中國科學(xué)技術(shù)史-良-第5秦漢

第五章華夏國力大發(fā)展時期第一節(jié)社會與學(xué)術(shù)的發(fā)展第二節(jié)煉丹術(shù)與物理學(xué)第三節(jié)地學(xué)與礦冶第四節(jié)生物學(xué)、農(nóng)學(xué)與醫(yī)藥學(xué)第五節(jié)機械、紡織與土木工程第12張1第一節(jié)社會與學(xué)術(shù)的發(fā)展秦始皇的暴虐統(tǒng)冶，在科學(xué)文化領(lǐng)域內(nèi)對知識分子的迫害，十分殘忍。最為有名的事件是“焚書坑儒”。前者發(fā)生在公元前213年，朝廷焚毀了包括《詩》、《書》在內(nèi)的諸子百家著作；在公元前212年活埋批評朝政的460余名儒生。漢初統(tǒng)治者尚黃老學(xué)說，主張“無為而治”。到武帝時，董仲舒建議“獨尊儒術(shù)，罷黜百家”。宣帝在甘露二年（前151年）宣布，將董仲舒的思想奉為唯一的官學(xué)內(nèi)容，并將諸子百家和司馬遷的著作封禁。盡管在武昭宣時期科技的發(fā)展達(dá)到高潮，但由此開始，漢代學(xué)術(shù)研究出現(xiàn)僵化的傾向。2一、學(xué)術(shù)機構(gòu)和活動西漢元朔五年（公元前124年），中國歷史上第一所皇家大學(xué)——太學(xué)成立，它對應(yīng)著典籍建立了講座，由此培養(yǎng)和輸送出不少人才。漢代還召開了一些學(xué)者會議，如鹽鐵會議（始元六年，公元前81年）上討論了官營工業(yè)的問題。石渠閣會議（宣帝甘露三年，公元前51年）足以與西方的尼加伊?xí)h（公元前325年）相比。白虎觀會議（章帝建初四年，公元79年）使“讖緯”國教化，這次會議的記錄至今保存在班固（32~92）的《白虎通義》之中。平帝四年（公元4年），在王莽的倡議下，召開了中國歷史上第一次科學(xué)技術(shù)專家會議。當(dāng)時“征天下通知逸經(jīng)、古紀(jì)、天文、歷算、鐘律、小學(xué)、史篇、方術(shù)、本草，以及五經(jīng)、論語、孝經(jīng)、爾雅的教授者，在所為駕一封車佀傳，遣詣京師，至者數(shù)千人”。3西漢朝野也很注意搜集秦火之后的各種典籍，這對科學(xué)文化發(fā)展是有意義的。劉向（公元前77~前6）為目錄學(xué)之祖，他對當(dāng)時的各種書籍進(jìn)行分類、注譯、編輯和提要說明。劉歆（公元前53~公元后23，劉向之子）把圖書分為7類：輯略（總論）、六藝略、諸子略、詩賦略、兵書略、術(shù)數(shù)略、方技略。他還撰修《七略》，這是我國第一部圖書分類目錄。這種分類法稱為“七分法”。班固的《漢書·藝文志》就以此為藍(lán)本?！端囄闹尽肥怯煞叫g(shù)、醫(yī)藥、軍事學(xué)、歷史、哲學(xué)、占卜、天文學(xué)等方面的專家編成，約有700多種著作編入。4古代的四大發(fā)明有兩項產(chǎn)生于漢代，即造紙術(shù)和磁性指南器。紙字從“纟”，先秦“紙”確是絲質(zhì)的。東漢許慎的《說文解字·纟部》：“紙，絮一苫（shān）也。”我國自古以次繭作綿；漂洗時留在器物的殘絮形成薄層絲綿片，干后就叫“紙”。西漢時開始以麻類纖維代替絲絮造紙，已有多處出土。西安灞橋出土的公元前118年以前的古紙，據(jù)分析，所采用的原料是麻類纖維。制造紙漿時已采用石灰發(fā)酵的返麻方法。原料中還有廢麻，表明當(dāng)時已用破舊的麻布造紙。51986年甘肅天天水放馬灘出土的漢文帝時期（公元前179~前141年）的紙質(zhì)地圖殘片，是世界上已發(fā)現(xiàn)的最古的植物纖維紙之一?！稏|觀漢記·蔡倫傳》記載，“蔡倫典尚方作紙”（蔡倫任尚方令時主管造紙）?！逗鬂h書·蔡倫傳》記載，105年，蔡倫用樹皮、麻頭、破布和舊魚網(wǎng)作原料造紙，并獻(xiàn)給漢和帝。由于紙的品質(zhì)較好，因此“天下咸稱‘蔡候紙’”。到3~4世紀(jì)，紙已基本上取代了竹簡和縑帛成為主要書寫材料。6在天文學(xué)上，張衡（78~139）堪與古希臘的托勒密（85~165）相匹。對于天地起源，張衡第一個以渾天說的觀點進(jìn)行闡述。他認(rèn)為，天地萬物從原始的渾沌未分的元氣發(fā)展而來，元氣是物質(zhì)性的，不同質(zhì)的陰陽二氣的相互作用形成了今天的宇宙。這是一種原始的唯物主義的宇宙發(fā)生論和萬物生成說。在解釋天體的結(jié)構(gòu)和視運動上，渾天與蓋天兩家爭論激烈，由于張衡的宣傳，最終使渾天學(xué)說在古代占據(jù)了主導(dǎo)地位。張衡把無限宇宙概念理論化了。他說：“宇之表無極，宙之端無窮?！保ā鹅`憲》）張衡還痛斥讖緯之說，認(rèn)為應(yīng)加以禁絕之。在醫(yī)學(xué)上，張機（150~219）堪與古希臘的蓋侖（129~199）相匹。7漢朝的天文觀測成就最大，甚至秦宮殿“象天極”，在陵墓中也“上具天文”（《史記·秦始皇本紀(jì)》），在歷法編制和宇宙理論研究中也是成績斐然，對后世產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。至遲到周文王姬昌時，已有名為“靈臺”的觀象臺。東漢的靈臺設(shè)置在洛陽平昌門南。靈臺設(shè)有渾儀和渾象等儀器。它創(chuàng)建于東漢光武帝中元元年（56）。到北魏時被廢棄。東漢設(shè)置太史令一人，其下有靈臺待詔42人，其中有14位輪流值夜觀測天象。古代天文觀測儀器主要是圭表、渾儀與渾象。圭表起源很早，可能產(chǎn)生于史前社會。渾儀與渾象要晚些，秦漢有所發(fā)展。落下閎對渾儀進(jìn)行了改進(jìn)；宣帝時的耿壽昌首倡銅鑄渾象（天球儀），用以演示渾天說。東漢的張衡首創(chuàng)水運渾象，它與實際天球的周日視旋轉(zhuǎn)是同步的。8二、重要的典籍西漢時期的數(shù)學(xué)家注意對先秦典籍的整理和總結(jié)，在這方面的代表性成果是《周髀算經(jīng)》和《九章算術(shù)》。1．《周髀算經(jīng)》這是我國最早的一部天文數(shù)學(xué)著作，成書于公元前100年。書中假托周公與商高（周初時人）對話和榮方與陳子之間的問答，對秦漢以前數(shù)學(xué)成就進(jìn)行了總結(jié)。從數(shù)學(xué)角度來看，書中使用的π值為3（周三徑一）；并涉及到較復(fù)雜的分?jǐn)?shù)運算；對于“勾股定理”也做了初步論證。這里以勾股定理為例。書中記載了一組特殊的例證，即“勾廣三，股修四，徑（即弦）偶（禺）五”。為此還記載了公元前7世紀(jì)陳子求日地距離時表述的勾股定理，即“以日下（從觀測點到日高垂足的距離）為勾，日高為股，勾股各自乖，并而開方除之，得邪至日（日地距離）”。92．《九章算術(shù)》在中國數(shù)學(xué)史上，此書的地位類似于希臘的《幾何原本》，一千多年間一直被作為教科書。此書編篡于西漢早期，可能為數(shù)學(xué)家張蒼（？～前152）和耿壽昌等人（或許包括許商和杜忠）增訂刪補先秦典籍而成書，對先秦數(shù)學(xué)研究諸領(lǐng)域作了較全面的表述。全書收集了246個應(yīng)用題,分屬于：“方田”（田畝計算）、“粟米”（比例、換算）、“衰分”（狩獵、比例）、“少廣”（開方）、“商功”（土方、容積的計算）、“均輸”（糧食運輸、分派工役）、“盈不足”（盈虧解法）、“方程”（聯(lián)立一次方程）和“勾股”。書中包括當(dāng)時世界上最先進(jìn)的分?jǐn)?shù)四則運算和比例算法，特別是為了約分而提出求最大公約數(shù)的輾轉(zhuǎn)相除法。10書中系統(tǒng)論述了開平方和開立方，并在此基礎(chǔ)上介紹了求解一元二次方程（首項系數(shù)不為負(fù)）的數(shù)值解法。為了求解聯(lián)立一次方程組，書中明確地運用了“高斯消去法”?！毒耪滤阈g(shù)》已用線性內(nèi)插法作為解高次方程的近似方法?！毒耪滤阈g(shù)》在世界數(shù)學(xué)史中第一次記載負(fù)數(shù)概念和正負(fù)數(shù)加減法則。我國籌算分紅籌和黑籌，用它們分別表示正數(shù)和負(fù)數(shù)。在幾何學(xué)上，《九章算術(shù)》還把具體對象抽象化，“方田”和“圓田”已把原有田地面積的意義抽象為方形和圓形；在復(fù)雜面積和體積的計算中，除立方體、錐體和柱體之外，還有棱臺體的體積公式。有人推測，《九章算術(shù)》的某些算法可能傳入印度，而后傳到歐洲。如“盈不足”（一次內(nèi)插法）在阿拉伯和歐洲的早期著作中被稱作“中國算法”?！毒耪滤阈g(shù)》被譯作多種文字，為我國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。11三、歷書的改革與發(fā)展秦國原來采用的是戰(zhàn)國末年編訂的顓頊歷，這是“古六歷”之一。它也是四分歷，即一回歸年為365.25日，一朔望月29.5日；以立春為一年節(jié)氣計算的起點。秦朝建立后，此歷曾頒行全國。漢初仍采用顓頊歷，到武帝太初元年（公元前104），武帝下令編制新歷法，由公孫卿、壺遂和司馬遷主持，并征募民間天文學(xué)家唐都、落下閎、鄧平、司馬可和、候宜君等人參加。他們先后提出18種方案，最后選定鄧平（和落下閎）的方案，并定名為“太初歷”。12太初歷是我國第一部比較完整的歷法，也是我國歷法史上實現(xiàn)的第一次大改革。它規(guī)定的一回歸年為365日，一朔望月為29日，因此亦稱為“八十一分歷”。太初歷第一次將二十四節(jié)氣編入歷法，所謂二十四節(jié)氣由12個“節(jié)氣”（立春、驚蟄、清明、立夏、芒種、小暑、立秋、白露、寒露、立冬、大雪、小寒）和12個“中氣”（雨水、春分、谷雨、小滿、夏至、大暑、處暑、秋分、霜降、小雪、冬至、大寒）構(gòu)成，并確定在沒有中氣的月份置閏月。這種置閏的原則一直沿用至今。

13[缺分?jǐn)?shù)值]太初歷推算出135個月有23次交食的周期。西漢末年，劉歆編制“三統(tǒng)歷”，它基本上采用太初歷的數(shù)據(jù)。后來，三統(tǒng)歷被收入《漢書·律歷志》，因此得以留傳至今。東漢元和二年（85），徧訴、李梵、賈逵等人在太初歷的基礎(chǔ)上編成“后漢四分歷”，并于當(dāng)年頒行。它的一回歸年為365日，一朔望月為29日，19個太陽年設(shè)置7個閏月，并且增加二十四節(jié)氣昏旦中星、晝夜漏刻和晷影長度等內(nèi)容。14四、天文觀測記錄馬王堆三號墓出土公元前170年的帛書《五星占》，其中載有公元前246~公元前177年間的木星、土星和金星的位置，還記載了金星的會合周期為584.4日（今為583.92日），注意到5個會合周期為8地球年（與今測值差2天零10個小時），說明當(dāng)時的天文觀測已有較高的精度?！妒酚洝ぬ旃贂酚涊d了500多顆恒星的位置，還記錄了恒星的各種顏色?！吨荀滤憬?jīng)》（卷下）中有“日兆月，月光乃出，故成明月”的記載，已知月光乃日光所照?！稘h書·天文志》詳細(xì)記載了公元前32年10月24日出現(xiàn)的一次極光，這是世界上較早的精確記錄。我國關(guān)于極光的記錄非常豐富，這為研究太陽活動和地磁變化積累了寶貴資料。15《淮南子·天光訓(xùn)》，“日中有踆烏”?！稘h書·五行志》載：“漢平帝永光元年（公元前33年）四月……日，黑居仄，大如彈丸”?！昂悠皆辏ü?8年）……三月已未，日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央?！薄逗鬂h書·五行志》：“中平……五年（188）正月，日色赤黃，中有黑氣如飛鵲，數(shù)日乃銷?！边@些記載對黑子形象、大小、位置和出現(xiàn)的時間均作了明確的記述。這是世界上最早的太陽黑子記載。16殷商甲骨文中已有新星記錄?！稘h書·天文志》；“元光六年（公元前134年）五月，客星見于房?！薄胺俊笔欠克蓿喈?dāng)于天蝎座的頭部。《后漢書·天文志》；“中平二年（185）十月癸亥，客星出南門中，大如半筵，五色喜怒；稍小，至后年六月消?！边@是世界上最早的超新星記錄，“南門”屬角宿，即半人馬座ε、α兩星，自此以后的1700年間，中國古代有90個新星紀(jì)錄，其中可能有11顆超新星。17東漢賈逵（30~101）明確提出黃道和赤道有交角，在我國首先利用黃道坐標(biāo)系測定天體的位置。他還發(fā)現(xiàn)月亮的視運動有快有慢，并測量了近點月（《后漢書·律歷志》）。178~183年，東漢劉洪制定了《乾象歷》，并于223年在吳國（三國）頒行。劉洪發(fā)現(xiàn)白道與黃道有6°交角（今測值為5.9°）和日月食的食限，并提出了推算合朔（日月相合），滿月、上弦和下弦的時刻的方法（《晉書·律歷志》）。18五、宇宙論漢代流行的三種宇宙學(xué)說是蓋天說、渾天說和宣夜說；對應(yīng)的三個學(xué)派曾進(jìn)行過激烈的辯論。蓋天乃天圓地方，天如傘蓋，地為方形碗，天地間距30000里。落下閎和張衡等人總結(jié)了渾天說，認(rèn)為“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃”（張衡《渾天儀圖注》）。所以天的一半在地上，另一半在地下。南北兩極固定在天的兩端，天與日月都循偏斜方向而旋轉(zhuǎn)。東漢郗萌提倡宣夜說，認(rèn)為天無形質(zhì)，天是茫無邊際、無窮無盡的宇宙。天體不附著任何物體之上，只浮在元氣或剛氣之上。所以，這種學(xué)說從抽象思維上說達(dá)到了一定的高度。無限空間說與道家相關(guān)，渾天為儒家所支持。后來，儒家把早期宣夜說的一些成份滲入了渾天說。19《晉書·天文志上》記載東漢靈帝時，蔡邕于朔方（今內(nèi)蒙古烏拉特旗東）上書言：“宣夜之學(xué)，絕無師法。《周髀》（蓋天說）術(shù)數(shù)具存，考驗天狀，多所違失。惟渾天近得其情，今史官候臺所用銅儀則其法也?！边@里評價了三種宇宙學(xué)說，其中渾天說是以地球為中心的。東漢《尚書緯·考靈曜》中提出了關(guān)于地動說的光輝思想，并以一個航船內(nèi)的實驗加以說明：“地體雖靜而終日旋轉(zhuǎn)。一年之中，地有四游；冬至地上北而西三萬里，夏至地上南而東三萬里，春秋分其中矣。地恒動不止，而人不知。譬如人在大舟中閉牖而坐，舟行不覺也。”這種觀點認(rèn)為地球是有自轉(zhuǎn)的，且與太陽的距離在一年中也有變化。他所記的行舟內(nèi)的實驗，又闡明了運動的相對性思想（伽利略在1600年左右也做過類似實驗）。20六、自然觀王充關(guān)于元氣的研究?！稛o形》：“人稟氣于天，氣成而形立。……死則氣減（滅）形消而壞?！薄段飫荨罚骸疤斓睾蠚?，物偶自生矣?！薄陡刑摗罚骸胺蝻L(fēng)者，氣也。”《雷虛》：“天施氣，氣渥為雨，故雨潤萬物日澍?！薄兜臁罚骸疤斓兀瑲庵匀灰??！薄秮y龍》：“夫蜚（飛）鳶之氣，云雨之氣也?！薄蹲匀弧罚骸疤斓睾瑲?，萬物自生?！薄疤煺咂帐馊f物之中?！蓖醭涞摹皻狻睂W(xué)說含有氣體和物質(zhì)的基元，乃至能量等多種含義，基本上是對《管子》和《荀子》理論的發(fā)展。東漢王符指出，人眼能看見物體是由于物體受光所照。“中穽深室，幽黑無見。及設(shè)盛燭，則百物彰矣。此則火之耀也，非目之光也；而且假之，則為已明矣?！保ā稘摲蛘摗べ潓W(xué)》）21第二節(jié)煉丹術(shù)與物理學(xué)中國古代的煉丹術(shù)活動持續(xù)了近2000年，積累了大量的研究與實驗文獻(xiàn)；與此同時，特別是在兩漢時期，物理學(xué)的知識也有大量的積累。一、煉丹術(shù)的研究成果《史記》記載，煉丹術(shù)在戰(zhàn)國之前已有萌芽，比較可靠的時代是秦始皇時期，形成于漢武帝時期。秦始皇墓中“以水銀為百川、江河、大?！保ā妒酚洝で厥蓟时炯o(jì)》），“丹砂為澒”（《淮南萬年術(shù)》），其中的“澒”即汞（《說文解字》中寫道：“澒，丹砂所化為水銀也?！保暗ど啊奔闯p砂，是硫磺和水銀的天然化合物（HgS），即可從天然的HgS中提煉Hg。公元前133年時，“（李）少君言于上（武帝）曰：‘祠（即祭祀）灶則致物，致物而丹砂可化為黃金’……”。金丹的“金”指金液，“丹”指還丹（又稱靈砂，即人造紅色硫化汞，仙丹即指此）。所以，最初，煉丹術(shù)實際上是人工制造的紅色HgS之術(shù)。它是研究物質(zhì)變化的方術(shù)，煉丹術(shù)的出現(xiàn)在客觀上為化學(xué)的發(fā)展積累了知識。221．《神農(nóng)本草經(jīng)》《神農(nóng)本草經(jīng)》是中國現(xiàn)存的最古老的藥物學(xué)著作，成書于秦漢。書中總結(jié)了先秦的藥物知識，托名神農(nóng)。原書已佚，今傳世者為輯本（即從歷代本草著作中對該書的引文輯成）。其中講到無機藥物46種。試舉其要：1）“丹砂：……能化為汞?！奔碒gS→Hg↑+S2）“曾青：……能化作銅”。“曾青”是藍(lán)銅礦[Cu(OH)2·2CuCO3]，其中的銅可被鐵所置換?！稖?zhǔn)南萬畢術(shù)》中也說到，“曾青得鐵則化為銅”。3）“石膽：……能化鐵為銅”?！笆憽笔悄懙\[CuSO4·5H2O]，投鐵于膽礬水溶液中，膽礬中的銅能被鐵所置換。4）“水銀：……殺金、銀、銅、錫毒，熔化還原為丹”。水銀能溶解金、銀、銅、錫而成合金；高溫下，這些合金中的水銀會氧化而成紅色的氧化汞（HgO），即“丹”，又稱“三仙丹”。5）“鈆（鉛）丹：……煉化還成九光。”“鉛丹”即四氧化三鉛（Pb3O4）呈紅色，易被還原為金屬鉛，即所謂“九光”。6）“冬灰：……一名藜灰?！薄稗疾荨睙苫遥瑑?nèi)含碳酸鉀（K2CO3），即堿。我國自古淋溶草木灰，以灰水作堿用；或進(jìn)而把灰水熬干，成為堿塊。先秦已將楝木灰水用于練絲帛。232．《論衡》關(guān)于磷火的記載，在《論衡》中已記有這種現(xiàn)象，如《論死篇》：“人之兵死也，世言其血為磷。血者，生時之精氣也，不象人形，渾沌積聚，若燒狀。磷，死人之血也，其形不類生人之血。”實際上，人體中不僅血液，而且骨骼、腦子中都含有豐富的磷質(zhì)。尸體埋葬后，其中磷化物就發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化，可能產(chǎn)生磷化三氫（PH3）和少量二磷化四氫（P2H4）。P2H4能自燃，從而引起PH3分解，發(fā)生氧化反應(yīng)。兩者中的氫都氧化成水，而磷先氧化成亞磷酸酐，都是發(fā)熱發(fā)光的燃燒過程；亞磷酸酐氧化成磷酸酐，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，即不發(fā)熱，只發(fā)光。對墓室中的氣體，在《死偽篇》中有記載，如：“亡新改葬元帝傅后，發(fā)其棺，取玉柙印璽送定陶，以民禮葬之。發(fā)棺時，臭憧（沖）于天；洛陽丞臨棺，聞臭而死。又改葬定陶共王丁后，火從藏中出，燒殺吏士數(shù)百人?！唬撼袈動谔欤嗖厥澄?，腐朽猥發(fā)，人不能堪毒憤，而未為怪也?；鸪鲇诓刂姓?，怪也；非丁后之神也。”墓中的尸體腐敗后會產(chǎn)生各種氣體（物質(zhì)），其中有的有毒性。243．《周易參同契》丹家在長期的煉丹實踐中，發(fā)現(xiàn)了不少化學(xué)物品，并對其性質(zhì)、用途和化學(xué)反應(yīng)等都有一定研究和詳細(xì)記載。但其解說、命名和道家法術(shù)的詞句帶有神秘、隱諱的色彩。這使人很難理解，進(jìn)而可達(dá)到保密（不外傳）的目的。但是，丹家的記錄基本上與近代化學(xué)實驗結(jié)果相符或出入不大，成為我國古代化學(xué)發(fā)展的珍貴文獻(xiàn)。著名的煉丹家魏伯陽（100~170，一說名翱，自號玄牙子，會稽上虞（今紹興市）人。用《周易》中的爻象和神權(quán)主義思想來說明和論述“修仙”的方法，把“大易”、“黃老”和“爐火”三家理法參照會同而契合為一，著成該書。這是世界上最早的煉丹術(shù)專著。它分為三卷，為后世道家所宗。因為該書能“妙契大道”，故魏伯陽被奉為“丹經(jīng)之王”。后世注解有40余家。25它的意義是，人們成功地把兩種性質(zhì)迥然不同的單質(zhì)合成為另一種具有全新性質(zhì)的化合物，而升華過程改變了物質(zhì)的形態(tài)。這是丹家對化學(xué)作出的出色貢獻(xiàn)。《周易參同契》全書6000余字，下面舉例若干：1）“河上姹女，靈而最神，得火則飛，不見埃塵。鬼隱龍匿，莫知所存。將欲制之，黃芽為根。”其中的“河上姹女”是汞，“黃芽”是硫（也有說“黃芽”是鉛、黃金）。這是硫與汞的化學(xué)反應(yīng)，即Hg+S→HgS,硫化汞的性質(zhì)較為穩(wěn)定。一般來說，魏伯陽是分幾步來實驗的，即第一步是將硫與汞置常溫下研磨，得到黑色的硫化汞。第二步是把硫化汞控制在一定溫度下進(jìn)行升華，得到一種與天然丹砂（紅色）同一實質(zhì)的紅色硫化汞，丹家稱為“靈砂”，又稱為“還丹”，即“仙丹”。對于這一步，魏伯陽做了生動的描述：“搗治并合之，持入赤色門，固塞其際會，務(wù)令致完堅。炎火張于下，晝夜聲正勤?！蛞暭又?jǐn)慎，審查調(diào)寒溫。氣索命當(dāng)絕，休使亡魄魂。色轉(zhuǎn)更為紫，赫然成還丹。粉提以刀圭，一丸最為神?！弊仙€丹就是紅色硫化汞，為初期丹家所異常重視。反應(yīng)式為Hg+S→HgS(黑色)→HgS.262）“龍（汞）吸于虎（鉛），虎吸龍精，兩相欲食，俱相吞并?！惫c鉛可合成合金，魏伯陽認(rèn)為，可用鉛把流動不居的汞固定下來。3）“采之類白，造之則朱?！睆募t褐色的丹砂（HgS，今名辰砂或朱砂）中可提煉出銀白色的汞：HgS→Hg+S，而汞又可化合成紅色的丹砂：Hg+S→HgS。4）“胡粉投火中，色壞還為鉛。”“胡粉”是白色的堿式碳酸鉛[Pb(OH)2·2PbCO3]，今稱鉛白。燒煉時分解放出二氧化碳和水蒸氣：2[Pb(OH)2·2PbCO3]+O2→2Pb3O4+2H2O↑+4CO2↑留下的四氧化三鉛再與炭火反應(yīng)，可還原為灰色的金屬鉛：Pb3O4+2C→3Pb+2CO2↑5）“鉛外黑，內(nèi)懷金華”?；液谏你U可與銅共熔而成為閃閃發(fā)光的（鉛）青銅。我國古代青銅有銅錫合金、銅錫鉛合金、銅鉛合金三種，后者較稀少。6）“分劑參差，失其紀(jì)綱……愈見乖張?！边@是說，參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)間比例很重要。27煉丹術(shù)對化學(xué)實驗操作和技術(shù)及實驗器具等打下了一定的基礎(chǔ)。如煉丹爐、煉丹鼎（反應(yīng)室）、蒸發(fā)器、研磨器、冷藏器、曲頸【缶曾】、坩堝、抽汞器、過渡器等。由此可知，丹家對封閉加熱、蒸餾、過濾、冷凝、抽提的實驗技術(shù)積累甚多。我國的煉丹術(shù)約于8~9世紀(jì)傳入阿拉伯，12世紀(jì)傳入歐洲。開始，歐洲術(shù)士僅把化學(xué)工作限于煉金。16世紀(jì)，歐洲化學(xué)進(jìn)入制藥化學(xué)時期。煉丹和煉金的方術(shù)是化學(xué)的先驅(qū)。恩格斯說：“化學(xué)以煉金術(shù)的原始形式出現(xiàn)?！?84．漆器秦漢時，油漆技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。有十個郡縣設(shè)有漆器工官。民間漆工經(jīng)營也相當(dāng)發(fā)達(dá)?！妒酚洝へ浿沉袀鳌氛f道：“陳、夏千畝漆”，其人“與千戶侯等”。長沙市馬王堆出土的漆器是漢初的代表作。漢代的漆器胎有木和麻兩種。以蜀郡（治所在今四川成都市）和廣漢郡（治所在今四川廣漢市）的金銀漆器最負(fù)盛名。我國漆器和髹漆技藝先后傳到朝鮮、日本、東南亞、中亞、西亞和歐洲。29二、物理學(xué)的重要成果1．淮南學(xué)派的研究淮南學(xué)派的成果主要保存在《淮南子》和《淮南萬畢術(shù)》中。這兩書均為西漢高祖孫淮南王劉安（公元前179~前122）及其門客所著。《淮南子》又名《淮南鴻烈》，今存。《淮南萬畢術(shù)》今佚，晉代葛洪《神仙傳》說他“凡幾十萬言”。1）“陰陽相薄，感而為雷?！薄霸锕侍枯p，濕故炭重”。（《天文訓(xùn)》）2）“若以慈石之能連鐵也，而求其引瓦則難矣！”“夫燧之取火于日，慈石之引鐵?！保ㄓ[冥訓(xùn)）3）“有聲之聲不過百里，無聲之聲施于四海?！保姺Q訓(xùn)）4）“慈石能引鐵，及其于銅則不行也?！薄笆钢谑截炠罴?，于三百步不能入魯縞?！薄昂荒苌瑹岵荒苌鸁?，不寒不熱能生寒熱?！薄岸闷恐兄煜轮??！保ㄕf山訓(xùn)）305）“水靜則平，平則清，清則見物之形，弗能匿也，故可以為正?！薄拜炛?，三十輻各盡其力，不得相害?！薄瓣档没鸲?，水中有火，火中有水。疾雷破瓦，陰陽相薄。自然之勢?！薄八m平必有波，衡雖正必有差，尺寸雖齊必有詭?！薄叭粢运砣』?，疏之則弗得，數(shù)之則弗中，正在疏數(shù)之間。”（說林訓(xùn)）6）“高陽魋將為室，問匠人。匠人對曰：‘未可也。木尚生，加涂其上，必將撓。以生材任重涂，今雖成，后必敗?！哧桇s曰：‘不然。夫木枯則益勁，涂干則益輕。以勁材任輕涂，今雖惡，后必善?！橙烁F于辭，無以對，受令為室。其始成，竘然善也，而后果敗?！保ㄈ碎g訓(xùn)）7）“夫純鉤、魚腸之始下型，擊則不能斷，刺則不能入。及加之砥礪，摩其鋒鄂（鍔），則水?dāng)帻堉?，陸專刀犀甲。明鏡之始下型，矇然未見形容，及其粉以玄錫，摩以白旃，須眉微毫可得而察?！保ㄐ迍?wù)訓(xùn)）318）“人欲高下而不能，教之用管準(zhǔn)則說；欲知輕重而無以，予之以權(quán)衡則喜；欲知遠(yuǎn)近而不能，教之以全目則快[射]?！保ㄌ┳逵?xùn)）9）“艾火令雞子飛?！弊⑨專骸叭‰u子去其汁，燃艾火，內(nèi)（納）空卵中，疾風(fēng)因舉之飛。”（《萬畢術(shù)》）原理同于“孔明燈”和熱氣球，但不能實現(xiàn)，因為充滿熱空氣的雞蛋殼的重力大于它受到的大氣浮力。洪震寰用稀鹽酸溶解蛋殼，留下軟膜做上述實驗，也不能飛升。雖然如此，《萬畢術(shù)》作者認(rèn)為，在輕薄容器內(nèi)充滿熱空氣可以飛升的看法是對的，可以說這是關(guān)于最早設(shè)計飛行器的理想。10）“首澤浮針?！弊⑨專骸叭☆^中垢以涂針，塞其孔，置水則浮?！保ㄍ希┮匀说念^發(fā)分泌的油脂涂鋼針，使不親水，則該針可能在水的表面張力舉托下浮起。11)“取大鏡高縣（懸），置水盆其下，則見四鄰矣?！保ㄍ希┻@相當(dāng)是一種開放式的潛望鏡。大鏡近圍墻水平懸掛，懸鏡要高于墻頭，而鏡面朝下。于院內(nèi)放水盆（或另一面鏡子），可見隔墻四鄰。3212）“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生?！保ㄍ希┻@是用冰透鏡對著太陽取火的實驗。此冰透鏡最可能是圓球狀的，也可能是扁圓雙凸透鏡。戰(zhàn)國時代的《管子·侈靡》中有“珠者陰之陽也，故勝火”的記載。中國社會科學(xué)院考古研究所曾在湖南長沙市西漢墓中發(fā)掘出無色透明的水晶球?！度f畢術(shù)》所記冰透鏡取火實驗，可以看到當(dāng)時的鏡型從圓球向扁圓的轉(zhuǎn)變。3313）“慈石提（或拒）棋”。注釋：“取雞（血）、磨針鐵以相和（合）磁石、棋頭，置局上，自相投也?！薄叭‰u血與作針磨鐵搗之，以和（合）慈石，用涂棋頭曝干之，置局上，即相拒不休”。（同上）先將雞血加工成某種膠粘劑，拌入磨針的落下的鐵粉（作為骨料）。再將鐵粉加工成棋子的基體。最后用上述的膠粘料給棋子基體粘上棋頭，曬干備用。把這種棋子撒到棋盤上，棋子與棋子間就會發(fā)生同名極相斥、異名極相吸的現(xiàn)象。但是，講到“相拒不休”是不可能的，因為磁鐵礦的磁性較弱，并且棋盤間的摩擦力不容忽視，還有地磁的作用。34即使用現(xiàn)代磁性最強的人造磁體做成棋子，通過拋光使棋子與棋盤間的摩擦系數(shù)降到極?。ㄉ踔两咏诶硐牖?，并完全屏蔽一切外磁場，也不可能實現(xiàn)“相柜不休”的情況；因為將棋子撒到棋盤上去，在經(jīng)過一陣混亂的吸引和排斥后，一旦（隨機地）在某個取向上占了優(yōu)勢，其他棋子都會在此優(yōu)勢場強作用下整齊地排列起來。每相鄰兩棋子都以異名磁極相向，互相吸引而靜止下來。這就是控制論上的一種自組織過程。《史記·封禪書》記載，漢武帝時的欒大作“斗棋，棋自相觸擊?！薄稘h書》上也有“斗棋”的記載。352．《論衡》東漢王充（27~97）著《論衡》。王充字仲任，會稽郡上虞（今屬浙江紹興市）人，曾師事班超和班固之父班彪（3~54）。此書涉及到大量物理知識。361）玻璃與凸透鏡《率性》：“《禹貢》曰：‘璆琳、瑯玕’者，此則土地所生真玉珠也。然而道人消爍（爍）五石，作五色之玉，比之真玉，光不殊別。兼魚蚌之珠與《禹貢》璆琳皆真玉球也。然而隨侯以藥作珠，精耀如真，道士之教至，如巧之意加也。陽燧取火于天，五月丙午日中之時，消爍（鑠）五石，鑄以為器，磨礪生光，仰以向日，則火束至。比（此）真取火之道也。今妄以刀劍之鉤月，摩拭朗白，仰以向日，亦得火焉。夫鉤月非陽燧也，所以耐（能）取火者，摩拭之所致也。今夫性惡之人，使之異類乎，可率勉之今為其善，使之異類乎！亦可令與道人之所鑄玉、隨侯之所作珠、人之所摩刀劍鉤月焉，教導(dǎo)以學(xué)，漸漬以德，亦將日有仁義之操?！?7這里記述，道人熔化五石是作五色之玉，即彩色玻璃。隋侯按道士傳授的方法，借助于藥品造珠，即玻璃珠。技道之家熔煉五石為玻璃平凸透鏡向日取火。不過東漢時代的玻璃平凸透鏡尚未發(fā)現(xiàn)，但水晶平凸透鏡的出土卻有幾件。1980年上半年，在江蘇揚州市邗江甘泉山東漢墓，出土了水晶制平凸透鏡一件，可放大4-5倍。更早些，安徽亳縣博物館發(fā)掘該縣南郊元寶坑和董園的兩座東漢曹操的父、祖輩宗族墓葬時，出土5件水晶（原報導(dǎo)為玻璃）平凸透鏡。其中2件為扁圓形，3件為扁桃形?！碍G琳”是天青石（Lazulite,SrSO4，亦名天藍(lán)石），呈天藍(lán)色，有玻璃光澤。“瑯玕”是尖晶石（Spinel,AgAl2O4），有紅、綠、褐黑諸色，無色透明者罕見，也有玻璃光澤。382）潮汐成因和波動現(xiàn)象《書虛》：“浙江、山陰江、上虞江皆有濤?！薄捌浒l(fā)海中之時，漾馳而已；入三江之中，殆小淺狹，水激沸起，故騰為濤。廣陵曲江有濤，文人賦之?！瓭鹨?，隨月盛衰，大小滿損不齊同?！薄蹲兲摗罚骸棒~長一尺，動于水中，振旁側(cè)之水，不過數(shù)尺，大若不過與人同，所振蕩者不過百步；而一里之外，淡然澄靜，離之遠(yuǎn)也?！?93）對冷熱的認(rèn)識《感虛》：“夫熯一炬火爨一鑊水，終日不能熱也；倚一尺冰置庖廚中，終夜不能寒也。何則？微小之感不能動大巨也。”《寒溫》：“夫近水則寒，近火則溫，遠(yuǎn)之漸微。何則？氣之所加，遠(yuǎn)近有差也?！薄盎鹋c溫氣同，水與寒氣類?！薄蹲l告》：“今熯薪燃釜，火猛則湯熱，火微則湯冷?！薄妒菓?yīng)》：“儒者言，萐脯生于庖廚者，言廚中自生肉萐，薄如萐形，搖鼓生風(fēng)，搖鼓生風(fēng)，寒涼食物，使之不臭?！瓘N中能自生萐，則冰室何事而復(fù)伐冰以寒物乎？”《自然》：“夫天覆于上，地偃于下，下氣蒸上，上氣降下，萬物自生其中間矣?！?04）雷電成因《雷虛》：“夫雷之發(fā)動，一氣一聲也?！薄叭藶槔姿鶜?，詢其身體，若燔灼之狀也?！薄胺蚶?，非聲則氣也。”“《禮》曰：刻尊為雷之形，一出一入，一屈一伸，為相校軫則鳴?！薄皻庀嘈］F分裂，則隆隆之聲，校軫之音也。魄然若襒裂者，氣射之聲也。氣射中人，人則死焉。實說，雷者太陽之激氣也?！庩柗质拢帲?，則相校軫。校軫則激射。激射為毒，中人輒死，中木木折，中屋屋壞。人在木下、屋間，偶中而死矣。何以驗之？試以一斗水灌冶鑄之火，氣激襒裂，若雷之音矣?；蚪刈迫梭w。天地為爐大矣，陽氣為火猛矣，云雨為水多矣，分爭激烈安得不迅？中傷人身安得不死？”“雷者、火也。以人中雷而死，即詢其身，中頭則須發(fā)燒焦，中身則皮膚灼燌，臨其尸上聞火氣?！?dāng)雷之時，電光時見，大若火之耀。……當(dāng)雷之擊，時或燔人室屋及地草木?！蓖醭湔J(rèn)為，雷電是“太陽”引起的陰陽兩氣的沖突，光聲相伴以出。415）靜電和磁性《亂龍》：“頓牟掇芥，磁石引針，皆以其真是，不假他類。他類肖似，不能掇取者，何也？氣性異殊，不能相感動也?！鳖D牟是玳瑁，經(jīng)摩擦帶電，能吸引輕小物體。《是應(yīng)》：“司南之杓，投之于地，其柢指南?！彼灸鲜氰夹未盆F礦制品，為磁性指南器之初形；其中“地盤”是用銅器或漆器制成的，其四周刻有八干（甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸），十二支（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥），加之四維（乾、坤、巽、艮），共24個方向。春秋時已能將硬度為5-7的軟玉和硬玉琢制成各種形狀的玉器，由此可以推測，東漢時已能把硬度只有5.6-6.5的天然礦石琢制成形狀簡單的司南。426）關(guān)于力的認(rèn)識對于彈性，在《儒增》中寫道：“儒書言：楚熊渠子出，見寢石，以為伏虎，將弓射之，矢沒有衛(wèi)。或曰：養(yǎng)由基見寢石，以為兕也，射之，矢飲羽?；蜓岳顝V?！噺埵螅植荒苋隱石]一寸，失（矢）摧為三。況以一人之力，引微弱之弓，雖加精誠，安能沒衛(wèi)？”對于流體的阻力，在《狀留》中寫道：“是故湍瀨之流，沙石轉(zhuǎn)而大石不移。何者？大石重而沙輕也?！薄笆枪式痂F在地，焱（猋）風(fēng)不能動；毛芥在其間，飛揚千里。”“毛芥在鐵石間也，一口之氣，能吹毛芥，非必焱（猋）風(fēng)?！卑此雇锌怂苟?，靜止物體在流動的流體中受到的作用力，與流體的黏滯系數(shù)和流速，以及物體的線度的大小成正比。王充的觀察和猜測顯然是合理的。437）儒者辯日《說日》：“儒者或以旦暮日出入為近，日中為遠(yuǎn)?；蛞匀罩袨榻?，日出入為遠(yuǎn)。其以日出入為近，日中為遠(yuǎn)者，見日出入時大，日中時小也。察物近則大，遠(yuǎn)則小，故日出入為近，日中為遠(yuǎn)也。某以日出入為遠(yuǎn)，日中時為近者，見日中時溫，日出時寒也。夫火光近人則溫，遠(yuǎn)人則寒，故以日中為近，日出為遠(yuǎn)也。二論各有所見，故是非曲直未有所定。如實論之，日中近而日出入遠(yuǎn)，何以驗之？以植竿于屋下，夫屋高三丈；竿于屋棟之下，正而樹之，上扣棟，下抵地，是以屋棟去地三丈。如旁邪倚之，則竿末旁跌，不得扣棟，是為去地過三丈也。日中時，日正在天上，猶竿之正樹，去地三丈也。日出入，邪在人旁，猶竿之旁跌，去地過三丈也。夫如是日中為近，出入為遠(yuǎn)，可知明矣。試復(fù)以屋中堂而坐一人，一人行于屋上，其行中屋之時，正在坐人之上，是為屋上之人，與屋下坐人相去三丈矣。如屋上人在東危若西危上，其與屋下坐人，相去過三丈矣。日中時猶人下在屋上矣；其始出與入，猶人在東危與西危也。日中去人近故溫，日出入人遠(yuǎn)故寒。然則日中時日小，其出入時大者，日中光明故小，其出入時光暗故大，猶晝?nèi)詹旎鸸庑。共熘鸸獯笠病＜纫曰馂樾?，又以星為驗。晝?nèi)招遣灰娬?，光耀天之也；夜無光耀，星仍見。夫日月，星之類也。平旦日入光銷，故視大也?！闭f日中時近是對的，但對成因解釋欠正確。日出時大的解釋是正確的。443．其他的典籍北魏范陽（今河北涿州市）酈道元（464或472-527）在其《水涇注·滑水注下》中說：“鎬水北涇（經(jīng)）漢靈臺西，又逕（經(jīng)）磁石門西。門在阿房前，悉以磁石為主，故專其目。會四夷朝者有隱甲懷刃入門，而脅之以示神，故亦曰‘卻胡門’也?！?5秦始皇以磁鐵礦石筑阿房宮門，入宮者若身懷鐵器，會感受到磁力；當(dāng)因受威脅而表現(xiàn)出神色失常，就會被守門衛(wèi)兵發(fā)現(xiàn)。在明《永樂大典》中亦載：“咸陽縣有磁石門，在縣東南一十五里，東西有閣道，即阿房宮之北門也。若懷鐵甲入者，磁石吸之不得過，羌胡以為神。”并引《韋逑西征記》：“秦阿房宮，以磁石為門。懷刃入者輒止之。”說“不得過”，“輒止之”顯然是夸大其詞，但“磁石門”確是存在過的。46蜀、晉史家陳壽（233-297）的《三國志·魏書·武文世王公傳》：鄧哀王沖、字倉舒，少聰察歧嶷。生五、六歲，智意所及有若成人之智。時孫權(quán)曾致巨象。太祖欲知其斤重，訪之群下，咸莫能出其理。沖曰：“置象大船之上，而刻其水痕所至；稱物以載之，則?？芍??！碧娲髳偅词┬醒??！晔?，建安十三年疾病，太祖親為請命。及亡，哀甚。陳寅恪認(rèn)為，曹沖稱象是佛經(jīng)《雜寶藏經(jīng)》中記載的一個類似故事的翻版。陳壽死于297年，而《雜寶藏經(jīng)》是北魏時代（386-534）才從古印度梵文譯成中文的。47第三節(jié)地學(xué)與礦冶一、氣象1．風(fēng)向器早在殷商時期，就有一種稱為“伣（xiàn）”的風(fēng)向器，至漢代尚在使用。這是一種在長桿上系以帛條或鳥羽而制成的裝置。漢代還出現(xiàn)了“銅鳳”、“相風(fēng)銅烏”等風(fēng)向器。西漢武帝于太初元年（公元前104）所建的“建章宮南有玉堂，……鑄銅鳳高五尺，飾黃金，棲居上，鳳形，下有轉(zhuǎn)樞，向風(fēng)若翔”（《三輔黃圖》，畢源校正本·引言）。又“長安宮南有靈臺，高十五仞，上有渾儀，張衡所制；又有相風(fēng)銅烏，遇風(fēng)乃動?！保ㄇ皶由妒稣饔洝罚┻@種裝置后來演變?yōu)橐环N裝飾。482．測濕《淮南子·天文訓(xùn)》：“……夏至濕……冬至燥。燥故炭輕，濕故炭重?！薄痘茨献印ふf山訓(xùn)》：“懸羽與炭而知燥濕之氣。”實際上是可以通過稱量來估測大氣的潮濕狀況?！妒酚洝ぬ旃贂罚骸岸翗O短，縣（懸）土、炭；炭重、鹿角解，蘭根出，泉水躍，略以知日至，要決晷景?！迸狍S《集解》引孟康云：“先冬至三日，縣（懸）土、炭于衡兩端，輕重適均。冬至日陽氣主則炭重，夏至日陰氣主則土重?！痹诙燎叭?，在天平兩端放等重的土和炭。在我國，除旱季在春、雨季在秋的地區(qū)外，一般到冬至溫度開始上升。這時由于炭比土易于吸濕，因此天平上炭比土重，進(jìn)而使炭端下垂，土端上翹。同樣，在夏至前三天，在天平兩端放等重的土和炭；到夏至，由于溫度開始下降，炭失水多于土，而變得輕于土。49其實這是一種天平式測濕裝置，也是最早的測濕裝置，歐洲直到1600年后才有天平式測濕裝置。王充也有類似的記載，即“天且雨，……琴弦緩”，即已發(fā)現(xiàn)空氣濕度與弦的張力變化的關(guān)系，這已包含毛發(fā)式測濕裝置的原理。503．云霧雨雪西漢董仲舒在《雨雹對》中講：“攢聚相合，其體稍差，故雨乘虛而墜?！薄帮L(fēng)多則合速，故雨大而疏；風(fēng)少則合遲，故雨細(xì)而密?！闭J(rèn)為雨滴是由小云滴受風(fēng)合并變重下降而成的。西漢董仲舒、東漢許慎和劉熙認(rèn)為，雪是云滴或雨滴冷凍而形成的。王充在《論衡·說日》中也寫道：“初出為云，云繁為雨?！?1二、地理1．張騫出使和班超出征（1）張騫（？-公元前114），漢中城固（今陜西漢中市城固縣東）人。建元二年（公元前139），張騫奉武帝之命出使大月氏。他與匈奴族人堂邑父等100多人親歷匈奴、大宛（今烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦三國間的費爾干納盆地）、康居（在今哈薩克斯坦巴爾喀什湖與咸海之間）、大月氏（哈薩克斯坦境內(nèi)）的伊犁河流域迤西和大夏（巴克特里亞Bactria,也叫希臘·巴克特里亞王國，即吐火羅、地在今阿富汗北部興都庫什山與阿姆河上游間）。52至元朔三年（公元前126），張騫只帶他在匈奴所娶的妻子和堂邑父回國。張騫記述了旅途所到過的烏孫（今哈薩克斯坦伊犁河中游與吉爾吉斯斯坦的伊塞克湖之間），奄蔡（一作闔蘇、東漢稱阿蘭聊、三國稱阿蘭，今哈薩克斯坦咸海與里海之間），安息（帕提亞Parthia，今伊朗的伊朗高原，以及伊拉克幼發(fā)拉底和底格里斯兩河流域）、條支（今伊拉克境內(nèi)）、身毒（古印度）等國。元狩元年（公元前122），張騫又奉武帝命從蜀犍為（今四川宜賓市）派出四路使者，企圖開辟前往身毒的捷徑，為在今四川的諸族所阻。元狩四年（公元前119），張騫第三次奉武帝率300人，帶馬600匹，牛羊數(shù)以萬計、金帛數(shù)千萬錢，出使烏孫。張騫又派遣副使前往大宛、康居、大月氏、大夏、安息、身毒、于賓（于闐、今新疆和田一帶）、寧彌、桿彌（在今新疆于田縣克里雅河古拘彌城遺址一帶）等國。53張騫兩次出使中亞，將所見所聞諸國情況都向武帝作了報告，這被收入《史記·大宛列傳》中，在地理學(xué)上張騫的這些記述作出了重大貢獻(xiàn)。如：·記載大宛務(wù)農(nóng)，種稻麥，出葡萄酒，而多好馬。·發(fā)現(xiàn)于田以西，河流都西注西海（今咸海）；于田以東，河流都東注鹽澤（今羅布泊）?！び涊d安息人使用鑄有國王頭像的銀幣，在皮革上橫行書寫?！び洍l支瀕臨咸海，氣候濕熱，種稻，出鴕鳥。·記身毒氣候濕熱，種稻，用象隊攻戰(zhàn)。54（2）班超（32-102），字仲升，扶風(fēng)安陵（今陜西咸陽市東北）人，《漢書》作者班固（32-92）之弟。東漢時明帝永平十六年（73），從竇固擊北匈奴。竇固以為能，派班超與從事郭恂率吏士36人出使西域。他殺匈奴派駐鄯善和于闐的使節(jié)，并廢黜附匈奴的疏勒王。又聯(lián)合當(dāng)?shù)亓α?，陸續(xù)平定莎車、龜茲、焉耆等地貴族叛亂，并擊退月氏的入侵。和帝永平三年（91）班超任西域都護(hù)。他曾遣甘英出使大秦（羅馬帝國），至條支的西海（今波斯灣）而還。他在西域活動31年，功勛卓著。甘英回國后，把沿途見聞介紹出來，收入《后漢書·西域傳》，“皆前世所不至，《山經(jīng)》所未詳?！?52．馬王堆出土的西漢地圖馬王堆出土三幅地圖：地形圖、駐軍圖和城邑圖。說明當(dāng)時水陸交通的發(fā)展，需要精確測量的地圖。墓主人是西漢文帝前元十二年（公元前168）下葬的。估計這三幅地圖繪于西漢初年，是世界上現(xiàn)在最早的以實測為基礎(chǔ)的地圖。這些地圖規(guī)定上為南、下為北。比例尺各為：地形圖是1:180000，駐軍圖是1:80000或1:100000.56地形圖主要范圍是當(dāng)時長沙國（諸候國）的南部，即今瀟水流域一帶，這部分精度相當(dāng)高。圖中瀟水及其支流的水道大部分已接近于今圖。營浦（今湖南道縣）、南平（今藍(lán)山縣）、舂陵（今新田縣）、冷道（今寧遠(yuǎn)縣）等城的位置也比較準(zhǔn)確。九嶷山和都龐嶺，以及整個流域的地勢，都畫得很出色。這是采用了“重差術(shù)”（相似三角形對應(yīng)邊成比例的原理）來測遠(yuǎn)、測高、測城邑大小，并且有了統(tǒng)一的圖例：地形圖中縣治各用方框圍起，鄉(xiāng)和里則用圓框圍起，對九嶷山采用了類似于今等高線的畫法。573．《漢書·地理志》班固（字孟堅）的《地理志》由三部分組成。第一和第三部分是轉(zhuǎn)述前人的論著，第二部分為班固的創(chuàng)作。這是一部疆域地理志。班固根據(jù)西漢平帝元始二年（公元后2年）的行政區(qū)域建制為主體，記述103個郡（國）及其所轄的1587個縣（道、邑，侯國）的沿革。在郡國項下都記有戶口，有些還附記重要的自然和經(jīng)濟(jì)情況；在縣（道、邑、候國）項下，分別選記山川、水利、特產(chǎn)和官營工礦，以及著名的關(guān)塞、祠廟和古跡等。如在上郡高奴，班固自注：“有洧水，可燃。曰日利平。”高奴治所在今延安東北，洧水即清澗河。又如西河郡鴻門縣下記：“有天封苑火井祠，火從地出也”。這是史載最早的天然氣田?！兜乩碇尽份d有鹽官36處和鐵官48處，以及水道、陂、澤、湖和池等共300處。584．中外交流漢武帝時，我國與朝鮮、日本之間的海上交通就已開始，朝鮮和日本都出土許多漢代的文物。據(jù)《漢書·地理志》記載，武帝時曾派使臣、貿(mào)易官員和應(yīng)募商民，從廣東徐聞和合浦等地出發(fā)，能到達(dá)印度尼西亞、緬甸、印度、斯里蘭卡等國，開辟了我國與這些國家的海上運輸。在我國南海諸島還發(fā)現(xiàn)了漢代的古錢和瓷器，以及唐宋時代的居住遺址。據(jù)文獻(xiàn)記載，我國與西方陸路交通，有南北兩路。由于新疆塔克拉瑪干沙漠的阻隔，所以南路沿昆侖山北側(cè)西行，北路沿天山南側(cè)西行。這兩條路統(tǒng)稱為“絲綢之路”，全長超過7000km，這是古代最長的一條商路。從地中海東岸的港口，還可由海道西往埃及和意大利半島。596061三、地震研究張衡關(guān)于地震研究是當(dāng)時世界地球物理上最杰出的成就。他認(rèn)識到，地震作為大地振動從震中向四面八方傳播。為了測定震中方向，于漢順帝陽嘉元年（132）發(fā)明世界上第一架地震儀——候風(fēng)地動儀。據(jù)《后漢書·張衡傳》記載，地動儀用精銅（精煉的青銅）鑄成，直徑為漢八尺，形似酒尊。中間有一根“都柱”，從它向八個方位分別輻射式地安裝八條滑道。每條滑道上都裝設(shè)著一個蹺蹺板式的（曲）杠桿。每條滑道的外面器表面上都鑄著一條龍。龍的下頜鑄死，上頷則是活動的，即為杠桿的外端。龍嘴各銜一枚銅球。每條龍下都有一只向上張嘴準(zhǔn)備接球的銅鑄蟾蜍。地震（縱波）從震中傳到，使器身跟著往前猛動了一下。這時都柱由于慣性而沿著震中方向的滑道向后滑動，壓迫蹺蹺板式的杠桿里端，從而使杠桿外端，即銅龍上頜抬起。這樣它所銜的銅球就掉到銅蟾蜍嘴里。值守人員聞聲會趕來檢查；看哪個方向的龍嘴吐球，就知道哪個方向上發(fā)生地震。62候風(fēng)地動儀安裝在首都洛陽的靈臺。據(jù)《后漢書·百官志》注載，太史令的屬官有靈臺待詔，在靈臺的42名待詔中，管候風(fēng)的是三名，可能兼測地震，因而地動儀前才冠以“候風(fēng)”兩字。地動儀測定效果很好。據(jù)說公元138年，它還測出一次在洛陽無感的隴西地震。63四、冶煉與采礦技術(shù)

1．技術(shù)裝備從遺址發(fā)掘的情況看，西漢冶鐵技術(shù)有很大的發(fā)展。河南鞏義市鐵生溝和南陽的冶鐵遺址發(fā)掘表明，西漢煉鐵豎爐已有較大的規(guī)模，有的豎爐高達(dá)4m左右。西漢時期采用石灰石堿性熔劑造渣脫硫，并采用把礦石預(yù)先破碎，經(jīng)過篩選使得粒度均勻的整粒技術(shù)。歐洲在1000多年以后才有煉鐵豎爐。在河南鄭州市古滎鎮(zhèn)發(fā)掘出的煉鐵遺址中，已發(fā)現(xiàn)各式熔煉爐19座：（20座？）塊煉鐵冶煉爐3座長方形煉爐2座大圓形煉鐵爐6座低溫?zé)掕F爐1座橢圓形煉鐵爐2座化鐵爐1座煉鐵坩爐5座其中橢圓形鐵爐底面積8.4m2，容積40~50m3。由此可見當(dāng)時鋼鐵冶煉的大概。64鼓風(fēng)技術(shù)的發(fā)展中，秦漢繼承了冶金以橐籥鼓風(fēng)的技術(shù)，所不同的是，當(dāng)時鼓風(fēng)動力，不僅使用人力，而且也使用畜力和水力。利用牛馬為鼓風(fēng)提供動力的裝置，分別稱為“牛排”和“馬排”，水力鼓風(fēng)裝置則稱“水排”。據(jù)《后漢書·杜詩傳》記載，東漢初年，南陽（治所在今河南南陽市）太守杜詩，利用水排鼓風(fēng)化鐵，以鑄造農(nóng)具?！八拧笔怯盟ν苿铀啠儆们阉喌膱A周運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運動，再帶動“排”鼓風(fēng)。652．新品種（1）灰口鐵和球墨鑄鐵至遲在西漢中期，中國出現(xiàn)了性能比白口鐵更好的灰口鐵?；铱阼F是含石墨的鑄鐵，其中碳分主要是片狀石墨形式，斷口呈深灰色。它具有優(yōu)良的性能，如可鑄造和切削加工，以及耐磨、潤滑和消震等。河北滿城一號漢墓出土的鐵鍵和軸承都是灰口鐵的制品?；铱阼T鐵中的石墨呈球狀的稱為“球墨鑄鐵”，機械性能比石墨呈片狀的灰口鑄鐵更好。鞏義市鐵生溝的漢代煉鐵遺址發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)于現(xiàn)代Ⅰ級球墨鑄鐵鑄造的農(nóng)具?，F(xiàn)代球墨鑄鐵是1947年研制成功的。66（2）炒鋼和百煉鋼西漢時還發(fā)明了低溫炒鋼爐、坩堝爐和反射爐等煉鋼爐，已能煉出較高質(zhì)量的鋼。1968年，河北滿城西漢劉勝墓出土的鋼劍，有的鋼在雜質(zhì)含量和組織均勻度等方面已接近現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)鋼的水平。西漢中晚期出現(xiàn)的炒鋼技術(shù)是，將生鐵加熱到半液態(tài)或半固態(tài)，通過鼓風(fēng)或撒入精礦粉，不停地攪拌，并利用空氣或精礦粉中的氧，使硅、錳、碳氧化而被除去，讓含碳量降低到鋼或鐵的范圍。炒鋼的最早記載見于東漢的《太平經(jīng)》（卷72）。炒鋼技術(shù)提供了大量的較為廉價的優(yōu)質(zhì)熟鐵和鋼料，促進(jìn)了從戰(zhàn)國時期形成的百煉鋼技術(shù)的發(fā)展。671978年，江蘇徐州市一座小型東漢墓出土一把章帝建初二年（77）的“五十湅”鋼劍。1974年，山東蒼山縣出土東漢安帝永初六年（112）的“三十湅大刀”。1961年，日本大和櫟本東大寺古墓也出土一把我國東漢中平年間（184~189）的“百煉炒鋼”刀，這是“百煉鋼”之名首見于文物或文獻(xiàn)的銘刻或記載。683．有色金屬冶煉和防銹工藝在秦漢時期，金、銀、銅、錫、鉛和汞等6種有色金屬的冶煉工藝都已被工匠所掌握。由于鐵的產(chǎn)量提高，并被廣泛用于工具和兵器制造，銅則被大量用于鑄造其它器物和貨幣。西漢武帝時統(tǒng)一鑄造五銖錢，至西漢末年鑄錢280億枚。位于陜西西安臨潼區(qū)驪山的秦始皇兵馬俑博物館展覽大廳兵器陳列柜內(nèi)展出一把青銅劍，表面履蓋一個含鉻的氧化層。這說明，我國早在距今2100多年前就掌握了鉻鹽氧化防銹工藝。這種工藝分別被德、美兩國的專家于1937年和1950年重新發(fā)明出來。694．采掘1）采煤冶鐵燃料在西漢初已改用煤，當(dāng)時叫石炭，這是我國用煤的開始?！妒酚洝ね馄菔兰摇罚骸案]皇后弟曰竇廣國，字少君。少君年四、五歲時家貧，為人所略賣，其家不知其處。傳十余家，至宜陽，為其主人入山作炭。寒（暮）臥岸下百余人。岸崩，盡壓殺臥者。少君獨得脫，不死?！币岁栐诼逅希Ｉ街?，今宜陽、伊川和西川三縣。此山色如墨，故稱“石墨山”。2）采丹砂《漢書·貨殖傳》：“巴寡婦清，其先得丹穴，而擅其利數(shù)世，家亦不訾。清寡婦能守其業(yè)，用財自衛(wèi)，人不敢犯。始皇以為貞婦而客之，為筑女懷情臺?！?03）天燃?xì)馀c石油公元前1世紀(jì)，西漢揚雄在《蜀都賦》中講：“蜀都之地璩，……銅梁金堂，火井龍湫”。這表明，在西漢時，中國人已打井取天然氣。在四川成都邛崍市出土的東漢畫像磚上的煮鹽圖表明，當(dāng)時可能已用天然氣煮鹽。347年，東晉時成書的常璩的《華陽國志·蜀志》更明確地記載了以天然氣煮鹽的活動。我國是最早利用和開采天然氣的國家?！案吲ń耜兾餮娱L），有洧水（石油）可燃”。（《漢書·地理志》）這是我國最早的關(guān)于石油的記載。71第四節(jié)生物學(xué)、農(nóng)學(xué)與醫(yī)藥學(xué)一、生物學(xué)1．對雁與天鵝遷飛的觀察《論衡·偶會》：“雁鵠集于會稽，去避碣石之寒，來遭民田之畢，蹈履民田，喙食草糧。糧盡食索，春雨適作，避熱北去，復(fù)之碣石?！?．對鯨集體“自殺”的記錄《漢書·五行志中之下》：“成帝永始元年（公元前16）春，北海出大魚，長六丈，高一丈，四枚。哀帝建平三年（公元前4）東萊平度出大魚，長八丈，高丈一尺，七枚，皆死。《京房易傳》曰：‘海數(shù)見巨魚’。”723．《爾雅》中的生物學(xué)知識《爾雅》是我國最早的一部解釋古代各類詞義的專著，由漢代學(xué)者綴輯漢、周諸書舊文斟酌增益而成，今本19篇。其中《釋草》、《釋木》、《釋蟲》、《釋魚》、《釋鳥》、《釋獸》、《釋畜》7篇，主要是按類解釋各種動植物的通名與別名的。在通名中屬于動物的超過220種，屬于植物的超過140種。73二、農(nóng)學(xué)1．耕作技術(shù)（1）代田法，在地里開溝作壟，種子播在溝內(nèi)。待苗長到三葉以上，在壟土上進(jìn)行中耕除草，并將壟土推填入溝，培到苗根。第二年再反過來，在壟處開溝，溝處起壟，以利保持地力。當(dāng)時縵田畝產(chǎn)三斛，代田畝產(chǎn)四至五斛。適用于干旱地區(qū)和一般地區(qū)的旱年（據(jù)《漢書·食貨志》）。武帝晚年任用趙過為搜粟都尉，在全國推廣“用耦耕，二牛三人”的方法。趙過創(chuàng)立了“代田法”，對西周的“三圃制”輪作法做了重要改進(jìn)，每畝可增一至二成。他發(fā)明并推廣了“耬車”，它具備了現(xiàn)代條播器的開溝、下種和覆土三種功能，是古代農(nóng)具的一項重要發(fā)明。趙過還推廣了牛拉的大型鐵鏵犁技術(shù)（《漢書·食貨志》）。（2）區(qū)田法，深挖作區(qū)，不耕旁地，區(qū)中密植，有數(shù)地利用水肥。適用干旱地區(qū)的薄地和坡地（據(jù)《汜勝之書》）。742．《汜勝之書》《汜勝之書》是西漢農(nóng)學(xué)家汜勝之撰寫的。汜勝之是山東曹縣人，在成帝（公元前32）時為議郎，曾以輕車使者在三輔地區(qū)提倡種麥，并獲豐收，后升為御史。他所撰寫的《汜勝之書》已佚，現(xiàn)存輯本，為后人從《齊民要術(shù)》和《太平御覽》等書中輯得。《汜勝之書》主要總結(jié)關(guān)中地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，發(fā)展了戰(zhàn)國以來的農(nóng)學(xué)成果。書中論述“趣時”（及時耕作）、“和土”（土地利用和改良）、“務(wù)糞”（施肥）、“澤”（保堉、灌溉）、“早鋤”（及時中耕除草）和“早獲”（及時收獲）等六個基本豐產(chǎn)環(huán)節(jié)。最突出的是區(qū)田法和溲種法（在種子上粘上一層糞作為種肥。）書中列舉了十多種栽培作物，提出了麥子和谷子的穗選保純法和桑苗截干法，以及復(fù)種、輪作、間作和混作等措施。753．園藝（1）溫室栽培《漢書·召信臣傳》記載，漢時太宮園中，冬天“覆以屋廡，晝夜燃蘊火，待溫氣乃生”，適于種“蔥韮菜茹”等。（2）套種《汜勝之書》記載，在瓜田套種薤或小豆（采嫩葉作蔬菜）。（3）引種漢使通西域，帶回葡萄和苜蓿，在離宮和別館旁盡種之（《史記·大宛傳》）。764．牧業(yè)和副業(yè)西漢景帝前元二年（公元前155），在西北建馬苑（皇家養(yǎng)馬場），養(yǎng)馬30萬匹，牧民有3萬多人。先引進(jìn)烏孫（今新疆伊犁哈薩克自治州一帶）良種，后又引進(jìn)大宛馬。東漢時期，朝廷還在四川和云南等地建立皇家養(yǎng)馬場。禽畜鑒定和優(yōu)選成為專門的技術(shù)，《漢書·藝文志》著錄有《相六畜》38卷，《齊民要術(shù)》中保存下漢代《相馬經(jīng)》的內(nèi)容。東漢名將馬援于建武二十一年（45）在洛陽宮鑄銅馬，是良種馬的標(biāo)準(zhǔn)模型。775.《四民月令》《漢書·藝文志》載西漢農(nóng)書9種，除《神農(nóng)》、《野老》之外，有四種已下落不明。另三種是《董安圖》（12篇）、《蔡葵》（一篇）和《汜勝之書》（18篇），劉向和班固肯定它們是西漢人所著。這三部書也只有《汜勝之書》的一些段落（約3700字）以引文的形式保存在《齊民要術(shù)》中。東漢崔寔（？~170）的《四民月令》（166）記載了12個月的農(nóng)事活動，這是我國最早的“農(nóng)家歷”，其中關(guān)于稻秧移栽和果樹埋枝繁殖法的記載是最早的。崔寔記載了大麻在雌株開花前拔去雄株，雌株就不能結(jié)出果實，第一次說明了植物性別與繁育的關(guān)系（見《齊民要術(shù)》）。崔寔還編纂了《農(nóng)家諺》，其中收載了許多有關(guān)氣象知識的諺語，是我國現(xiàn)存最早的有關(guān)天氣預(yù)報知識的總結(jié)。78三、醫(yī)藥學(xué)秦漢期間，名醫(yī)輩出，先進(jìn)的技術(shù)和專著不斷出現(xiàn)，有些在世界上是領(lǐng)先的。秦始皇繼承和發(fā)展了秦孝公的醫(yī)事制度，設(shè)太醫(yī)令和太醫(yī)丞，以掌管醫(yī)藥。西漢時，侍醫(yī)李柱國于公元前26年整理醫(yī)書，共得醫(yī)經(jīng)7家、216卷，醫(yī)方11家、274卷（《漢書·藝文志》）。馬王堆三號漢墓出土了公元前168年的帛書，其中的醫(yī)方可分為內(nèi)科、外科、婦科、兒科和五官科等，并且針對50多種疾病的280多個醫(yī)方和240多種藥品，其中還介紹了脈法、灸經(jīng)和醫(yī)方。這是我國現(xiàn)存最古老的醫(yī)學(xué)著作。791．著名醫(yī)家西漢名醫(yī)淳于意曾記述了25個病人的“診籍”（醫(yī)案）。《史記·扁鵑倉公列傳》中詳記之，這是我國現(xiàn)存最早見于文獻(xiàn)記載的珍貴醫(yī)案。淳于意精于望聞問切四診，尤以望診和切脈著稱。據(jù)“診籍”所載，他通過仔細(xì)觀察曾發(fā)現(xiàn)一病人臉色黃，認(rèn)為是“病氣”，斷定為“此傷脾氣”，到來年春勢必“不能食飲”，至夏季將“泄血死”。當(dāng)時患者毫無不適之感，后來的結(jié)局果依他所言。淳于意在診斷齲齒病人時提出，這是由于“食而不漱”所致。80張機（150~219，字仲景，以字行世），南陽湼陽（今河南鎮(zhèn)平縣）人。拜張伯溫為師。曾任長沙太守，因家鄉(xiāng)瘟疫流行而辭官回鄉(xiāng)行醫(yī)。他“博采眾方”，寫出《傷寒雜病論》、《評病要方》和《口齒論》等著作。《傷寒雜病論》分為“傷寒”和“雜病”兩部分，成書于3世紀(jì)，是一部集理、法、方和藥于一書的經(jīng)典醫(yī)著。張仲景總結(jié)了漢代以前的醫(yī)學(xué)理論和實踐經(jīng)驗，在《內(nèi)經(jīng)》和《難經(jīng)》等基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，提出了“八綱”（陰陽、表里、虛實、寒熱），確立了八經(jīng)證治，使中醫(yī)的辨證醫(yī)治體系更加完整，更有系統(tǒng)，也更加切合實際，對以后中醫(yī)治療學(xué)和日本經(jīng)方派產(chǎn)生了重大影響。該書的“雜病”部分被后人改編為《金匱要略》。81《傷寒雜病論》提出治療原則397條，收選方劑300多個，其中記治傳染病方30多種。這些方劑的藥物配伍比較精煉，主治明確。有的醫(yī)家把此書尊為“眾方之祖”，或稱它為“經(jīng)方”。有些著名效方已經(jīng)過千百年的臨床實踐考驗，為中醫(yī)方劑學(xué)提供了發(fā)展和變化的依據(jù)?！秱s病論》中除了大量的內(nèi)服方劑外，還介紹了針刺、炙、烙、溫、燙、藥摩、坐藥、洗浴、潤導(dǎo)、浸足、灌耳、吹耳、舌下含藥和人工呼吸等多種具體療法。張仲景的醫(yī)學(xué)理論和著作，至今仍指導(dǎo)著中醫(yī)的臨床實踐和理論研究，是中醫(yī)學(xué)的重要典籍，是醫(yī)生的必讀參考書。其中關(guān)于肺膿瘍、黃疸、痢疾、腫癰和腸癰等疾病的辨證和治療，對于癔?。ㄅK臊）包括腫瘤在內(nèi)的腹腫等疾患，都有詳細(xì)記載和療法。82華佗字元化，別名旉，沛國譙郡（今安徽亳縣）人。生活在東漢末（與張仲景同時代）。華佗精于各種醫(yī)術(shù)，尤精外科手術(shù)。當(dāng)疾病郁結(jié)于人體內(nèi)部，用針灸和服藥的辦法不能治愈時，他就讓病人先用酒沖服“麻沸散”，等到病人猶如酒醉而失去知覺時，他對病人施行手術(shù)，如切開腹部或背部，“抽割積聚”，“除去疾穢”，而后縫合，敷藥膏，幾天就可痊愈了，一個月就恢復(fù)如常了。華佗提倡以體育鍛煉方法防治疾病，以延年益壽。他創(chuàng)造了“五禽戲”，即模仿虎的拍動前肢，鹿的伸轉(zhuǎn)頭頸，熊的臥倒身體，猿的腳尖縱跳和鳥的展翅飛翔等。借此來增進(jìn)健康，防御疾病。83馬王堆漢墓也出土有類似體操（氣功）的圖畫，可見，做體操在華佗以前就有人提倡了。華佗的弟子很多，雖然他自己未留下專著，但他的弟子卻有所作為，如著名的樊阿善于針灸，吳普著有《吳普本草》，李當(dāng)當(dāng)著有《李當(dāng)當(dāng)藥條》，等等。842．醫(yī)學(xué)專著《神農(nóng)本草經(jīng)》是戰(zhàn)國時成書。這是我國第一部系統(tǒng)的藥學(xué)專著。此書共收載藥物365種，其中植物252種，動物67種和礦物46種，提到主治疾病名稱170多種；藥物分上中下三品，對各種藥物如何配合應(yīng)用，以及簡單的制劑都作了概述。書中分述性味、功用和主治，療效絕大部分確鑿無誤，如：水銀治疥瘡，麻黃治哮喘，常山治瘧疾，黃蓮止痢疾，大黃瀉下，莨菪治癲和海藻治甲狀腺腫，等等。首先提出“君臣佐使”的理論。除了《傷寒論》和《金匱要略》，還有《難經(jīng)》，這部書以論述中醫(yī)基礎(chǔ)理論為主，并且也分析了一些病癥、針法和穴位等?！秲?nèi)經(jīng)》、《難經(jīng)》、《傷寒論》和《金匱要略》、《神農(nóng)本草經(jīng)》初步構(gòu)成了中國傳統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)的體系。85我國是最早使用殺蟲劑的國家之一。《淮南萬畢術(shù)》“夜燒雄黃（AsS），水蟲成列。水蟲聞燒雄黃臭氣，皆趣火”。即雄黃燃燒放出SO2和AsO3（砒霜）可殺蟲?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》中也有汞和硫化砷等藥物殺滅寄生蟲的記載。86第五節(jié)機械、紡織與土木工程一、機械制造技術(shù)1．農(nóng)機具從考古發(fā)掘工作的成果看，各地出土的漢代鐵犁不少。在漢武帝晚年，他讓趙過向全國推廣“用耦犁，二牛三人”（《漢書·食貨志》），即二牛挽一犁，三人操作。至遲在西漢晚期出現(xiàn)一人一牛的犁耕法。從山西平陸縣棗園的西漢墓室壁畫——牛耕圖中可見，其耕犁已有翻土碎土用的犁壁。87山東安丘市、河南中牟縣，以及陜西西安市、咸陽市和甘肅禮縣都有漢朝鐵犁壁出土。戰(zhàn)國時期已有播種用的耬。在漢武帝時，趙過在一腳耬和二腳耬的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了能同時播種三行的三腳耬。據(jù)東漢崔寔《政論》記載，“其法三犁共一牛，一人將之，下種挽耬皆取備焉。日種一頃。至今三輔尤賴其利?！逼鋸?fù)原的模型陳列在國家博物館。88王充的《論衡·率性篇》：“雒（洛）陽城中之道無水。水工激上洛中之水，日夜馳流，水工之功也?！薄逗鬂h書·張讓傳》也記載：“又使掖庭令畢嵐……作翻車、渴烏，施于橋西，用灑南北郊路，以省百姓灑道之勞?！薄堵市云匪浖に?，當(dāng)為《張讓傳》所稱的翻車和渴烏?！胺嚒奔待埞撬嚕▏也┪镳^有復(fù)原的模型），西安水田區(qū)一直沿用著?！翱蕿酢奔春缥埽拼钯t注文：“渴烏為曲筒，以氣引水上也?！?9扇車和水碓1973年，從河南濟(jì)源市西漢晚期墓葬中曾出土陶扇車明器。扇車也一直流傳至今。這是揚棄谷物的糠秕用的機械。最早的記載是西漢史游《急就篇》，時間是公元前100年。東漢桓譚的《譚子新論》中有關(guān)于水碓的記載，即“因延力借身重以踐碓，而利十倍杵舂，又復(fù)設(shè)機關(guān)，用驢、驘（騾）、牛、馬及役水而舂，其利乃近百倍?！庇媚_踏碓舂米功效十倍于杵臼，畜力或水力碓功效百倍于杵臼。902．紡織工具早在商周時期，已有原始紡車，但紡紗一般仍用紡墜?！墩f文解字·車部》：“軠：此名最早見于楊雄《方言》：軠，紡車也?！庇糜谀斫z作緯線的工具當(dāng)時稱為“繀車”。單錠紡車最早見于山東臨沂市銀雀山西漢帛畫。1972年湖南長沙馬王堆西漢墓出土的瑟弦，可能是用紡車將16根絲合股加捻而成。在戰(zhàn)國時期出現(xiàn)的腳踏提綜的斜織機，到漢代才得以普遍推廣使用。江西貴溪縣漢代巖墓中發(fā)現(xiàn)過這種織機零件。出現(xiàn)帶有斜織機的漢畫象石的地點有：山東滕州市的宏通院和龍陽店，嘉祥縣武梁祠，肥城市考堂山郭巨祠，濟(jì)寧市晉陽山慈云寺；以及江蘇沛縣留城鎮(zhèn)，銅山縣洪樓，泗洪縣曹莊；四川成都曾家臺。913．奇器奇器是達(dá)官貴人們享用的結(jié)構(gòu)奇特的高級用品或玩物，甚至還用作明器。它們采用的機構(gòu)很巧妙，例如，被中香爐的常平架和七輪扇中的葉輪等。唐代段成式的《酉陽雜俎·物異》：“漢高祖入咸陽宮，寶中尤異者有青玉燈。檠高七尺五寸，下作蟠螭，以口銜燈。燈燃則鱗甲皆動，炳煥若晨星?！边@是利用燈火的燃?xì)馔苿咏饘僦频捏大ぃ札垼┑镊[甲開合。92據(jù)《史記·秦始皇本紀(jì)》記載：“始皇初即位，穿治酈山。及并天下，天下徒送詣七十余萬人，穿三泉，下銅（錮）而致槨。宮觀、百官、奇器、珍怪徒（徙）臧（藏）滿之。令匠作機弩矢，有所穿近者輒射之。以水銀為百川、江河、大海，機相灌輸。上具天文，下具地理。以人魚膏為燭，變不滅者久之?！边@里，自動射箭的弩，以機械灌輸水銀，以人魚膏（儒艮油）燭為長明燈，反映了當(dāng)時的技術(shù)成就。93東漢工匠丁緩（諼）創(chuàng)造了被中香爐、常滿燈和七輪扇。劉歆記述了被中香爐，即“為機轉(zhuǎn)運四周而爐體常平，可置之被褥”（《西京雜記》卷1）。這種設(shè)施是幾個環(huán)套在一起，不論外邊如何轉(zhuǎn)動，內(nèi)部始終保持平衡。這就保證爐體中的香灰不灑出來。被中香爐是古代機械史上的重要發(fā)明之一，是關(guān)于萬向支架的最早史料。常滿燈應(yīng)是一種自動添油的燈具。七輪扇與上面提到的扇車類似，所不同的是，它的輪軸上裝的葉輪不是1個，而是7個。它顯然安裝在室內(nèi)，借助人力，搖動生風(fēng)，可以減輕暑熱。94漢代，齒輪之類的機件可能已被廣泛應(yīng)用，如山西永濟(jì)市和寧夏鹽池縣的漢代遺址都出土過銅齒輪。陜西永壽和長武兩縣各發(fā)現(xiàn)一個漢代鐵制齒輪。其實，據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，從戰(zhàn)國末到西漢初，我國已使用銅和鐵鑄造的齒輪，西漢劉歆《西京雜記》（卷5）中記載的指南車和記里鼓車都使用了復(fù)雜的齒輪傳動系統(tǒng)。這是世界上最早的控制機械之一，是古代工程制造技術(shù)上的最杰出的成就。954．空氣動力機械空氣動力類器械早在堯舜時代就有人探索，秦漢時代的研究就更深入了。唐代趙昕的《息燈鷂文》：“我聞淮陰[侯韓信]巧制，事啟漢[高祖劉]邦。楚歌云上，或云子房（張良）”。宋代高承的《事物紀(jì)原》：“紙鳶俗謂之風(fēng)箏，古今相傳云是韓信所作。高祖之征陳豨也，信謀從中起，故作紙鳶，放之以量未央宮之遠(yuǎn)近。欲以穿地隧入宮中也?！边@是說韓信為謀反而創(chuàng)制風(fēng)箏。一說是，在漢軍攻楚軍時張良創(chuàng)造風(fēng)箏，把人放到天空，對著楚軍大唱楚歌。這類傳說反映，在西漢初已有風(fēng)箏，也許發(fā)明于戰(zhàn)國時期。96《漢書·王莽傳下》：“或言能飛，一日千里，可窺匈奴。莽輒試之。取大鳥翮為兩翼，頭與身皆著毛。通引環(huán)糾，飛數(shù)百步墜。莽知其不可用。茍欲獲其名，皆科為理軍，賜以車馬，待發(fā)。”這是第一次失敗的嘗試，但在技術(shù)史上仍有一定的地位。關(guān)鍵是“取大鳥翮為兩翼”和“通引環(huán)糾”兩句，實際上是從高處跌下的滑翔。試驗者得以不死，說明這種“滑翔機”已達(dá)到一定的水平?！短接[》：“《文士傳》：張衡嘗作木鳥，假以羽翮。腹中施機，能飛數(shù)里。”張衡在公輸般和墨子的木鳶或木鵲的啟發(fā)下可能做過這樣的嘗試。975．運輸工具《說文》中有“{煢車}（張營切），車輮規(guī)也，一曰一輪車。從車熒省，聲讀若煢?！薄拜姟笔擒囕喌耐庵堋３啥紬钭由蕉柲钩鐾翓|漢畫象磚上有獨輪車的圖案，這說明東漢時已使用獨輪車，且為古代重要運輸工具。隨著航運的發(fā)展，我國造船業(yè)有較大規(guī)模；并具備了很高的技術(shù)水平。98廣州市曾發(fā)現(xiàn)秦到西漢初的規(guī)模巨大的造船工場遺址，船場采用了船臺造船與滑道下滑相結(jié)合的結(jié)構(gòu)原理，這已同現(xiàn)代造船廠的船臺與滑道相結(jié)合的基本原理一致。據(jù)船臺長寬計算，當(dāng)時已能造寬6-8m，長30m，載重50-60T的木船。至遲到東漢，我國已發(fā)明船舵，廣州東漢墓出土的陶船模型上有舵。舵的發(fā)明是造船技術(shù)上重要進(jìn)步。996．水運渾天儀117年，張衡主持制造“水運渾天儀”（即渾象），這是用水流作動力。它是一架完整的天球模型，具有南北極、黃赤道、恒顯圈、恒隱圈、地平圈和子午圈，以及二十八宿中外星官的位置等結(jié)構(gòu)。它可以準(zhǔn)確自動地演示天體運行的情況，是現(xiàn)代天象儀的前身。為使渾象能自動旋轉(zhuǎn)并與天球旋轉(zhuǎn)同步，張衡還設(shè)計了一套齒輪系統(tǒng)，以漏壺的流水為動力來控制渾象的旋轉(zhuǎn)速度，并使渾象的轉(zhuǎn)動與地球自轉(zhuǎn)速度相等。一周一晝夜，可將天象準(zhǔn)確地表現(xiàn)出來。借助它不必在戶外觀察就能隨時知道某星中天、某星東升、某星西落?！八\渾天儀”實際上是世界上最早的天文鐘。張衡還用一組齒輪系統(tǒng)，推動一個叫做“瑞輪蓂莢”的機構(gòu)，用此法可自動地報告日期。這實際上是一種機械日歷。100《史記·秦始皇本紀(jì)》記載，秦始皇統(tǒng)一全國后，“以天下兵聚之咸陽，銷以鐘鐻、十二金人，各重千石，置宮廷中?！边@可以看作是鐵器全面取代銅器的象征。而真正實現(xiàn)這一取代，是在西漢中葉。漢武帝于元狩四年（公元前119）共設(shè)鐵官（銅器工業(yè)的管理處）48處，分布在陜西、山西、河南、山東、江蘇、湖南、四川、河北、遼寧和甘肅等地。每個鐵官占地從數(shù)萬到數(shù)十萬平方米，擁有煉鐵爐十余座?！爸T鐵官皆置吏率徒，攻山取銅鐵，一歲功十萬人以上?！保ā稘h書·貢禹傳》）由此可見，當(dāng)時鋼鐵工業(yè)規(guī)模之大?！稘h書·西域傳》上也載有：“自宛以西至安息國，……其他皆[無]絲漆，不知鑄鐵器。及漢使、亡卒降，教鑄作它兵器?！闭f明武帝時，我國生鐵冶鑄技術(shù)傳至西域。101二、紡織秦漢之際，絲綢工業(yè)已很繁榮，漢朝已設(shè)東織室、西織室和服官，出現(xiàn)擁有幾百間廠房和數(shù)千名織工的手工場。馬王堆一號漢墓出土了大量的絲麻織品，出土的品種包括紗、羅、綺、錦、綾和紋羅等精美的提花織物，還有凸版著色套印的印花紋，以及多次套染與媒染相結(jié)合的染成的織物，據(jù)分析，這些織物的顏色共有36種色相，花型層次分明，紋樣具立體效果，外觀甚為華麗。輕薄的“素紗嬋衣”和厚實的“絨圈錦”，突出地反映出漢初的繅、紡、織和染的技術(shù)水平。其中的素紗織物在觀感上可與現(xiàn)代尼龍紗相比美。這些紡織品中的細(xì)麻布相當(dāng)于21~23開，經(jīng)密32~38根/厘米。102早在秦代，就有吳地（今江浙間）兄弟二人將養(yǎng)蠶、繅絲、織綢和成衣的技術(shù)傳到日本。西漢初，我國的絲綢在國外的聲譽很高，并進(jìn)而將這些技術(shù)陸續(xù)傳到緬甸和印度，歐洲和北美等地。《漢書·張騫傳》記載，我國蜀布經(jīng)身毒輸往大夏（今阿富汗）?！稘h書·地理志》記載，漢朝時曾以雜繒與南海諸國貿(mào)易。我國使用織機也是最早的?！对娊?jīng)》中提到“杼柚”（zhùzhóu，“柚”即軸，今作杼軸。朱熹解釋：“杼，持緯者也；柚；受經(jīng)者也?！保?，其中“杼”為梭子，“柚”為筘（kòu），都是織機上的主要部件。江蘇泗洪漢畫像石有布機圖，布機的主要構(gòu)件有木泰（？榛）經(jīng)軸、懷滾、馬頭、綜片、躡（腳踏木）等主要部件和一個適宜操作的機臺。提花機是從布機發(fā)展而來的，但結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，能織出復(fù)雜的花紋組織。103據(jù)《漢書·食貨志》記載，武帝時，一年諸郡輸帛達(dá)500萬匹。秦漢時期，我國紡織品經(jīng)由內(nèi)大陸“絲綢之路”遠(yuǎn)銷歐洲。公元前113年，西漢劉勝墓的兩套金縷玉衣，各由2000多片玉片組成。研究表明，當(dāng)時用圓片鋸切割玉片，有的鋸鋒寬僅0.35mm，說明當(dāng)時已有效率很高的輪軸切割機械。玉片鉆孔采用的是砂鉆法，小孔直徑僅1~2mm。玉片還經(jīng)過仔細(xì)地拋