中國古代的科學(xué)與技術(shù)(下)

第四節(jié)：中國封建時代的科學(xué)技術(shù)

(下)四、實用科學(xué)五、西學(xué)東漸六、李約瑟問題七、中國古代科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)教學(xué)目的和要求1.了解中國封建時代科學(xué)技術(shù)的社會背景及其與古希臘科學(xué)社會背景的差異；2.重點(diǎn)掌握三大獨(dú)創(chuàng)技術(shù)和四大發(fā)明及其在人類文明史上的重大意義；3.著重認(rèn)識中國封建時代天文學(xué)、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)和農(nóng)學(xué)的重要成就及其相對于古希臘科學(xué)的特征；4.深入理解“李約瑟悖論”的涵義及其探討這一命題的重大現(xiàn)實意義。四.實用科學(xué)天文學(xué)數(shù)學(xué)中醫(yī)藥學(xué)農(nóng)學(xué)1.天文學(xué)皇家的需要，農(nóng)業(yè)社會的需要。不以宇宙理論見長，而以積累觀測為主。皇家壟斷天學(xué)，禁止民間私習(xí)。天學(xué)享有很高的地位，不僅敬授人時，而且揭示天行之道。1.天文學(xué)1.1精確、系統(tǒng)的天象觀測記錄：中國史記中保存有2000多年來關(guān)于日蝕、月蝕、彗星、新星、太陽黑子等豐富的天象觀測記錄；對恒星的觀測成果反映在歷代的星表和星圖中。對日食和月食詳細(xì)的記載，從漢初到1785年，日食925次，月食574次異常天象的記錄，如太陽黑子（前28年）、極光、彗星（前613年－1621年包括哈雷彗星）、新星、超新星（前352－1604共75次）月蝕日蝕1.2獨(dú)特、優(yōu)秀的歷法體系

1)商代的陰陽歷2)戰(zhàn)國的四分歷3)漢代的太初歷4)唐大衍歷5)元代授時歷6)此外，宋代沈括的十二氣歷、明末的崇禎歷陰陽合歷：日、氣、朔三要素。公元前4世紀(jì)，已測出太陽年為365.25天。元朝著名天文學(xué)家和水利專家郭守敬編成《授時歷》，一年的周期和現(xiàn)行公歷相差無幾，但比現(xiàn)行公歷的確定早300年。1.2獨(dú)特、優(yōu)秀的歷法體系1.3先進(jìn)、精密的天文儀器

渾儀、漏壺和圭表1)渾儀：東漢張衡（38—139）的水運(yùn)渾天儀、元代郭守敬（1231—1316）的簡儀2)漏壺：漢丞相府漏壺、宋代漏壺3)圭表：《周禮-考工記》和《元史》中的有關(guān)記載圭表渾天儀東漢漏壺郭守敬張衡簡儀這臺地震儀安放在陽,曾于138年測出千里之外的隴西所發(fā)生的一次地震,朝野上下,頗為震動。但由于當(dāng)時朝堂上讖諱迷信劫力很盛,張衡的一重要發(fā)明沒有得到應(yīng)有的重視,候風(fēng)地動儀也沒有被保存下來。張衡的地動儀比外國同類儀器早誕生近一千年。古波斯直到公元十一世紀(jì)才有類似地震儀器。近代的地震儀在公元1880年才制成,它的原理和張衡地動儀基本相似,但時間卻晚了一千七百年。地動儀渾天說認(rèn)為天是一個圓球,把地包在球中,圓球不停轉(zhuǎn)動。左圖為北京古觀象臺,當(dāng)中位于中間的是建于明正統(tǒng)七年的渾天儀。右圖這種渾天儀于順永建五年前創(chuàng)制,是早期的渾天儀。

石刻星圖

（蘇州）1.4宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說

蓋天說、渾天說和宣夜說。張衡的渾天說是一種以地球為中心的宇宙理論，在中國古代論天學(xué)說中占統(tǒng)治地位。張衡渾天說蓋天說宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說宇宙理論：蓋天說，渾天說，宣夜說1)蓋天說—天圓如張蓋，地方如棋局—天似蓋笠，地法覆盤2)渾天說—天圓如彈丸，地如卵中黃3)宣夜說—天了無質(zhì)，日月眾星，浮于虛空之中

2.數(shù)學(xué)實用數(shù)學(xué)而非演繹數(shù)學(xué)；私人的愛好而非國家的事業(yè)，因此沒有自主而連續(xù)的發(fā)展算籌10進(jìn)位位置制記數(shù)法縱式籌碼橫式籌碼記數(shù)規(guī)則“凡算之法，先識其位。一縱十橫，百立千僵；千十相望，萬百相當(dāng)”（《孫子算經(jīng)》）“滿六以上，五在上方，六不積算，五不單張”（《夏侯陽算經(jīng)》）例如：752836用空位符號“口”表示零，后演變?yōu)椤啊稹薄?.數(shù)學(xué)

西漢《九章算術(shù)》（1世紀(jì)）共講述了246個問題的解法，根據(jù)所要解決的測量和計算問題分為九章即九大類，涉及丈量農(nóng)田、不同等級谷物的兌換、建筑結(jié)構(gòu)計算、分配計算等，是中國古代數(shù)學(xué)體系的奠基作，標(biāo)志著中國以計算和解決實際問題見長的實用數(shù)學(xué)體系的形成，但在理論和演繹推理方面遠(yuǎn)不及歐氏幾何學(xué)?！毒耪滤阈g(shù)》劉徽

（魏晉時人）“徽幼習(xí)九章，長再詳覽。觀陰陽之割裂，總算術(shù)之根源，探賾之暇，遂悟其意。是以敢竭玩魯，采其所見，為之作注?！睒O限方法

古法：徑一周三劉徽的“割圓術(shù)”—“割之彌細(xì)，所失彌少。割之又割，以至于不可割，則與圓合體而無所失矣”。劉徽計算到192邊形，求得3.1416，含有極限思想。2.數(shù)學(xué)1)南北朝祖沖之（429－500）及其子祖暅計算了圓內(nèi)接正6144邊形和正12288邊形的面積，得出π＝3.1415926～3.1415927求出精確到第七位有效數(shù)字的圓周率，領(lǐng)先世界達(dá)千年之久。2)魏晉南北朝時期出現(xiàn)了一批算經(jīng)2.數(shù)學(xué)3)唐代出現(xiàn)珠算4)宋元之際，古代世界數(shù)學(xué)的高峰5)秦九韶（1202－1261）《數(shù)書九章》（1247）6)李冶（1192－1279）《測圓海鏡》（1248）7)楊輝（13世紀(jì)中后期）《楊輝算法》，速算法8)朱世杰（13、14世紀(jì)之間）《算學(xué)啟蒙》（1299）、《四元玉鑒》（1303），討論了高次開方和高次方程組的解法。宋元數(shù)學(xué)四大家1)秦九韶的“大衍求一術(shù)”2)李冶的“天元術(shù)”3)朱世杰的“四元術(shù)”4)楊輝的高階等差級數(shù)公式，這些成就領(lǐng)先于歐洲400至600年秦九韶四元術(shù)天元術(shù)楊輝三角“方程術(shù)”—三元一次聯(lián)立方程組今有上禾三秉，中禾二秉，下禾一秉，實三十九斗；上禾二秉，中禾三秉，下禾一秉，實三十四斗；上禾一秉，中禾二秉，下禾三秉，實二十六斗。問上中下禾實一秉各幾何？3x+2y+z=392x+3y+z=34x+2y+3z=26天、地、人、物:四元術(shù)

—四元高次方程組3.中醫(yī)藥學(xué)

戰(zhàn)國時期的《黃帝內(nèi)經(jīng)》包括《素問》、《靈樞》兩部分，18卷，162篇。主要論述人體解剖，生理，病理、病因、診斷等基礎(chǔ)理論，兼述針灸、經(jīng)絡(luò)、衛(wèi)生保健?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》3.中醫(yī)藥學(xué)1)《黃帝內(nèi)經(jīng)》以陰陽說和五行說為據(jù)，強(qiáng)調(diào)人體的有機(jī)整體性，提出了研究人體生理和病理的臟腑學(xué)說和經(jīng)絡(luò)學(xué)說。該書是中醫(yī)現(xiàn)存最早的理論著作，是中醫(yī)理論體系形成的標(biāo)志。2)東漢末年張仲景（約150－219）《傷寒雜病論》提出中醫(yī)診斷學(xué)中的“六經(jīng)辯證”（太陽、陽明、少明、太陰、少陰、厥陰）和“八綱原理”（陰、陽、表、里、虛、實、寒、熱）其“辨證施治”原則為中醫(yī)臨床醫(yī)學(xué)奠定基礎(chǔ)?！秱s病論》張仲景醫(yī)圣張仲景

（約150-219）《傷寒雜病論》《金匱要略》—八綱辨證（陰陽表里虛實寒熱）辨證—立法—擬方—用藥

3)西漢的《神農(nóng)本草經(jīng)》是我國現(xiàn)存最早的藥物學(xué)專著，收錄藥物365種，其中植物藥252種，動物藥67種，礦物藥46種?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》4)中國古代醫(yī)籍中國古代醫(yī)籍為古代世界各學(xué)科之冠，據(jù)統(tǒng)計有近8000種。重要的有：魏晉王叔和的《脈經(jīng)》和皇甫謐的《針灸甲乙經(jīng)》；晉代葛洪的《肘后方》，唐代孫思邈的《千金方》；明代李時珍的《本草綱目》。孫思邈《千金方》—“人命至重，有貴千金”。醫(yī)德垂訓(xùn)：“膽欲大而心欲小，智欲圓而行欲方”，“不為利回，不為義疚?！崩顣r珍

（1518-1593）湖北蘄春人，醫(yī)生世家。14歲考取秀才，三次鄉(xiāng)試未中，放棄科舉，專心研究醫(yī)藥學(xué)。1552年開始編寫《本草綱目》，1578完稿。歷時20余年，共52卷，190萬字?！侗静菥V目》，中國古代藥學(xué)之集大成，52卷，190萬字，分16部（水、火、土、金石、草、谷、菜、果、木、服器、蟲、鱗、介、禽、獸、人），也是一部博物學(xué)大全，“雖名醫(yī)書，實該物理”。萬歷年傳至日本，后致歐洲，被譯成德、法、英、拉丁、俄等文字，達(dá)爾文的《物種起源》引用過該書。中國古代醫(yī)籍4、農(nóng)學(xué)

農(nóng)業(yè)是中國社會的基礎(chǔ)，歷代統(tǒng)治者天大要事就是穩(wěn)定人心。

神農(nóng)氏“斫(zhuo)木為耜（si），揉木為耒（lei）。耒耨(nou)之利，以教天下?！薄吨芤住は缔o下》

4、農(nóng)學(xué)農(nóng)業(yè)立國。政府官員重視農(nóng)業(yè)實踐和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識的積累中國農(nóng)學(xué)重視天時、地利和人力的綜合運(yùn)用《汜勝之書》（公元元年左右，漢代），論及北方特別是關(guān)中地區(qū)的耕作經(jīng)驗賈思勰《齊民要術(shù)》（533－544，北魏）10卷92篇，反映黃河中下游地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況《王幀農(nóng)書》（元代）綜合黃河流域旱田耕作和江南水田耕作經(jīng)驗。《齊民要術(shù)》是我國現(xiàn)存最早的完整的農(nóng)書，率先提出了因時制宜、因地制宜、精耕細(xì)作、合理經(jīng)營的思想，在我國古代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。4、農(nóng)學(xué)《齊民要術(shù)》王禎農(nóng)書（元代）

徐光啟（1562--1633），生于上海《農(nóng)政全書》集我國古代農(nóng)學(xué)成就之大成，60卷，50多萬字，分農(nóng)本、田制、農(nóng)事、水利、農(nóng)器、樹藝、蠶桑、蠶桑廣類、種植、牧養(yǎng)、制造和荒政12項4、農(nóng)學(xué)5、物理學(xué)知識

5.1《考工記》《考工記》是春秋戰(zhàn)國時期齊國人的一部科技著作，是手工技術(shù)規(guī)范的匯集。全書闡述了手工技術(shù)中包含一些的物理知識，其中主要是力學(xué)和熱學(xué)方面?！犊脊び洝ぽ喨似吩谡撌鲕囕喼圃鞎r，以受力、運(yùn)動和不同接觸地面的影響等因素出發(fā)，研究輪子的形狀與運(yùn)動快慢之間的關(guān)系。此外,還分析了與彈道有關(guān)的技術(shù)，并且最早作出了關(guān)于物體慣性的論述?！犊脊び洝分姓撌龅臒釋W(xué)知識，指出了冶煉金屬時加熱后先呈暗紅色，溫度漸高，依次是呈橙色、黃色、白色、最后是青色。這是因為金屬里含有碳、鈉一類的雜質(zhì)，不同物質(zhì)有不同的汽化點(diǎn)，所以可以根據(jù)汽化物質(zhì)的顏色作為判斷火候或溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)，最后達(dá)到“爐火純青”，就可以澆鑄了。

5、物理學(xué)知識5.2《墨經(jīng)》

《墨經(jīng)》是墨家學(xué)派的著作，是私學(xué)教育的教材?！赌?jīng)》中有關(guān)物理知識的內(nèi)容，主要是在力學(xué)和光學(xué)方面。

（1）力學(xué)《墨經(jīng)》中對時間和空間概念分別作了正確的定義，對力的概念提出了初步的論述，墨家還敘述了斜面上的物體失去平衡的道理，以及利用斜面來提升重物的方法。

（2）光學(xué)《墨經(jīng)》從早為人們認(rèn)識的光的直線傳播原理出發(fā)，首先提出了影與光、物之間的關(guān)系?！赌?jīng)》還介紹了平面鏡成像，敘述了凹面鏡、凸面鏡成像的規(guī)律。5.3《論衡》《論衡》是東漢王充所著。（1）力學(xué)方面：指出了人的視覺在觀察物體的運(yùn)動快慢時會造成錯覺的原因和如何量度物體運(yùn)動的快慢。關(guān)于力和運(yùn)動的關(guān)系，在外力的作用下，若外力大小一定，則物體越重，要它開始運(yùn)動，或使之運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化就越難。這是牛頓第二運(yùn)動定律的萌芽，還認(rèn)識到內(nèi)力不能改變物體運(yùn)動狀態(tài)這一事實。（2）聲學(xué)方面：王充認(rèn)識到人發(fā)聲是使空氣振動而產(chǎn)生的，并將聲音在空氣中的傳播用可見的水波的傳播來作了比喻，實際上已指出了振動的傳播要通過媒質(zhì)。（3）熱學(xué)方面：王充不僅用“氣”來解釋熱現(xiàn)象，指出熱傳遞與距離遠(yuǎn)近的關(guān)系，而且對自然界中雨、露、霜、雪的成因也進(jìn)行了研究，指出了它們都是地面上的水蒸發(fā)所致，所以實質(zhì)上他已進(jìn)入了物態(tài)與溫度之間的關(guān)系的研究。（4）電磁方面：關(guān)于摩擦起電的現(xiàn)象，西周末年已有“玳瑁吸褡”的記載。在《論衡》中，對這現(xiàn)象作了進(jìn)一步的解釋。王充用性質(zhì)相同來解釋上述相互吸引的現(xiàn)象，和性質(zhì)不同來解釋別類物體不能“感動”的原因。對于“雷電”現(xiàn)象：認(rèn)為是不同的氣相互激發(fā)出來的?？梢姡醭湔J(rèn)識到雷電也是物質(zhì)的，也是自然界的一種變化現(xiàn)象。

5.3《論衡》《夢溪筆談》是北宋中期的政治家和科學(xué)家沈括（1031—1195）所著，這是中國科學(xué)史上一部重要的著作，英國科技史家李約瑟把它稱為“中國科技史上的座標(biāo)”。這部舉世聞名的科學(xué)巨著涉及物理領(lǐng)域的內(nèi)容包括磁學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)知識。5.4《夢溪筆談》沈括，杭州錢塘人，北宋科學(xué)家、政治家、外交家。從小在母親指導(dǎo)下讀完家中藏書，后隨父走南闖北。后來承襲父職，歷任主簿、縣令，關(guān)心民生，重視農(nóng)業(yè)，興修水利，考中進(jìn)士后，任太史令，并主持天文歷法工作。他積極參加王安石變法，變法失敗后，多次被貶。晚年隱居潤州（今鎮(zhèn)江），終老夢溪園?！秹粝P談》成書于11世紀(jì)末，是沈括晚年的科學(xué)巨著，因?qū)懹跐欀輭粝獔@而得名。以筆記體寫成，共30卷。全書共十七目609條，內(nèi)容涉及天文、氣象、歷法、數(shù)學(xué)、地質(zhì)、物理、生物、化學(xué)、醫(yī)藥、文學(xué)、史事、音樂、美術(shù)等。其中自然科學(xué)部分總結(jié)了我國古代，特別是北宋時期科學(xué)技術(shù)成就，諸多方面有精湛研究、獨(dú)到見解。5.4《夢溪筆談》（1）磁學(xué)方面：早在春秋戰(zhàn)國時期，我國發(fā)現(xiàn)磁石具有吸鐵和指南的性質(zhì)。沈括對指南針的使用作了多種試驗。（2）光學(xué)方面：《夢溪筆談》中有許多光學(xué)方面的觀察和實驗的記錄及其分析。如對日蝕、月蝕的成因作了理論總結(jié)，并第一次用類比演示實驗來驗證月亮圓缺的科學(xué)道理。該書中除了講凹面鏡成像和針孔成像的道理。5.4《夢溪筆談》5.4《夢溪筆談》（3）聲學(xué)方面：《夢溪筆談》中闡述了關(guān)于樂律、古樂鐘的發(fā)聲、古琴的制作和傳聲、共鳴等聲學(xué)知識，并記載了一個作者精心設(shè)計的共振實驗?！恫菹笮聲肥菍嶒炍锢韺W(xué)家趙友欽（1279—1368）所著。他在書中深入地研究了光學(xué)現(xiàn)象，并做了小孔成像實驗，指出了小孔成像的規(guī)律。5.5《草象新書》6.其他成就徐霞客（1586－1641），生于江蘇江陰22歲起游歷江蘇、浙江、山西、河北、山東、河南、安徽、江西、福建、陜西、廣東、廣西、湖南、湖北、貴州、云南16省，北京、天津、上海3地，寫成《徐霞客游記》，記載所到之處的山川地貌、物產(chǎn)風(fēng)情6.其他成就宋應(yīng)星（1587－？），江西奉新人47歲開始編寫《天工開物》，3年乃成，分上中下三部分共18卷，包括農(nóng)作物栽培、農(nóng)產(chǎn)品加工、制鹽、制糖、陶瓷、冶煉、養(yǎng)蠶、紡織、染色、造紙等，是一部手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的百科全書六、西學(xué)東漸意大利人利馬竇（1552－1610），1583年來華，與徐光啟合作譯《幾何原本》前6卷比利時人南懷仁（1623－1688），1659年來華，主持皇家天文歷法工作德國人湯若望（1591－1666），1662年來華，引入光學(xué)知識和望遠(yuǎn)鏡的制造原理和技術(shù)傳教士帶來的科學(xué)并未被中國化，只有有限的高度選擇的引進(jìn)，帶來了西方的科學(xué)技術(shù)：自鳴鐘、比例規(guī)、地球儀、世界地圖利瑪竇：學(xué)術(shù)傳教

《幾何原本》（1607年）

“我在中國利用世界中醫(yī)藥學(xué)地圖、鐘表、地球儀和其他著作，教導(dǎo)中國人，被他們視為世界上最偉大的數(shù)學(xué)家；······所以，我建議，如果能派一位天文學(xué)者來北京，可以那我們的歷法由我譯為中文，這件事對我并不難，這樣我們會更獲得中國人的尊敬。”——《利瑪竇書信集》

對待西學(xué)的態(tài)度之一：

“中西會通”

“欲求超勝，必須會通；會通之前，必須翻譯。”——徐光啟對待西學(xué)的態(tài)度之二：

排斥抵制“寧可使中夏無好歷法，不可使中夏有西洋人。”—楊光先對待西學(xué)態(tài)度之三：

“西學(xué)中源”“萬歷之時，中土化洽，太西儒來，脟（pao）豆合圖，其理頓顯。膠常見者駭以為異，不知其皆圣人之已言也?！薄鳎┓揭灾?“西洋算法亦善，原系中國算法，彼稱為阿爾巴朱爾—阿爾巴朱爾者，自東方之謂也。”——康熙與趙洪燮論數(shù)（1711年）

六、西學(xué)東漸“論者以古法今法(即西法)之不同，深不知?dú)v原出自中國，傳及于極西，西人守之不失，測量不已，歲歲增修，所以得其差分之疏密，非有他術(shù)也。其各色條目雖有不同，實無關(guān)于歷原?！?/p>

——康熙：《御制三角形推算法論》康熙帝與路易十四、彼得大帝比較:康熙帝即清圣祖愛新覺羅·玄燁（1654-1722），是中國在時間最長的皇帝,也是熱愛自然科學(xué)、很有作為的一位皇帝。當(dāng)他接觸到西方科學(xué)的時候,便請西方耶蘇會士先將科學(xué)書籍譯成滿文和漢文，再到宮中講學(xué)?？滴鯇W(xué)過歐幾里得幾何學(xué)、測量、天文、物理、化學(xué)、解剖學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué),在宮中設(shè)立了化學(xué)與藥學(xué)的實驗室。在康熙的領(lǐng)導(dǎo)下,西方傳教士與與中國學(xué)者合作,頒行了《康熙永年歷》，編著了《數(shù)理精蘊(yùn)》等著作,完成了全國地圖的測繪,還在修攔水壩時親自用儀器進(jìn)行丈量，測定方向。但對近代科學(xué)的作用也僅限于于此，他推崇程朱理學(xué),維護(hù)科舉制,主張廣設(shè)義學(xué)，卻依然倡導(dǎo)讀四書五經(jīng)。因此,康熙帝和他同時代的法王路易十四、俄國沙皇彼得大帝等倡導(dǎo)科學(xué)技術(shù)及其社會作用的西方帝王君主無法比擬。這就是清代中國的“康熙現(xiàn)象”。這種君王個人喜好科學(xué)卻未能使科學(xué)產(chǎn)生社會影響的現(xiàn)象,還發(fā)生在康熙帝之孫乾隆帝身上,這確實發(fā)人深思。康熙帝、乾隆帝、路易十四、彼得大帝等帝王的不同作為,再一次引出英雄與時勢、個人與社會關(guān)系的老話題。所謂康乾盛世不過是中國由盛而衰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)?？滴踉谖粫r期,正是西方發(fā)生第一次科學(xué)革命,并且自然科學(xué)開始全面變革的黃金時代,而西方科學(xué)又源源不斷地向世界和中國傳播。較英國落后的歐洲大陸國家相繼走上中興之路。同康熙幼年8歲即位相似,法王路易十四(1638-1715)是5歲即位,1661年親政后實行君主專制統(tǒng)治,但推行重商主義,扶植手工工場,鼓勵資本主義工商業(yè)發(fā)展,其間還建立了皇家科學(xué)院,倡導(dǎo)學(xué)習(xí)和應(yīng)用英國先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),這雖然引發(fā)了后來法國思想解放的啟蒙運(yùn)動并導(dǎo)致封建王朝自身的覆滅,卻為法國繼英國之后成為世界科學(xué)活動中心(1780-1840)打下了基礎(chǔ)。當(dāng)康熙帝在深宮學(xué)習(xí)西方科學(xué)之時,同時代的俄國沙皇