中國科學(xué)史選講

“中國傳統(tǒng)科學(xué)

與文明”選講

——中國科學(xué)文明史上的20項(xiàng)成就羅見今

浙江大學(xué)人文學(xué)院科技與文化研究所2008-05-121前言中國科學(xué)技術(shù)史具有非常豐富的內(nèi)涵。科學(xué)技術(shù)史是國家一級學(xué)科。弗朗西斯?培根、馬克思和恩格斯推崇中國發(fā)明造紙、印刷、火藥和指南針。李約瑟為證明中國傳到西方的不只這四大發(fā)明，在《中國科學(xué)技術(shù)史》中僅講機(jī)械等技術(shù)的西傳，用a，b，c，d，排列，寫到z瓷器。他說：“我寫到這里用了句點(diǎn)，因?yàn)?6個字母都已用完了，但還有許多例子，甚至重要的例子可以列舉”。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，本講要在3節(jié)課的時間內(nèi)，講述明末前中國傳統(tǒng)科學(xué)與文明。只能選講。選例原則：科學(xué)性，歷史性，知識性，趣味性。2第1項(xiàng)：新石器時代的骨笛有8千年的一批笛子，在河南舞陽賈湖遺址出土。是由丹頂鶴腿骨制成的，至今仍可演奏3浙江余姚河姆渡出土新石器時期的骨哨骨哨是用大禽鳥的肢骨截去兩頭、在骨管上磨出一二個或兩三個吹孔制成。這批骨哨有160件，距今約7000年。這種骨哨可以吹出幾個簡單的音?？赡苡脕碚T捕獵物、吹奏樂曲。4良渚文化5第2項(xiàng)：仰韶文化的標(biāo)志彩陶仰韶文化：距今7000年至5000年。分布在黃河中下游。已形成較大規(guī)模的建屋而居的聚落，燒制和使用彩陶。發(fā)展了裴李崗文化，原始氏族從繁榮到衰落時期，分布之廣、延續(xù)之久、內(nèi)涵之豐富，世界上首屈一指。典型遺址有鄭州大河村（空心墻排房和天文學(xué)陶器花紋）、鄧州八里崗（從聚落布局了解社會）、淅川下王崗（母系氏族聚居的長屋）、靈寶西坡、靈寶北陽平遺址群、安陽后岡、三門峽廟底溝、鄭州西山（5300年前黃帝之都）、濮陽西水坡（墓中蚌塑龍形制巨大）等。6仰韶文化時期的彩陶7鄭州大河村出土的彩陶雙連壺8910龍山文化的“蛋殼黑陶”1928年首次在山東章丘龍山鎮(zhèn)的城子崖發(fā)現(xiàn)黑色陶器，1930年始發(fā)掘出輪制黑陶和蛋殼黑陶，現(xiàn)代技術(shù)仍難仿制。漆黑光亮，被稱為“黑陶文化”，后命名為龍山文化，距今5000-4000年，與堯、舜、禹時期對應(yīng)。出現(xiàn)較多城址，如安陽后崗、登封王城崗、淮陽平糧臺，印證了古史記載中方國林立的“萬邦時期”。開始使用銅器，如登封王城崗出土國內(nèi)最早的青銅容器殘片。開鑿水井，可遠(yuǎn)離河流谷地向內(nèi)陸發(fā)展。11山東章丘龍山鎮(zhèn)出土輪制黑陶漆黑光亮1213第3項(xiàng)：

春秋早期管仲“人與天調(diào)”的思想

管仲（？—前645），春秋前期政治家，在《管子?五行》中闡發(fā)了“人與天調(diào)，然后天地之美生”的理念，這是人類的崇高理想管子的農(nóng)業(yè)和生態(tài)保護(hù)觀“山林雖廣，草木雖美，禁發(fā)必有時，江海雖廣，池澤雖博，魚鱉雖多，網(wǎng)罟必有正?！保ā豆茏?八觀》）“衡順山林，禁民斬木”（《五行》）“毋行大火，毋斷大木，毋斬大山，毋戳大衍?！保ā遁p重乙》）14第4項(xiàng)：特殊的中醫(yī)療法——針灸針灸是我國獨(dú)特的醫(yī)學(xué)治療手段。最初的針砭，其功用主要在于刺割癰腫、潰爛與放血等小手術(shù)，以后才發(fā)展到針灸穴位治病。針灸穴位的產(chǎn)生，現(xiàn)在所知至遲不晚于春秋、戰(zhàn)國時期。那時的名醫(yī)扁鵲，就是針灸高手。經(jīng)絡(luò)與穴位，是個比較復(fù)雜的學(xué)說，它肯定要經(jīng)過相當(dāng)長的時間才能形成一個完整的體系。春秋、戰(zhàn)國時期形成的經(jīng)絡(luò)學(xué)說，與西周時期開始出現(xiàn)的陰陽學(xué)說有著密不可分的關(guān)系。15應(yīng)用于針灸教學(xué)的各式針灸銅人1617手足穴位與人體各部分的對應(yīng)18第5項(xiàng)：體操的起源——導(dǎo)引術(shù)《呂氏春秋·適音》載：“昔陶唐氏之始，陰多滯伏而湛積，水道壅塞，不行其原。民氣郁閼而滯著，筋骨瑟縮不達(dá)，故作為舞以宣導(dǎo)之?！薄堵肥贰り幙凳稀份d：“陰康氏之時，……陰凝而易悶，人既郁于內(nèi)，腠理滯著而多重(腫)腿，得所以利其關(guān)節(jié)者，乃制為之舞，教人引舞以利通之。”古人以自身的運(yùn)動來增強(qiáng)體質(zhì)，后世醫(yī)學(xué)與運(yùn)動學(xué)家將這兩段記載作為“導(dǎo)引”術(shù)的起源。養(yǎng)生學(xué)就是運(yùn)動保健醫(yī)學(xué)。導(dǎo)引術(shù)的動作源于人們模仿動物的姿態(tài)，希望人能像動物那樣矯健。19馬王堆三號漢墓出土的《導(dǎo)引圖》1973年出土的、公元前3世紀(jì)末的《導(dǎo)引圖》是現(xiàn)存最早的一卷保健運(yùn)動的彩色工筆畫。圖中有不同年齡人群的導(dǎo)引動作44個，男性與女性的數(shù)量大致相同，旁邊還附有簡單的文字說明。

20馬王堆三號漢墓帛書導(dǎo)引圖2122第6項(xiàng)：商周用失蠟法制青銅器失蠟法是一種青銅等金屬器物的精密鑄造方法。做法是，用蜂蠟做成鑄件的模型，再用別的耐火材料填充泥芯和敷成外范。加熱烘烤后，蠟?zāi)Ｈ咳刍魇?，使整個鑄件模型變成空殼。再往內(nèi)澆灌溶液，便鑄成器物。以失蠟法鑄造的器物玲瓏剔透，有鏤空的效果。矢蠟法在我國有悠久的歷史。湖北隨縣曾侯乙墓出土的青銅尊、盤，是我國目前所知最早的失蠟鑄件，時代是在公元前5世紀(jì)。失蠟法造就了我國偉大的青銅時代。華覺明：中國古代三大鑄造技術(shù)，《中國古代科技成就》，中國青年出版社，1978

23242526第7項(xiàng)：文字載體——簡牘簡牘是中國文明史上一個歷史階段書寫文字的主要載體，上溯至戰(zhàn)國，風(fēng)行秦漢，下延及魏晉，保存了近千年左右真實(shí)的信息，具有極高的史學(xué)和科學(xué)價值，為國之瑰寶。簡牘指竹簡與木牘，內(nèi)容包括經(jīng)書、公文、律令、戶籍、帳簿、告示、遣冊、歷譜、圖畫、信札等。漢代簡牘多為隸書。東晉后紙的普及逐漸取代了簡牘。20世紀(jì)中國簡牘較重大發(fā)現(xiàn)150多項(xiàng)，總數(shù)有27~28萬枚。是我國考古史、文化史、科學(xué)史上最重大的事件之一。羅見今等，中國百年發(fā)現(xiàn)簡牘一覽表，《中國科技史料》2007第4期

27

竹簡照片28木牘照片29書籍、信札等的名稱起源于簡牘把竹削刮平滑，截成狹長的片，叫削青，烤出水分，叫殺青、汗青；木簡木牘用較軟的楊柳木制成。簡牘長短不等。帝王簡長些，一般短些；漢簡長多23~27cm，寬多1cm左右。用筆墨書寫文字，用刀修改錯字。一簡牒常直書一行，用的麻繩、絲線(絲編)或牛皮條(韋編)叫編，數(shù)簡編連稱之為策、編或冊，多冊成篇，以末枚竹簡為軸卷起來，稱為卷，把首簡字露在最外面(今書封上印書名即源于此)。小而薄的版叫札，將版牘捆在一起叫函，傳抄經(jīng)書的叫典，用布帛做套子叫帙或書衣，簡冊、卷帙均指書籍。將信寫于木版，然后再加一版叫作檢，寫寄信人、收信人姓名、地址，叫作署。將兩版合好捆扎，叫版牘，打結(jié)處涂粘土、蓋?。ǔ释蛊鸬淖郑?，即封，粘土叫封泥。信簡長一尺，故信又叫尺牘。30313233第8項(xiàng)：《墨經(jīng)》中的幾何光學(xué)知識“第一條是述影的定義與生成。第二條說明光與影的關(guān)系。第三條則暢言光是具有直線進(jìn)行的性質(zhì)的，并且描寫一個針孔成像匣的實(shí)驗(yàn)來說明它。第四條說光有反射的性能。第五條論光和光源的關(guān)系而定影的大小。這五條論光和物和陰影的關(guān)系。光學(xué)的論影的部分已完備了。第六條述平面鏡中物和像的關(guān)系。第七條進(jìn)而述凹球面鏡中物與像的關(guān)系。第八條則述凸球面鏡中物與像的關(guān)系。這樣光學(xué)中論像的部分也就完畢了?！卞X臨照，“論墨經(jīng)中關(guān)于形學(xué)力學(xué)和光學(xué)的知識”《科學(xué)通報》2卷8期195134墨經(jīng)闡明針孔成像原理墨經(jīng)設(shè)計(jì)了一個針孔成像匣，其現(xiàn)象是(1)周圍夠暗時應(yīng)可以看見一個倒立的燭焰影像(2)蠟燭向左移動時，影像向右移，蠟燭向右移

動時，影像向左移；蠟燭向前移動時，影像

變大，蠟燭向后移動時，影像變小。(3)三者必在同一直線上。說明光的直進(jìn)特性，倒立像的原因。(4)樹葉間較小的空隙如同針孔，每個空隙都可

使太陽成像在地上。針孔成像是光直進(jìn)原理的一種應(yīng)用。35凸面鏡及其成像原理凹面鏡及其成像原理36《墨經(jīng)》論光學(xué)是最早的幾何光學(xué)著作《墨經(jīng)》論光學(xué)只有8條300余字，但邏輯嚴(yán)密，是世界上最早的幾何光學(xué)著作。前5條，首論影的成因，次述光和影的關(guān)系，第三以針孔成像論證光的直線進(jìn)行，接著又說明光的反射，最后討論光、物、影三者的關(guān)系，光學(xué)中的影論基本具備。后3條分別論述平面鏡、凹面鏡、凸面鏡的成像規(guī)律，是光學(xué)中像論部分的基本內(nèi)容，8條合起來即為幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。

席澤宗：中國科學(xué)的傳統(tǒng)與未來，《百名院士科技報告集》

37第9項(xiàng)：戰(zhàn)國韓非論人口與社會問題戰(zhàn)國時的韓非就認(rèn)識到了人口膨脹帶來的社會問題，他說：“今人有五子不為多，子又有五子，大父未死而有二十五孫，是以人民眾而貨財(cái)寡，事力勞而供養(yǎng)薄，故民爭，雖倍賞累罰而不免于亂”?！俄n非子·五蠹》這比馬爾薩斯人口論（1798）早2000多年。對比：上帝說：“你們要生養(yǎng)眾多，遍滿大地。凡地上的走獸和飛鳥，都必須驚恐，懼怕你們”，主張無限制生育?！杜f約全書》38第10項(xiàng)：王充《論衡》觀察解釋雷電王充認(rèn)真觀察了受雷擊而死的人：“人為雷所殺，詢其身體，若潘灼之狀……中頭則須發(fā)燒焦，中身則皮膚灼憤，臨其尸上聞火氣”。他觀察了打雷時的天象：“當(dāng)雷之時，電光時見，大若火之耀”；“當(dāng)雷之擊時，或蟠人室屋，及地草木”；“千里不同風(fēng)，百里不共雷”；“正月陽動，故正月始雷；五月陽盛，故五月雷迅；秋冬陽衰，故秋冬雷潛”。于是王充得出結(jié)論說：“雷者，火也”。雷不是天怒，受雷擊而死也不是被天懲罰。39王充嘗試用實(shí)驗(yàn)方法演示雷的產(chǎn)生王充甚至用實(shí)驗(yàn)方法去演示雷的產(chǎn)生：“試以一斗水灌冶鑄之火，氣激弊襒裂，若雷之音矣?；蚪?，必灼人體”?！墩摵狻だ滋摗贰暗佬g(shù)之家，認(rèn)為雷燒石，色赤，投于井中。石焦井寒，激聲大鳴，若雷之狀?！蓖醭溥M(jìn)一步由此得出結(jié)論：“實(shí)說，雷者，太陽之激氣也”?！墩摵狻だ滋摗吠醭鋸氐追裾J(rèn)了天人感應(yīng)說對雷的錯誤解釋。40第11項(xiàng)：西漢時已發(fā)現(xiàn)金屬置換反應(yīng)在化學(xué)方面，西漢時的《淮南萬畢術(shù)》中即發(fā)現(xiàn)了金屬置換反應(yīng)。將鐵放在硫酸銅即膽礬溶液中，使膽礬中的銅離子被金屬鐵置換而成為單質(zhì)銅沉淀下來的產(chǎn)銅方法，到宋代曾廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，是水法冶金技術(shù)的起源。東漢末年的《周易參同契》認(rèn)識到了物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時的配方比例關(guān)系。東晉時的《抱樸子·內(nèi)篇》發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的可逆性。不少事實(shí)說明，中國的煉丹術(shù)比阿拉伯人更早地為原始形態(tài)的化學(xué)作出了貢獻(xiàn)。41第12項(xiàng)：體現(xiàn)整體和諧的都江堰工程四川水利工程都江堰歷經(jīng)2000年而不衰，渠首工程的魚咀、飛沙堰、寶瓶口三者巧妙結(jié)合，分水、分沙的合理性，工程維修的科學(xué)性和簡單性，充滿了中國古人治水的整體性和復(fù)雜性思想，對當(dāng)今的水利工程建設(shè)有著豐富的啟示。耗散結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)建者、諾貝爾獎金獲得者普里高津（I.Prigogine）說：“中國文化具有一種遠(yuǎn)非消極的整體和諧。這種整體和諧是各種對抗過程間的復(fù)雜平衡造成的”。

普里高津，《探索復(fù)雜性》1986424344第13項(xiàng)：祖沖之計(jì)算圓周率

祖沖之（429~500）計(jì)算圓周率，準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后七位，在世界上領(lǐng)先了1000年。他從圓內(nèi)接正六邊形開始，依次將邊數(shù)加倍，求各正多邊形的邊長和面積，邊數(shù)越多，正多邊形的面積和圓的面積也就越接近，求得圓周率也越準(zhǔn)確。計(jì)算的復(fù)雜性：他一直算到圓內(nèi)接正24756邊形。24756=6×212，也就是說，要把同一運(yùn)算程序反復(fù)進(jìn)行12次，每一運(yùn)算程序又包含有對9位數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除和開方等11個步驟。45勾股定理、劉徽原理、牟合方蓋祖沖之前后的數(shù)學(xué)成就（動畫演示）46第14項(xiàng)：人工選擇原理宋代王觀說：“今洛陽之牡丹，維揚(yáng)之芍藥，受天地之氣以生。而大小深淺，一隨人力之工拙而移其天地所生之性，故異容異色間出于人間”。又說：“花之顏色之深淺與葉蕊之繁盛，皆出于培壅剝削之力”。王觀《揚(yáng)州芍藥譜》這把遺傳和變異的關(guān)系，以及人工在變異中的作用說得一清二楚。所謂“天地所生之性”即遺傳性。達(dá)爾文說：“如果以為選擇原理是近代的發(fā)現(xiàn)，那就未免和事實(shí)相差太遠(yuǎn)，在一部古代的中國百科全書中已經(jīng)有關(guān)于選擇原理的明確記述”。

達(dá)爾文《物種起源》

4748多種多樣的人工選擇法中國人創(chuàng)造了多種多樣的人工選擇方法。公元前1世紀(jì)的《汜勝之書》中就提出小麥的穗選法，說：“取麥種，候熟可獲，擇穗大強(qiáng)者，收割下來成束曬干，收藏好，順時種之，則收常倍”。據(jù)6世紀(jì)《齊民要術(shù)》的記載：豬、羊、雞、蠶，禾、粟、穄、秫等在選育新品種時普遍應(yīng)用人工選擇。通過人工雜交形成的新品種，可以把兩個或兩個以上親本的優(yōu)良性能結(jié)合起來，成為一個具有更高生產(chǎn)性能和更能抵抗不良環(huán)境的新的生物類型49有性雜交和無性雜交

有性雜交：如馬和驢雜交產(chǎn)生騾子。騾結(jié)合了馬和驢的特點(diǎn)，而勝于馬和驢。它從馬那里得到體大、力大、活潑等優(yōu)點(diǎn)，又從驢那里得到穩(wěn)健、不易激動、忍耐力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。像騾子這樣有用的種間雜交較少見。無性雜交：如嫁接技術(shù)，在我國很普遍?！洱R民要術(shù)》記載：不同種的樹木進(jìn)行嫁接，果樹提早結(jié)實(shí)，品質(zhì)得到改良?！胺材局仨毥訐Q，實(shí)有至理存焉?；ㄐ≌呖纱?，瓣單者可重，色紅者可紫，實(shí)小者可巨，酸苦者可甜，臭惡者可馥，是人力可以回天，惟在接換之得其傳耳?！?/p>

陳扶搖《花鏡》1688

5051第15項(xiàng)：歷史上珍貴的天象記錄中國有長期、連貫、可靠的天文紀(jì)錄，彌足珍貴，其現(xiàn)代應(yīng)用深受天文學(xué)家關(guān)注，許多國家在研究。首先注意到這種紀(jì)錄重要性的是著名天文、數(shù)學(xué)家拉普拉斯，1796年他在《宇宙體系論》里說：“法國圖書館所藏許多（中國）手稿里，有不少是還沒有經(jīng)人整理的觀測，它們對于天文學(xué)可能有所闡發(fā)，特別是對于天體運(yùn)行上的長期差”。來華傳教士宋君榮（A.Gaubil）提供的中國關(guān)于黃赤交角的觀測，為拉普拉斯的天體力學(xué)理論提供了佐證。

521054年記錄了金牛座超新星的爆發(fā)二戰(zhàn)后出現(xiàn)射電天文學(xué)，重視認(rèn)證超新星遺跡，中國的天象紀(jì)錄發(fā)揮了作用。有權(quán)威天文學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)今天文學(xué)的研究可以分為兩部分：蟹狀星云的研究和其他天體的研究。擔(dān)任過美國原子能委員會主席的麻省理工學(xué)院教授韋斯科夫（V.F.Wisskorf）說：“在人類歷史上有兩個7月4日，值得永遠(yuǎn)紀(jì)念。一個是1776年7月4日，成立了美國。一個是1054年7月4日，中國天文學(xué)家紀(jì)錄了金牛座超新星的爆發(fā)，這次爆發(fā)產(chǎn)生了蟹狀星