【文獻(xiàn)資料】一中國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)成就

中國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)成就1、劉徽在《九章》“圓田術(shù)”注中提出“割圓術(shù)”假令圓徑二尺，圓中容六觚（即正六邊形）之一面，與圓徑之半，其數(shù)均等。合徑率一而外周率三也。又按為圖，以六觚之一面乘半徑，因而云之，得十二觚之冪。若又割之，次以十二觚之一面乘半徑，因而六之，則得二十四觚之冪。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(wú)所失矣。2、《氾勝之書》記載的無(wú)性雜交技術(shù)實(shí)例下瓠子十顆……既生長(zhǎng)二尺余，便總聚十莖一處，以布纏之五寸許，復(fù)用泥泥之。不過(guò)數(shù)日，便合為一莖，留強(qiáng)者，余悉掐去，引蔓結(jié)子，子外之條亦掐去之，勿令蔓延。（編者注：用此法種瓠，可得巨型瓠。按書中說(shuō)法，“先受一斗者，得收一石；受一石者，得收十石?！保?、進(jìn)位值制記數(shù)法10進(jìn)就是逢10進(jìn)1，位值制（placevaluesystem）是較高的單位不必創(chuàng)設(shè)新的符號(hào)。譬如，同一個(gè)數(shù)碼2可以表示2，也可以表示20或200，只要將它放在10位或100位上，222即表示二百二十二。中國(guó)自古以來(lái)就使用10進(jìn)制，甲骨文和金文的10進(jìn)制很明確，但不是位值制而是中國(guó)獨(dú)特的乘法累數(shù)制（multiplicativegroupingsystem）（見本書上冊(cè)第66頁(yè)）。使用從一到九的9個(gè)數(shù)碼，再加上十、百、千、萬(wàn)這4個(gè)較高單位的符號(hào)，就能表示很大的數(shù)。大約在公元前7世紀(jì)出現(xiàn)了算籌，同時(shí)有算籌記數(shù)法。用9個(gè)符號(hào)（每個(gè)符號(hào)有橫、縱兩種寫法）便足以表示一切數(shù)，本書上冊(cè)（第78、104頁(yè)）已作介紹。除了數(shù)碼的寫法在形式上不同之外，它完全具有今天通用的10進(jìn)位值制的功能。算籌數(shù)碼采用橫縱兩種寫法，顯然是為了避免混淆。今天如果將323用漢字直寫，就極易看錯(cuò)。世界上具有位值制思想的地區(qū)有瑪雅、巴比倫、印度和中國(guó)?，斞诺奈恢抵剖置鞔_，可是卻用20進(jìn)位，有時(shí)是18進(jìn)，而且時(shí)間較晚。巴比倫的位值制是60進(jìn)的，60以下又采用10進(jìn)簡(jiǎn)單累數(shù)制。印度10進(jìn)位值制雖已在巴克沙利手稿上看到（見本書上冊(cè)第592頁(yè)，時(shí)間大約不早于3、4世紀(jì)），實(shí)際到6世紀(jì)末才正式使用?！?〕中國(guó)算籌記數(shù)盡管數(shù)碼有兩種形式，但完全有10進(jìn)位值制的特點(diǎn)，即既是10進(jìn)，又是位值制。因此可以說(shuō)是世界上最早的10進(jìn)位值制記數(shù)法，這是值得我們自豪的。有的學(xué)者認(rèn)為，現(xiàn)今通用的10進(jìn)位值制記數(shù)法，真正的源泉是中國(guó)的算籌記數(shù)法，而不是印度的婆羅米（Brahmi）文字。〔2〕〔3〕這是有一定道理的。（摘自梁宗巨、王青建、孫宏安著《世界數(shù)學(xué)通史》下冊(cè)）4、約率和密率劉徽用割圓術(shù)求得圓周率值為π（=3.14）。祖沖之認(rèn)為前人的結(jié)果不夠精密，繼續(xù)往下推求。在《隋書》卷十六中記載著祖沖之的新結(jié)果：“古之九數(shù)，圓周率三，圓徑率一，其術(shù)疏舛。自劉歆、張衡、劉徽、王蕃、皮延宗之徒，各設(shè)新率，未臻折衷。宋末，南徐州從事史祖沖之，更開密法，以圓徑一億為一丈，圓周盈數(shù)三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽，朒數(shù)三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽，正數(shù)在朒二限之間。密率，圓徑一百一十三，圓周三百五十五。約率，圓徑七，周二十二。……”這段文字包括下面三個(gè)結(jié)果：3.1415926＜正數(shù)＜3.1415927用22/7作為約率，355/113作為密率。所謂“正數(shù)”就是圓周率的準(zhǔn)確值，但由于它是無(wú)理數(shù)，不能用有限或循環(huán)小數(shù)完整地表示出來(lái)。祖沖之是否意識(shí)到這一點(diǎn)沒(méi)有明確記載，可是他用“盈朒二限”來(lái)限定“正數(shù)”大小的范圍，無(wú)疑是非常先進(jìn)的思想。其中“正數(shù)”和“密率”都是當(dāng)時(shí)世界上最好的結(jié)果，并且保持了長(zhǎng)達(dá)一千年的世界紀(jì)錄。密率在外國(guó)直到十六、七世紀(jì)，才由德國(guó)的渥托（V.Otto，1550？—1605）、荷蘭的安圖尼茲（A.Anthonisz，1527—1607）和日本的關(guān)孝和（？—1708）分別求得。因此祖沖之的結(jié)果很受國(guó)際重視，日本著名數(shù)學(xué)史家三上義夫（1875—1950）曾建議把“密率”叫做“祖率”。（摘自中外數(shù)學(xué)簡(jiǎn)史編寫組《中國(guó)數(shù)學(xué)簡(jiǎn)史》）5、世界最古老的星表之一──石氏星表星表是把測(cè)量出的若干恒星的坐標(biāo)（常常還連同其他特性）匯編而成的。它是天文學(xué)上一種很重要的工具。我國(guó)古代曾經(jīng)多次測(cè)編過(guò)星表。其中最早的一次是在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代。它的觀測(cè)者叫石申，是魏人。他的活動(dòng)年代大約在公元前四世紀(jì)。石申編過(guò)一部書，叫《天文》，共八卷。因?yàn)檫@部書有很高的價(jià)值，所以被后人尊稱為《石氏星經(jīng)》?！妒闲墙?jīng)》這部書已經(jīng)在宋以后失傳，今天我們只能從一部唐代的天文學(xué)書籍《開元占經(jīng)》里見到《石氏星經(jīng)》的一些片斷摘錄。從這些片斷中我們可以輯錄出一份石氏星表來(lái)。其中有二十八宿距星（每一宿中取作定位置的標(biāo)志星叫做這一宿的距星）和其他一些恒星共一百一十五顆的赤道坐標(biāo)位置（注：按《開元占經(jīng)》所編星號(hào)看，《石氏星經(jīng)》原文應(yīng)該有星一百二十一顆，但是其中六顆在今本《開元占經(jīng)》中缺佚了。）。石氏星表的赤道坐標(biāo)有兩種表達(dá)方式。一種是二十八宿距星的，叫做距度和去極度。距度就是本宿距星和下宿距星之間的赤經(jīng)差；去極度就是距星赤緯的余角。還有一種是二十八宿之外的其他星，叫做入宿度和去極度。所謂入宿度就是這顆星離本宿距星的赤經(jīng)差。不論哪一種方式，它的實(shí)質(zhì)和現(xiàn)代天文學(xué)上廣泛使用的赤道坐標(biāo)系是一致的。而在歐洲，赤道坐標(biāo)系的廣泛使用卻是在十六世紀(jì)開始的。恒星的赤道坐標(biāo)會(huì)作緩慢的變動(dòng)，這種變動(dòng)的絕大部分是歲差造成的。因此，按照歲差規(guī)律，比較一顆恒星古今坐標(biāo)的變化，可以推求出這個(gè)古赤道坐標(biāo)的測(cè)定年代。運(yùn)用這個(gè)方法對(duì)石氏星表的數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，結(jié)果表明：其中有一部分的確是公元前四世紀(jì)測(cè)定的，而另一部分卻是在東漢時(shí)代大約公元二世紀(jì)重新測(cè)定的。古希臘最早的星表是希臘天文學(xué)家依巴谷在公元前二世紀(jì)測(cè)編的。依巴谷之前還有兩位希臘天文學(xué)家也測(cè)量過(guò)一些恒星的位置，但是那也是在公元前三世紀(jì)。他們都比石申的工作要晚?！堕_元占經(jīng)》中輯出的石氏星表里，在二十八宿部分還附有二十五個(gè)“古度”的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)比石申觀測(cè)的年代更早，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，人們還沒(méi)有很好地研究。石氏星表是后世許多天體測(cè)量工作的基礎(chǔ)。諸如測(cè)量日、月、行星的位置和運(yùn)動(dòng)，都要用到其中二十八宿距度的數(shù)據(jù)。這是我國(guó)天文歷法中一項(xiàng)重要的基本數(shù)據(jù)。從這個(gè)意義上講，石氏星表也是戰(zhàn)國(guó)到秦漢時(shí)代天文歷法發(fā)展的一個(gè)重要基礎(chǔ)。（摘自自然科學(xué)史研究所主編《中國(guó)古代科技成就》）6、《黃帝內(nèi)經(jīng)》《黃帝內(nèi)經(jīng)》一名《內(nèi)經(jīng)》?！秲?nèi)經(jīng)》是我國(guó)現(xiàn)存最早、內(nèi)容較完整的一部醫(yī)學(xué)理論和臨床實(shí)踐相結(jié)合的古典醫(yī)學(xué)著作。成書約在公元前三世紀(jì)前后。這部著作并非出自一時(shí)一人的手筆，而是在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)由許多人參與編寫而成。原書十八卷，包括《素問(wèn)》和《針經(jīng)》（唐以后的傳本把《針經(jīng)》改稱為《靈樞經(jīng)》）各九卷?！秲?nèi)經(jīng)》在樸素的唯物主義觀點(diǎn)指導(dǎo)下，以論述中醫(yī)基礎(chǔ)理論為重點(diǎn)，兼述衛(wèi)生保健、臨床病癥、方藥、針灸等多方面內(nèi)容，為祖國(guó)醫(yī)學(xué)的學(xué)術(shù)理論體系，奠定了廣泛的基礎(chǔ)。陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)，作為我國(guó)古代自發(fā)的唯物觀和樸素的辯證法思想，在《內(nèi)經(jīng)》中貫串于學(xué)術(shù)體系的各個(gè)方面，用以說(shuō)明人體組織結(jié)構(gòu)、生理、病理、疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，并指導(dǎo)臨床診斷和治療。陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)從事物正反兩個(gè)方面的矛盾對(duì)立、相互依存、相互消長(zhǎng)、相互轉(zhuǎn)化來(lái)認(rèn)識(shí)和觀察事物的變化發(fā)展，認(rèn)為人體陰陽(yáng)的相對(duì)平衡和協(xié)調(diào)（所謂“陰平陽(yáng)秘”），是維持正常生理活動(dòng)必備的條件。也就是說(shuō)，如果失掉人體陰陽(yáng)這種相對(duì)的平衡和協(xié)調(diào)，就會(huì)產(chǎn)生疾病。拿發(fā)熱這個(gè)癥狀來(lái)說(shuō)，陽(yáng)盛可以引起，陰虛也可以引起，病因、病理各不相同。如何區(qū)別？又須結(jié)合患者發(fā)熱的特點(diǎn)和其他臨床表現(xiàn)進(jìn)行整體分析。這種整體觀念在后世醫(yī)學(xué)又有所豐富和發(fā)展，是中醫(yī)診療和分析病癥的主要思想方法之一。臟腑、經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)，是中醫(yī)獨(dú)特的理論體系中用以說(shuō)明生理、病理的重要理論?！秲?nèi)經(jīng)》關(guān)于臟腑、經(jīng)絡(luò)的論述，已經(jīng)比較系統(tǒng)和全面?！秲?nèi)經(jīng)》介紹臟腑功能，有一段不平凡的記載?！端貑?wèn)·經(jīng)脈別論》提到飲食經(jīng)過(guò)胃和消化系的吸收，其中水谷精微之氣，散之于肝；精氣的濃濁部分，上至于心，由心臟輸送精氣滋養(yǎng)血脈，血脈中的水谷精氣，匯流于肺，所謂“肺朝百脈”；由肺（通過(guò)心）再把精氣轉(zhuǎn)輸?shù)饺恚w表皮毛和體內(nèi)臟腑等組織。這是對(duì)人體體循環(huán)和肺循環(huán)概況的大致正確的論述?！端貑?wèn)》還提出“心主身之血脈”和“經(jīng)脈流行不止，環(huán)周不休”的理論，表達(dá)了心臟和血脈的關(guān)系和血液循環(huán)的概念。（摘自自然科學(xué)史研究所主編《中國(guó)古代科技成就》）7、應(yīng)縣木塔的結(jié)構(gòu)木塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)造概況是：全塔建筑在一個(gè)夯土心的磚石基座上，基座分兩層，下層方形，上層八角形。在八角形臺(tái)基座上，布置內(nèi)槽柱、外檐柱以及副階前檐柱。所有的柱子用梁枋連結(jié)成一個(gè)筒型的框架。塔身底層的內(nèi)槽和外檐角柱都用雙柱（可能是后代維修時(shí)增設(shè)一柱），并砌在一米厚的土坯墻里。墻的下部是磚砌裙墻，裙墻和土坯墻體交接處墊木枋一層以防潮。轉(zhuǎn)角增設(shè)一柱，既可減小梁枋和柱頭鋪?zhàn)鳎ǘ窎恚┙唤犹幍募袅?，也增加了?gòu)架的穩(wěn)定性。柱間用厚墻填充，可以防止構(gòu)架的扭曲，提高了堅(jiān)固性，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。底層以上設(shè)平座夾層，再上是二層，二層上又設(shè)平座夾層，這樣重疊直到五層。各層柱子都銜接而上，每層外檐柱都和它下面的平座層柱同一軸線，而比下層的外檐柱向塔心退入約半柱徑。平座層外柱立在下層斗栱所挑承的草栿（梁）上。這樣既造成塔身美麗的曲線，又不超過(guò)結(jié)構(gòu)的合理限度。從整體上講，下大上小，也正是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性所要求的。至于內(nèi)槽柱，既沒(méi)有外輪廓的問(wèn)題，因此只是根據(jù)力學(xué)的要求，把上下各層柱都放在同一個(gè)軸線上，并使八根軸線都略向塔心傾斜。這座塔是把結(jié)構(gòu)構(gòu)造和建筑造型統(tǒng)一起來(lái)的一個(gè)典范，可以給我們今天建筑設(shè)計(jì)以寶貴的啟示。8、中國(guó)古代的造船人類的水上交通工具──舟船，并不是由世界上哪個(gè)地區(qū)或哪個(gè)部族發(fā)明，然后傳播到其他地區(qū)或民族的。它的誕生具有多元性。遠(yuǎn)古時(shí)期，地中海沿岸地區(qū)造船技術(shù)發(fā)達(dá)。1954年，在埃及吉薩金字塔陪葬坑中發(fā)現(xiàn)一條“太陽(yáng)船”。此船建造于公元前2650年左右，距今已有4600多年。復(fù)原后，船長(zhǎng)43.4米，最寬處5.9米，船頭高6米，船尾高7.5米。中國(guó)古代很早就有船，廣東揭陽(yáng)榕江北河上游古河道中曾出土一段炭化的獨(dú)木舟，系舊石器時(shí)代晚期的遺物，距今已有一萬(wàn)多年了。它印證了古籍所載“刳木為舟”的說(shuō)法。浙江余姚河姆渡村出土有木槳和陶舟，距今有7000多年了。1979年，在山東長(zhǎng)島縣大黑山島發(fā)現(xiàn)一條約四千年前的船，板面平整，有榫卯孔眼。它可能是中國(guó)最早的木板船。從夏朝開始，中國(guó)的造船業(yè)