第五章-中國科技史

中國科學(xué)技術(shù)史田春芝第五章古代科技體系的充溢和提高

（三國、兩晉南北朝時期220-581）一、三國、兩晉南北朝時期的社會狀況二、賈思勰和農(nóng)學(xué)名著《齊民要術(shù)》三、天文學(xué)的一系列發(fā)覺四、杰出的數(shù)學(xué)家劉徽和祖沖之一、三國、兩晉南北朝時期的社會狀況三國鼎立屯田制《三國志》對曹魏興辦屯田的盛況如下記載：“是歲(建安元年)，用棗祗、韓浩等議，始興屯田。公曰：‘夫定國之術(shù)，在于強(qiáng)兵足食，秦人以急農(nóng)兼天下；孝武以屯田定西域，此先代之良式也?！菤q，乃募民屯田許下，得谷百萬斛。于是州郡例置田官。”民屯：民屯始于建安元年（196年），屯田民主要從事農(nóng)墾生產(chǎn)。軍屯：軍屯始于建安之末，軍士以攻防為主。技術(shù)要求：“不務(wù)多其頃畝，但務(wù)修其功力”，講究精耕細(xì)作效果：人民處于一個相對穩(wěn)定的環(huán)境，使得生產(chǎn)得以復(fù)原和發(fā)展，穩(wěn)定了北方的政權(quán)，為魏吞并蜀漢和孫吳供應(yīng)了經(jīng)濟(jì)條件。五胡十六國五胡十六國，簡稱十六國，是中國歷史上的一段時期。該時期自304年李雄和劉淵分別在蜀地建立成國（成漢）、在中原建立漢趙（后稱前趙）時起，至439年北魏拓跋燾（太武帝）滅北涼為止。這一期間，中國江南、荊湘地區(qū)由東晉限制，而北方和西南則先后建立了二十多個國家。其中的成漢、前趙、后趙、前涼、北涼、西涼、后涼、南涼、前燕、后燕、南燕、北燕、夏、前秦、西秦、后秦十六個國家實(shí)力強(qiáng)勁，被統(tǒng)稱為十六國。匈奴、鮮卑、羯胡、氐、羌被稱為五胡。南北朝南北朝（公元420年—公元589年）是中國歷史上的一段大分裂時期，由公元420年劉裕篡東晉建立南朝宋起先，至公元589年隋滅南朝陳為止。該時期上承東晉、五胡十六國，下接隋朝，南北兩勢雖然各有朝代更迭，但長期維持對峙，所以稱為南北朝。孝文帝改革三長制：北魏前期，實(shí)行宗主督護(hù)之制,后來孝文帝拓跋宏確定實(shí)行三長制。三長制規(guī)定：五家為鄰，設(shè)一鄰長；五鄰為里，設(shè)一里長；五里為黨，設(shè)一黨長。三長制與均田制相輔而行，三長的職責(zé)是檢查戶口，征收租調(diào)，征發(fā)兵役與徭役。均田制：古代帝王將無主土地按人頭劃給小農(nóng)耕作，土地為國有制，耕作確定年限后歸其全部。地主階級的土地并不屬于均田范圍。

民族融合是指各民族間共同生活、彼此學(xué)習(xí)、共同發(fā)展、漸漸交融的過程，包括經(jīng)濟(jì)生活、文化語言、風(fēng)俗習(xí)慣等相互影響，趨向一樣。它是中國古代歷史上一種進(jìn)步的歷史現(xiàn)象。民族融合①民族遷徙：魏晉以來，匈奴、鮮卑、羯、氐、羌等族大批內(nèi)遷，他們在北方各地和漢族人民雜居相處。②聯(lián)合斗爭：西晉末年統(tǒng)治者對各族人民的殘酷剝削和壓迫，十六國時期的連年戰(zhàn)亂，北方經(jīng)濟(jì)破壞，人民生活困苦，迫使各族人民聯(lián)合起來，共同斗爭，從而使民族之間聯(lián)系更加親密。③友好往來：魏晉以來，我國北方出現(xiàn)過幾次統(tǒng)一局面，在和平的環(huán)境中，各民族人民頻繁交往，使民族大融合進(jìn)程進(jìn)一步加快；在戰(zhàn)亂期間，這種交往也始終未斷。④各族間的征戰(zhàn)：在當(dāng)時的歷史條件下，打破了各族原有的部落組織，有利于民族融合。⑤少數(shù)民族統(tǒng)治者的改革：北魏孝文帝改革，實(shí)行漢化政策，促進(jìn)了民族的大融合中原匈奴羯氐羌鮮卑融合的表現(xiàn)北方少數(shù)民族《采桑圖》

由于北方民族擅長騎射，涉水草，所以多上身著褶，下身著褲，稱為“褲褶服”。褲褶服是北方民族日常穿用的服飾，但在傳入中原后為了符合漢族服飾的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，主要是改大袖口，改闊褲腿，多作為軍服或休閑裝，在南朝時盛行。南北流行服飾－－褲褶服zhe融合的表現(xiàn)

蒸饃與烙餅原是少數(shù)民族的食物，魏晉時在中原卻很風(fēng)行。漢族婦女制作蒸饃與烙餅磚畫

融合的表現(xiàn)漢人最初是席地而座。這是一種很不舒適的坐姿；兩席屈折，膝向前，上身的體重全部由臀部擠壓在腿上，下肢極易酸麻，久之還可能變形。所以，當(dāng)高坐具的胡床傳入中原后，很快受到部分漢人的歡迎，原來的跪姿轉(zhuǎn)變成了坐姿。方凳胡床洛陽東漢時期的墓室壁畫。融合的表現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和文化思想的溝通思想上的活躍，必定造成學(xué)術(shù)上的旺盛。二賈思勰和農(nóng)學(xué)名著《齊民要術(shù)》時間：北魏末年（約533-534）背景：他生活在北魏由盛轉(zhuǎn)衰的時期，為了維護(hù)北魏政權(quán)，他希望統(tǒng)治階級重視農(nóng)業(yè)，于是“采捃經(jīng)傳，爰及歌謠，詢之老成，驗(yàn)之行事”，總結(jié)和發(fā)展了當(dāng)時黃河中、下游地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)閱歷，寫成此書特點(diǎn)：系統(tǒng)總結(jié)了6世紀(jì)前我國北方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)，探討的范圍包括現(xiàn)在山西東南部、河南中南部和北部，以及山東，這些都位于黃河中下游。內(nèi)容：“起自耕農(nóng)，最終醯醢（制醬醋），資生之業(yè)，靡不畢書”，涉及作物栽培、耕作技術(shù)和農(nóng)具、畜牧獸醫(yī)、食物加工等各個方面影響：元代《農(nóng)桑輯要》、王禎《農(nóng)書》、徐光啟《農(nóng)政全書》、清代《授時通考》1、農(nóng)學(xué)思想四季：春、夏、秋、冬土壤：寒、燥、濕、肥、脊農(nóng)作物：了解農(nóng)作物的生活規(guī)律和生活條件，順應(yīng)農(nóng)作物的生長要求。基本原則：“順天時、量地利，則用力少而成功多。任情返道，勞而無獲”。強(qiáng)調(diào)地利：“耕鋤不以水旱息功，必獲豐年之收”。強(qiáng)調(diào)人力：“寧可少好，不行多惡”?；舅枷耄禾鞎r、地利和人力有機(jī)結(jié)合。2、北方干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)（1）保墑：保持土壤的水分。（2）保墑防旱措施：耕-耙-耱技術(shù)。強(qiáng)調(diào)耙、耱的目的：就是要把土塊弄碎，在地面形成一層松軟的土層，切斷土中的毛細(xì)管，盡可能地削減水分蒸發(fā)，起保墑防旱作用。耱耙（3）保墑關(guān)鍵：整地和中耕除草，是旱作地區(qū)精耕細(xì)作的主要內(nèi)容。時間：春夏耕、秋耕、冬耕先后依次：初耕和轉(zhuǎn)耕耕田深淺：深耕和淺耕、逆耕方向：縱耕和橫耕閱歷總結(jié)“秋耕欲深，春夏耕欲淺”依據(jù)土壤所含水分駕馭耕地的時機(jī)：“凡耕高下田，不問春秋，必需燥濕得所為佳。若水旱不調(diào)，寧燥不濕”?！皾窀麆t鋤，不如歸去，”否則“無益而有損”中耕：多鋤、深鋤；除草：鋤小、鋤早、鋤了（4）選有劣汰，適時播種選取“好穗純色”的植株保存起來，“至春治取別種，以擬明年種子”目的：保純防雜種子處理方法：水選：將種子放進(jìn)水中,利用種子密度比重(飽滿則密度大沉底,干癟則密度小漂向上層)大小進(jìn)行分選。溲種（拌種）：后稷法、神農(nóng)法后稷法：用斫碎的馬骨一石，加水三石共煮，煮沸三次后，漉出骨渣，把附子五枚放在骨汁內(nèi)浸漬。三、四天后，取出附子，用重量相等的蠶糞和羊糞加進(jìn)骨汁內(nèi)攪拌，使之成為稠粥狀。播種前二十天，就把種子放在里面攪拌，使稠汁附在種子上，成為麥飯那樣。神農(nóng)法：用斫碎的馬、牛、羊、豬、麋、鹿等骨共一斗，加上雪水三斗，煮沸三次后，就漉去骨渣，用此清汁來浸漬附子，每一斗骨汁浸漬附子五枚。五天后，取出附子，把等量的麋糞、鹿糞和羊糞搗爛后放在清汁里，攪拌勻整，等到晴天暖和之時，就進(jìn)行溲種，溲后隨曬干，象后稷法一樣，要使附在種子上的稠汁干了為止。溲種的時候最好選擇在天氣干燥時進(jìn)行，這樣干得快，可以薄薄地攤開，多次攪拌，可使它更簡潔干。其次天再這樣溲種，陰天不要溲，因不簡潔干。前后共溲過六、七次就停止，隨即曬干，妥當(dāng)貯藏，不要使它受潮濕，到了播種之時，把剩下的稠汁再溲一次后播種。經(jīng)過這樣處理的種子，不僅可使莊稼免于蝗蟲等的為害，而且還可以使莊稼更加耐旱。從而能使人們獲得加倍的收成。

（5）保持和提高地力相關(guān)技術(shù)施肥合理換茬：一種農(nóng)作物收獲后，換種另一種農(nóng)作物。輪作：在同一塊田地上有依次地在季節(jié)間和年度間輪換種植不同作物或復(fù)種組合的種植方式。復(fù)種：一年內(nèi)于同一田地上連續(xù)種植兩季或兩季以上作物的種植方式。復(fù)種指數(shù)是指確定時期內(nèi)（一般為1年）在同一地塊耕地面積上種植農(nóng)作物的平均次數(shù)，即年內(nèi)耕地上農(nóng)作物總播種面積與耕地面積之比。（6）生物學(xué)學(xué)問無性繁殖嫁接—插。棠樹（杜梨）做砧木，梨樹苗做接穗，結(jié)的梨大而細(xì)密。留意到接穗時選擇向陽的枝條。環(huán)刈法：樹木韌皮部割去一環(huán)，阻擋樹液通過，使樹木枯死，然后放火燒，可以連根去掉，對開墾荒地很有用處。微生物發(fā)酵：加工豆類、釀酒和制奶酪（7）畜牧業(yè)和獸醫(yī)藥學(xué)飼養(yǎng)牲畜種畜的培育動物疾病的治療

3、南方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)（1）水稻栽培：浸水催芽、播種、澆灌、“曝根”（2）蠶桑生產(chǎn)：人工低溫催青制取生種，利用低溫抑制蠶卵，使它延期孵化（3）植物學(xué)三天文學(xué)的一系列新發(fā)覺1、歲差和大氣消光現(xiàn)象歲差：由于太陽、月亮和行星對地球赤道突出部分的攝引，使地球自轉(zhuǎn)軸的方向不斷發(fā)生微小變更，即使冬至點(diǎn)在恒星間的位置逐年西移，每年的移動值叫做歲差。西漢劉歆時而說冬至點(diǎn)在“牽牛初”，時而說冬至“進(jìn)退牽牛之前四度五分”劉洪明確指出“冬至日日在斗二十一度”東晉的虞喜才正式提出歲差的概念，提出每50年向西移動的歲差值為1°南朝的何承天得出100年差1°祖沖之把歲差應(yīng)用到編制歷法中，使得回歸年和恒星年的概念為人接受隋代的劉焯和唐代的一行采用了較為準(zhǔn)確的歲差值北宋周琮明天歷77.57差1°，皇居卿的觀天歷77.83差1°，南宋陳得一的統(tǒng)天歷77.98差1°大氣消光現(xiàn)象：東晉是姜岌提出大氣對天體視亮度的影響?！俺醭?，地有游氣，以厭日光，不眩人目，即日赤而大也”，及中天“無游氣，則色白大不甚矣”。把天體視亮度的變更，歸之于“游氣”的影響，在地平旁邊時影響大，在天頂旁邊時影響小。

2、太陽、五星視運(yùn)動不勻整性的發(fā)覺北齊的張子信首先提出太陽和五星視運(yùn)動的不勻整性：“日月交道，有表里遲”，“日行在春分后則遲，秋分后則速”還指出“五星見狀，有感召向背”提高推算和預(yù)報日食的精度：魏楊偉在景初歷中提出了計算交食虧起方位角和食分的方法，張子信觀測到當(dāng)合朔發(fā)生在黃道和白道交點(diǎn)旁邊時，如月在黃道北則日食，月在黃道南，雖然在食限內(nèi)，也可能不發(fā)生日食。這是視差（在地球表面觀測天體和在地心觀測天體所產(chǎn)生的天體視位置的差異）白道：指月球繞地球運(yùn)行的軌道面與天球相交的大圓黃道：地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面與地球相交的大圓虧起：日食的初虧食分：月球中心與太陽中心的距離和太陽視半徑的比值交食：一個天體經(jīng)過另一個天體前方，將后者部分或完全攔住的現(xiàn)象

3、若干天文常數(shù)精度的提高（1）打破舊的置閏法：北涼趙在元始?xì)v中提出600年有221個閏月；祖沖之在大明歷中提出391年有144個閏月（2）祖沖之推算回來年的長度為365.2428148，和今值僅差46秒；第一次提出交點(diǎn)月（月亮連續(xù)兩次經(jīng)過黃道和白道的同一交點(diǎn)所需的時間）的長度為27.21223，和今值之差1秒左右；其五星會和周期的數(shù)值也有了長足的進(jìn)步，誤差最大的火星沒有超過百分之一日，誤差最小的水星已經(jīng)接近真值。（3）這一時期的歷法中給出的朔望月（誤差在1秒左右）、近點(diǎn)月的長度值（誤差在6秒左右）4、星圖、渾儀與渾象劉宋錢樂之所鑄小渾儀，以朱、黑、白三色區(qū)分甘、石、巫咸的星象石刻星圖（蘇州）孫吳時葛衡制作過一架新穎的渾象北魏時對天文學(xué)特別重視。在晁崇和鮮卑族天文學(xué)家斛蘭的主持下，鑄成了我國歷史上唯一一臺鐵質(zhì)渾儀，座上設(shè)有“十字水平”，以校準(zhǔn)儀器安裝，這是利用水準(zhǔn)儀的開端。四、杰出的數(shù)學(xué)家劉徽和祖沖之《算經(jīng)十書》：《周髀算經(jīng)》、《九章算術(shù)》、《海島算經(jīng)》（《重差》、《張丘建算經(jīng)》、《夏侯陽算經(jīng)》、《五經(jīng)算術(shù)》、《輯古算經(jīng)》、《綴術(shù)》、《五曹算經(jīng)》、《孫子算經(jīng)》。1、劉徽及其數(shù)學(xué)成就（1）為《九章算術(shù)》做注—《九章算術(shù)注》（2）創(chuàng)立了“割圓術(shù)”（運(yùn)用極限思想）。“周三徑一”事實(shí)上時園內(nèi)接正六邊形周長和直徑的比值，而非圓周長與直徑的比值。他認(rèn)為“割之彌細(xì)，所失彌小。割之又割，以至于不行割，則與圓合體而無所失矣”得到圓周率接近3.14。（3）修正了《九章算術(shù)》的若干錯誤和不精確之處，提出了很多新的公式和解法，改善并豐富了《九章算術(shù)》的內(nèi)容。（4）給若干重要的數(shù)學(xué)概念做出了明確的定義。（5）以演繹邏輯為主全面論證了《九章算術(shù)》的算法，達(dá)到了中國古代