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第12章 科技(1)

先秦时期的科技

1.算筹的使用

算筹,是中国古代的一种计算工具。它是一种特殊的小棍,横截面呈圆形、方形或三角形,用木、骨、竹等材料制成。

早在春秋战国时期,算筹在中国已经普遍使用。春秋时的《孙子算经》,最早记录了算筹记数的规则。要表示数目,算筹有纵、横两种方式,从而十分明确地体现了十进位制记数法,充分显示了中国古代数学的辉煌成就。从《九章算术》的记载中可以看出,中国早在公元前6世纪就有了九九乘法表和分数。

到了秦汉时期,算筹有了进一步发展,对它的长短、粗细都有明确的规定。

2.哈雷彗星的首次记载

中国古代的天文学非常发达,对彗星的出没有着长期、精确的记录。早在春秋时期的鲁文公十四年(公元前613年),中国就留下了世界上关于哈雷彗星的最早记录。根据《春秋》算筹 西汉一书的记载,这一年秋七月,哈雷彗星进入了北斗。西方则迟至公元1世纪才留下了有关哈雷彗星的记录。此后,从秦王赢政七年(公元前240年)到清朝宣统二年(公元1910年),哈雷彗星29次回归,中国都有完整的记录(也有一说,共记录了31次)。这些记录为我们今天研究哈雷彗星提供了宝贵的资料。

3.扁鹊

扁鹊,本名秦越人。在传说中,他年轻时拜长桑君为师,学习医术。此后,他周游列国,治愈了许多疑难杂症。他的医术很高明,天下闻名,能医内科、外科、妇科和儿科病。因为他的医术特别高明,所以当时的人就拿传说中的神医扁鹊来称呼他。

后来,他又去了秦国,深受秦国人民欢迎。秦国太医令李醯很嫉妒他,就派人将他杀害了。

扁鹊是中国最早的名医,又是中国方剂学的鼻祖。他的出现,说明中国古代医学很发达。

4.发明家鲁班

鲁班,本名公输般或公输班,生活在春秋战国之际。因为他是鲁国人,所以人们又称他为鲁班。《战国策》、《墨子》和《礼记》对他的事迹都有记载。

在传说中,他发明了钻、刨等木工工具。据说,他曾用木和竹片制成了一种飞鹊,可以连续在天上飞行3天,并为母亲制造了一辆木马车。

根据《墨子》一书的记载,楚惠王攻宋时,鲁班为其发明了云梯——一种克敌制胜的工具。云梯的发明,大大推进了中国古代的战争技术。

因此,鲁班被历代工匠奉为祖师爷。

5.《甘石星经》

《甘石星经》由甘德和石申共同完成。他们二人在书中精密地记录了黄道附近120颗恒星的位置及其与北极的距离,这是世界上最古老的恒星表,比欧洲第一个恒星表——希腊伊巴谷的恒星表早约200年。书中二十八宿用“距离”(即赤经差)和“去极度”(赤纬的余弧)刻划,其余星用“入宿度”和“去极度”刻划,这也就是赤道座标系。这一类星表把分为365又1/4,与四分历相合。

鲁班像《甘石星经》对行星速度也有精密的测量计算,其后星系体系更为全面,影响深远。

6.吴王夫差开凿邗江

吴王夫差为了攻伐齐、晋,称霸中原,于公元前486年,下令在邗(今江苏扬州市东)筑新城,又开凿邗江(又名邗沟、邗溟沟、渠水、中渎水),南引长江水,北过高邮西,然后折向东北入鄱阳湖,又从西北流经淮安往北与淮河相通。邗江的开通,使长江漕运直达淮河。邗江为我国最古老的运河,后隋代大运河仍利用其河道。

7.郑国渠的建成

郑国渠是秦代建造的一项水利灌溉工程。它是秦王政元年(公元前246年)开始建造的。建造郑国渠的原因是秦国受韩国的游说,其目的是为了使秦国的国力被消耗掉。当时秦国接受了韩国的建议,让郑国负责这项工程的建设。

全长300多里的郑国渠,起自瓠口,引泾水到大荔东南,然后注入洛水,充分利用了地形环境,从而达到灌溉的效果。它的建成,可使4万余顷田地得益,并且大大地改善了盐碱地的土质。因此,关中土地更加肥沃。

8.都江堰水利枢纽

位于四川境内横跨长江两岸的都江堰,是中国古代伟大的水利建筑工程之一。它建于秦昭王五十六年,工程主事者是当时的蜀郡郡守李冰。

李冰经过认真而细致的实地勘查,把都江堰选址于灌县。由于水流湍急,他采取了以竹篾编笼装石沉底的方式,从而保证了堰基的牢固与坚实。以分水为主要功能的鱼嘴和以溢流排沙为主要功能的飞沙堰,以及以引水为主要功能的宝瓶口,构成了都江堰完整而高效的工程体系。时隔两千多年,都江堰依然造福人民。

9.西门豹治邺

西门豹是战国时期魏的一位县令,当时就任于邺县。邺县地处赵国与魏国的交通要道上,地理位置和战略地位都很重要。当时邺县有一条漳河,经常水患肆虐,危害百姓。西门豹上任伊始,就立即革除了当地的“河伯娶妇”的恶习,戳穿了廷掾、三老等借“娶妇”为名掠取钱财的企图。继后,西门豹率邺县百姓新开了水渠十二条,把漳河水引来灌溉盐碱地,从而获得了高产,同时也消除了水患,百姓得以安居乐业。

西门豹治理邺县,同时率兵与燕国作战,将燕国占领的土地又重新夺了回来,促进了魏国国力的强盛。

10.地理学著作《禹贡》

《禹贡》托名大禹,作于战国时代,作者不详。它是中国历史上出现较早、影响很大的一部自然地理考察著作和原始的经济地理著作。

《黄帝内经》书影书中假托大禹治水经过,把中国东部按自然条件中的河流、山川和大海等分界,划分为九州,同时分别叙述每州的山脉、河流、薮泽、土壤、物产、交通、田赋、民族等情况。书中还有“导山”和“导水”两部分,对于山系和水系的描述明了、准确,对当时以黄河为中心的水系网络记述得井井有条,是宝贵的历史资料。

11.邹衍创五德终始说

战国时期,阴阳家邹衍(号“谈天衍”)有感于治国者日益荒淫奢侈,不能以德治国,乃深观阴阳消息而作《终始》、《大圣》等篇,提出“五德终始”说。他认为:木生火、火生土、土生金、金生水、水生木是“五行相生”的转化形式,反过来又存在着水胜火、火胜金、金胜木、木胜土、土胜水的“五行相胜”的对立关系。这种五行相生、相胜的特点,决定着自然界的变化,也决定着人类社会的更替。

五德终始说对医学、哲学、政治产生了深远影响,为中国古代的“正闰”思想奠定了基础。

12.司南开始使用

《管子·地数》认为,地上有磁石的地方,地下有铜金矿藏。这是世界上关于磁石的最早记录之一。到战国末年,人们已知磁铁吸铁的磁性作用。《吕氏春秋精通》已记磁石对铁有吸引力的现象。利用其指极性,人们发明了确定方位和南北的仪器——司南。司南形如汤匙,用磁石做成,底圆而滑,置于刻有方位之铜盘上,使用时,转动勺把,待其静止时,勺把指向南方。司南是世界上最早的指南仪器,后来发展成为指南针。

13.《黄帝内经》

《黄帝内经》简称《内经》,是我国最早全面阐述中医学的名著,约出现于战国末期。

《内经》包括《素问》和《灵枢》两大部分,各81篇,主要论述人体解剖、生理、脉学、病理、疾病症状、诊断、治疗、预防及养生等方面的内容。书中体现的整体观、物质观、运动变化和预防等思想,具有朴素的唯物主义倾向和辩证观点,不仅在医学上,而且在古代思想史上也占有重要地位。

秦汉魏晋南北朝时期的科技

1.秦筑驰道

秦始皇二十七年,秦始皇完成统一中国的大业后,为了控制广阔的国土,特别是六国旧境,并便于政令、军情的传送和商旅车货的往来,下令在全国各地修筑驰道。筑道工程以秦都咸阳为中心向各地辐射,东至燕齐,南达吴楚,北抵九原,西通陇西,形成较为完整的交通网络。驰道宽50步,路基均用铁锤夯实,较为坚固;道中央宽3丈,为车马专用道路。驰道两旁辅以小径,为百姓行走之途。驰道的修成,极大地方便了整个国家的陆路交通,促进了全国的联系。

2.蔡伦发明造纸术

蔡伦(62~121年),字敬仲,桎阳(今湖南郴州)人,汉明帝永平十八年(公元75年)入宫为宦。章帝章和元年(公元87年)任尚方令,掌管宫廷手工作坊。和帝元兴元年(公元105年)发明造纸术。据《后汉书·蔡伦传》记载:蔡伦发明造纸术之前,人们用丝织物书写记事。蔡伦把树皮、麻头、破布、鱼网等原料经过挫、捣、抄、烘等一系列工艺程序制成植物纤维纸。公元105年,蔡伦向汉和帝献纸,受到和帝赞誉,造纸术于是广为天下所知,蔡伦造的纸被称为“蔡侯纸”。安帝建光元年(公元121年),蔡伦去世,葬在封地。

3.马钧发明翻车

马钧,字德衡,扶风(今陕西兴平)人,是我国古代科技史上最负盛名的机械发明家之一。马钧年幼时家境贫寒,因有口吃而不善言谈,但却精于巧思。后来他在魏国担任给事中的官职。马钧研制了用于农业灌溉的工具龙骨水车(翻车),轻便灵巧,儿童也能操作,可连续提水灌溉,功效较过去提高百倍。这种水车在我国沿用了一千多年,是水泵发明之前世界上最先进的提水器械。马钧被当时人称为“天下之名巧”。他的一系列发明为当时科技的进步作出了贡献。

4.祖冲之和圆周率

祖冲之像南朝宋孝武帝大明六年(公元462年),著名数学家、天文历算学家祖冲之在总结前人经验的基础上,经过自己的实际测量和精确运算,编制了一部历法——大明历,其最大创造性表现在将东晋虞喜发现的岁差现象引入了历法计算之中。大明历以365.2428日为回归年长,此后的700年间,这一年长值一直是最好的。祖冲之还在前人研究成果的基础上,推算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间。他第一次将圆周率值精确地推算到小数点后第七位,比欧洲早1000多年。

5.贾思勰著成《齐民要术》

贾思勰,北魏农学家,青州齐郡益都(今山东寿平县)人,生平不详,曾任高阳太守,永熙二年至武定二年间(533~544年)著成综合农书《齐民要术》。该书共11卷92篇,11万多字,内容极为丰富,涉及农、林、牧、副、渔等农业范畴。卷首有《序》和《杂说》各一篇。《齐民要术》系统总结了秦汉以来我国黄河流域的农业科学技术知识,其取材布局为后世的农学著作提供了可以遵循的范例。欧美学者称它“即使在世界范围内也是卓越的、杰出的、系统完整的农业科学理论与实践的巨著”。

隋唐五代时期的科技

1.僧一行首次实测子午线长度

僧一行(683~727年),本名张遂,魏州昌乐人。唐代著名天文学家、佛学家,在编制《大衍历》和主持天文大地测量方面贡献卓著。唐代开元十二年(公元724年),僧一行进行了世界上子午线(经线)1度弧长的第一次实测工作。经过实测,一行得出地面上南北相差351.27里,北极高度相差1度。我国古制1里等于300步,1步等于5尺,一尺等于24.525厘米,1周天等于365又1/4度,据此可换算出北极高度变化1度,南北之间距离为129.22公里。僧一行这次测量比阿拉伯天文学家阿尔·花刺子密的实测早90年。

2.水运浑天仪

唐开元十三年(公元725年)十月,僧一行和梁令瓒及诸术士合作,制成了水运浑天仪。浑天仪以铜铸造为球形,球形浑象内列满星宿,注水冲轮,使球形浑象旋转,自转一周为1日1夜。球形浑象外又安置2个圆环,环上缀日月。日标每昼夜回转一周,又沿黄道(太阳在天球中的视运动轨道)东行一度,365日沿黄道移动一周;月标每昼夜回转一周,27日半沿白道(月球在天球中的视运动轨道)移动一周,为1月。浑天仪全称为“水运浑天仪俯视图”,是后世天文钟的前身。

3.僧一行编成《大衍历》

唐开元年间,僧一行编撰了一部优秀的历法——《大衍历》。该历法有很好的实测基础,一部分测量资料来自黄道游仪的观测,另一部分来自全国多个观测点的极高、日影和距离的沈括像丈量。《大衍历》不但有历术7篇(步中朔术、发敛术、步日躔术、步月离术、步轨漏术、步交会术、步五星术),在历法的结构和内容上形成系统,而且还力图探讨历法原理,寻找历法本质,从哲学角度解释历法。它反映出唐代天文学家容历算家与星占家为一身的特点,对传统的天文学体系作了进一步发展。

4.筒车的出现

唐朝时候,筒车开始出现并逐步得到使用。据《太平广记》记载,唐初人邓玄挺入寺行香,看到庙里僧人浇菜园用的是“以木筒相连,汲于井中”的水车。这里的筒车结构是将一串木斗挂在立齿轮上,在轮轴两端伸延部分装上供脚踏或手摇的装置。水轮由木制,轮上缚以小竹(木)筒作兜水工具,下端设置在流水之中,利用水流冲击轮子转动,这样就达到了提水的目的,使水为农业生产服务。刘禹锡在《机汲记》中所说的“机汲”是更为进步的一种筒车。

5.孙思邈与《千金方》

《千金要方》和《千金翼方》是唐朝著名医学家孙思邈的著作,孙思邈生于541年,被人称为“药王”。他的功绩主要表现在中医理论与养生学说的结合上,《千金方》对中药的选材和制作等方面都有较为详细而系统的记载。

《千金方》全书有82卷,其中目录2卷,《千金要方》、《千金翼方》各30卷,《千金髓方》20卷。在《千金方》中,孙思邈对医德也进行了系统的论述,他认为大医学家应该“先发大慈恻隐之心,誓愿普救众生之苦”,这一观点符合佛教精神,所以后人亦将孙思邈尊为“药王菩萨”。

6.沈括著《梦溪笔谈》

沈括,北宋著名科学家,被誉为中国古代科技史上的坐标。他以博学著称于世,在晚年,他写成了《梦溪笔谈》一书,全书共30卷,其中有关科学技术的条目占三分之一以上,涉及数学、天文历法、地理、地质、气象、物理、化学、冶金、兵器、水利、建筑、医药、动植物等广阔领域,荟萃了当时中国科学技术方面的最高成就,在世界科学技术发展史上享有重要地位。

宋元时期的科技

1.喷火器用于战争

中国对石油的利用自西汉时就开始了。把石油应用到作战上则是南北朝的事。两种以铁筒喷射火油的“喷火器”在后梁年间被用于战争。到了北宋初年,人们对这种喷火器加以改进,它的主体结构是一个长方体的熟铜制作的油柜,以铜管与下端装有“火楼”的喷筒相连,使用时先把“火楼”中的引火药点燃,然后推拉筒朝油柜打气,使燃烧的石油高速喷出,其威力巨大,可以轻而易举地烧毁敌方的战舰和器械。同时,一种以小铜葫芦代替油柜的便于携带的喷火器也广泛地用于战场上。

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