中国文化概论第五讲 中国古代的科学技术

4.炼丹术的其他发现和发明

铁对铜的置换反应：
西汉《淮南万毕术》：“曾青得铁则化为铜。”
曾青是天然的硫酸铜，其溶液与铁接触，铁离子能置换
出硫酸铜中的铜离子。表明了汉代以前炼丹家已进行了
置换反应的实验，时间之早不能不令人惊叹。这一发现
还为后世的湿法炼铜奠定了实验基础。
三、火药及炼丹化学
4.炼丹术的其他发现和发明
·
在上古和中古时代，中国科学技术一直保持着一个让西方 望尘莫及的发展水平，中国科学发现和发明远远超过同时 代的欧洲，已被证明是形成近代世界秩序的基本因素之一。
一、别树一帜的中国数学
1.十进制（世界上最早的最科学、先进的记数法）
至迟在商代时，中国已采用了十进位值制。从现已发现
三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万等十三 个数字。
2.火药的运用

宋元时期在火药武器方面的一个突出成就，是管形火器
的问世和发展。
南 宋 铜 火 铳 ·
南宋 · 突火枪（用竹 筒制成）
元 代 铜 火 铳
·
三、火药及炼丹化学
2.火药的运用

宋元时期在火药武器方面的另一个突出成就，是自身具
有推进和发射功能的火箭的出现。 宋 火 箭 模 型
·
“火龙出水”（我国明朝 时期水陆两用的火箭）
三、火药及炼丹化学
2.火药的运用

北宋时除了火药箭、火炮外，还发明了火球、火蒺藜；
《武经总要》记录了当时多种火药配方。
火球和火蒺藜也都是火药包。火蒺 藜的包中除了火药以外，还装着
“铁蒺藜”。铁蒺藜上面有尖刺，
象菱角形。用火点着药线抛出去， 不但会燃烧，里面的铁蒺藜还会把 敌人打死打伤。
三、火药及炼丹化学
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ③指南针 指南针究竟何时问世，现在尚无法确定。目前发现的关 于指南针的早期文字记载，主要有如下几条：
《梦溪笔谈》（沈括撰于1088-1095）卷二十四说：
方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。 水浮多荡摇，指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚 滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥 子许蜡，缀于针腰，无风处悬之，则针常指南。其中有 磨而指北者。予家指南、北者皆有之。
钾）。

炼丹家在炼制丹药的过程中，逐步认识到硫磺和硝石的
若干化学特性，并将其混合在一起。

公元850年，唐中期丹书《真元妙道要略》中记载了原 始火药的第一个配方。（说明火药在唐代就已发明）
S+2KNO3+3C==K2S+N2↑+3CO2 ↑
三、火药及炼丹化学
2.火药的运用

唐末至宋初的战争中，已经开始使用火药箭、火炮。
二、指南针和其他物理学成就
2.力学方面
被中香炉
二、指南针和其他物理学成就
2.光学方面 墨子： ①光是直线传播的，并进行了小孔成像的实验，用光的直 线传播解释了光通过小孔所形成的影像是倒像的道理。 ②对凹面镜、凸面镜和平面镜成像的原理进行了比较系统 的研究，已发现了凹面镜焦点的存面。 （宋）沈括、（元）赵友钦： 对凹面镜和小孔成像的原理进行了较深入的研究，把中 国古代的几何光学提高到一个新的水平。 杰出发明： （汉）透光镜（利用光学的反射原理）
三、火药及炼丹化学
3.火药的意义

大约在元代，随着元代的远征以及中外交通贸易的发展，
火药和火药武器相继传到阿拉伯和欧洲。从此，在世界
兵器史和军事史上引发了一连串重大的变革。

火药还被用于开采矿山。
总之，火药的发明对经济、社会生产和文化娱乐均起到
了巨大的促进作用，有不可估量的意义。
三、火药及炼丹化学
第五讲 中国古代的科学技术
四大发明
国外人士的评价：
（ 英 ） 弗 朗 西 斯 培 根
这三种发明（印刷术、火药、指南针）已经在世界范围 内把事物的全部面貌和情况都改变了：第一种是在学术 方面，第二种是在战争方面，第三种是在航行方面；并 由此又引起难以数计的变化来，竟至任何帝国、任何教 派、任何星辰对人类事务的力量和影响都仿佛无过于这 些机械性的发现了。
二、指南针和其他物理学成就
2.光学方面
西汉透光镜
二、指南针和其他物理学成就
3.声学方面
①春秋战国时期，人们就发现了声音的共鸣现象。
《墨子·备穴篇》、《庄子·徐无鬼篇》皆有记载。
北宋的沈括进行过共鸣的实验。
②有关声音的反射问题，中国也早有研究。
现存北京天坛的回音壁、三音石和圜丘，是利用声音反
射效应的杰作。
一、别树一帜的中国数学
3.筹算
②算筹记数
2561
308
一、别树一帜的中国数学
3.筹算
②筹算
筹算是以算筹作工具，按照纵横相间的原则表示任何自 然数（遇到零的时候用空位表示），从而进行加、减、
乘、除、开方以及其他的代数计算。
一、别树一帜的中国数学
3.筹算
优缺点：
算筹在中国数学史上占有非常重要的地位，在长达两千 年的时间里，算筹一直是中国的主要计算工具，直到元 明时代才逐渐被珠算所代替。
成就：
②在代数方面，主要有一次方程组解法、一般二次方程
解法、开平方、开立方等。“方程”一章还在世界数学
史上首次引入了负数及其加减法运算法则。而印度到七 世纪以后，欧洲到十六世纪以后，才产生比较明确的负 数概念。 ③在几何方面，主要是面积、体积计算。
一、别树一帜的中国数学
4.圆周率
刘 徽 （ ？ ） 250-
1.指南针和方向测定技术
意义：

指南针在12世纪末至13世纪初由海路传人阿拉伯，然后
再传入欧洲。

指南针应用于方向测定，对于军事实践和经济生活有着
重要作用，尤其是对于航海事业的发展意义特别重大。
指南针的发明和应用为明代航海家郑和下西洋提供了条 件；为哥伦布发现美洲的航行和麦哲伦的环球航行，提 供了技术保障。
三、火药及炼丹化学
2.火药的运用

明朝时创造了早期的自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹，
这些火药武器在当时都是世界上最先进的。
明代的地雷
三、火药及炼丹化学
2.火药的运用

明朝时创造了早期的自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹，
这些火药武器在当时都是世界上最先进的。
明 代 的 水 雷 （ 水 底 龙 王 炮 ）
一、别树一帜的中国数学
3.筹算
①算筹
算筹即用于计算的小竹棍(也有木质、骨质或金属材料
的算筹)，它是中国人创造的计算工具。
春秋战国时代，算筹的使用已相当普遍，书中多有记载，
如“孟子持筹而算之”，“善计者不用筹策”等等。
1954年在长沙的一座战国楚墓中挖出一个竹筒，内装竹
棍40根，长短一致，约12厘米，是为算筹之实物。
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ③指南针
宋指南针
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ③指南针
悬缕法指南针
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ③指南针
指南鱼
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ③指南针
指南龟
二、指南针和其他物理学成就
祖 冲 之 （ 429-500 ）
一、别树一帜的中国数学
4.圆周率 ①刘徽 三国曹魏景元四年（263年），刘徽创立割圆术的新方 法，认为当圆内接正多边形的边数无限增加时，其周长 即愈益逼近圆周长。 “割之弥细，所失弥小。割之又割，以至于不可割，则 与圆合体而无所失矣。” 刘徽应用割圆术，从圆内接正六边形算起，边数逐步加 倍，直算至圆内接正192边形的面积，求得圆周率π =3927∕1250（相当于3.1416），成为当时世界上最精 确的圆周率数据。

通过炼丹活动，对于一些矿物有一定的认识：
晋代的葛洪已了解到碱性碳酸铜有杀菌作用。
南朝的陶弘景已经知道用燃烧的方法来鉴别消石（硝酸
钾）：“以火烧之，紫青烟起，云是真消石也。”这是
化学中用火焰法鉴别钾盐的肇始。
四、造纸术、印刷术的发明和发展
1.纸的发明

在纸发明之前人们曾经使用过哪些材料来记录信息、书
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ①司南（世界上最古老的指南仪器） 中国是世界上最早发现磁铁指极性的国家。大约在战国 时期，人们就利用磁铁的指极性，发明了磁性指向仪器 “司南”。
二、指南针和其他物理学成就
1.指南针和方向测定技术 ②指南车 至迟在西汉时期就已出现。与司南利用磁极指向不同， 指南车是利用差速齿轮原理来指向的。
一、别树一帜的中国数学
4.《九章算术》（我国古代数学体系形成的标志）
内容：
第一章“方田”，主要讲的是田亩面积的计算，包
括分数的各种计算方法。
第二章“粟米”，讲各种比例问题，特别是关于各
种谷物间按比例相互交换的计算方法。
第三章“衰分”，讲按等级分配物资或摊派税收的
比例问题。
一、别树一帜的中国数学
4.《九章算术》（我国古代数学体系形成的标志）
二、指南针和其他物理学成就
3.声学方面
回音壁（建于1530年）
二、指南针和其他物理学成就
3.声学方面
三音石（建于1530年）
二、指南针和其他物理学成就
3.声学方面
圜丘（建于1530年）
三、火药及炼丹化学
1.火药知识的积累

商周时期，人们在冶金实践中已经广泛使用木炭。
春秋战国时期，人们又发现了天然的硫矿、硝石（硝酸
内容：
第四章“少广”，讲开平方、开立方的计算方法。
第五章“商功”，讲各种形状的体积的计算方法。