及大量的關於蠶桑、茶、花卉、果木等的專門性農書,反映了這一時期農業技術的全面發展。醫藥方面,宋政府多次組織修訂出版了《證類本草》、《太平聖惠方》等大型本草和方書;金劉完素的《素問玄機原病式》等,張從正的《儒門事親》,李杲〔gao稿〕的《內外傷辨惑論》等,元代朱震亨的《格致餘論》等,從不同的側面繼承並發展了《黃帝內經》的醫學理論,形成了「火熱論」、「攻邪短論」、「脾胃論」、「養陰論」四大醫學流派;宋王唯一的《銅人腧穴針灸圖經》、元滑壽的《十四經發揮》統一了各家對腧穴的說法;元齊德之的《外科精義》和危亦林的《世醫得效方》分別為外科和骨科的專論。這些著作表明中醫藥學在臨床經驗、醫學理論和本草學上進入了一個全面發展的新階段。另外,宋代宋慈的《洗冤錄》是世界上第一部系統的法醫學著作,后流傳到國外,譯本很多。這一時期,地理學也取得了巨大成就,宋代樂史所編的《太平寰宇志》和元代所修的《大元一統志》,都是地方志read.99csw•com的煌煌巨著;宋代杜綰的《雲林石譜》是我國保存至今最完整的岩石礦物學著作;此外,還有眾多的郡縣地方志、遊記和海上見聞錄等。宋元時期在地圖測繪上的成就也格外突出,規模大,技術精,其中像《華夷圖》、《禹跡圖》、《地理圖》、《九域守令圖》等石刻地圖,一直保存至今,是我們研究古地圖的珍貴資料。技術方面的專著如宋代李誡的《營造法式》全面系統地總結了歷代工匠的經驗與當時的建築技術,元代陳椿的《熬波圖》記載了煉鐵技術,薛景石的《梓人遺制》則是木工技術專著,其中對紡織機械的記述詳明,有較高的歷史價值。最能綜合反映當時科學技術發展水平的著作當數沈括的《夢溪筆談》。書中涉及天文曆法、數學、地理、地質、氣象、物理、化學、冶金、兵器、水利、建築、動植物及醫藥等廣闊的領域,並在許多方面取得了重要的科學成果,有「中國科學史上的坐標」之稱。
秦漢時期是我國古代科學技術發展史上的一個重要時期。國家的統一,漢初的「休養生息」和解除思想禁錮等政策,都為生產的發展和科學技術的提高創造了條件。冶鐵技術和紡織機械的出現,造紙術的發明,長城等大型土木工程的興修,反映了當時生產技術已趨於成熟;而一些經典科學著作的產生,則表明我國古代科學技術形成了自己獨特的體系。在天文上,傳統的蓋天說、渾天說、宣夜說三大宇宙理論得到了總結和明確的表述,如《周髀算經》用數學方法構建了蓋天宇宙模型,是我國最早的數理化的宇宙理論著作;而張衡的《靈憲》和《渾天儀圖注》則以渾天說為基礎,系統論述了關於宇宙生成和演化的思想,為渾天說在古代天文學中占統治地位打下了基礎。這時的曆法已基本成熟,具備了後世曆法的主要內容。從《太初曆》到《乾象曆》,建立了一套比較科學的推算五星運動和日月運動及交食周期的方法,曆法中提出的以沒有中氣(雨水、春分、穀雨等十二節氣)的月份為閏月的原則,至今仍在使用。在天文計算中,運用了大量的數學運算,在一定程度上也反映了當時的數學水平。代表當時數學最高水平的是《九章算術》,它以例題集的形式對我國古代積累的數學知識進行了總結,已包括了初等數學中的算術、代數和幾何的相當大部分內容,形成了自己的體系,成為數學著作的經典。在農業方面,奠基於戰國時期的輪作制、一般作物栽培的基本原理和精耕細作提高單位面積產量的技術措施,此時已得到確立。據《漢書·藝文志》載,當時的農書就有九家114卷之多,其代表《氾勝之書》總結了農業生產中六個基礎環節(及時耕作、土地的利用和改良、施肥、保墒〔shang商〕、及時中耕除草、及時收穫)的理論和技術問題,以及十多種農作物的栽培方法。醫藥學在秦漢時期也得到進一步發展,《神農本草經》是現存最早的本草著作,奠定了後世本草學的基礎;張仲景《傷寒雜病論》在治病的理論、方法、方劑、藥物使用等方面總結出一系列醫療的基本原則,是中醫臨床辨證論治的鼻祖。在地學上,馬王堆漢墓出土的地圖,反映了當時人們豐富的地理知識和相當高的測繪技術,而《漢書·地理志》中第一次出現了「地理」這個名詞,並且開闢了沿革地理研究的新領域。另外,煉丹術在此時也有重大進展。魏伯陽在前人煉丹經驗的基礎上,進行了理論探索,他的《周易參同契》是我國最早的煉丹理論著作,被稱為萬卷丹經之首,在中國古代化學史上佔有重要地位。