中国历史科技发展

从统计视角探讨中国历史科技发展特点

董洁林，陈娟，茅莉丽

摘要：为了从历史角度探究中国科技创新的统计特征，我们建立了一个基于科技创新首创时间和地点的“人类科学和技术历史成就”数据库，然后定量统计了中国及世界其他地区的科学和技术的首创成就，并对各国和地区进行横向比较，有如下主要发现：1）中国历史累计技术创新项目约占世界总量5.8%，比欧美相去甚远，也逊于中东地区，但胜于印度/巴基斯坦地区。2）中国历史科学活动和成就少于人类总累计数1%，显示中国自古以来科学探索活动不活跃。3）中国历史上的技术创新，时间上在春秋战国到宋朝期间较活跃，宋朝之后（1300AD 至今），技术创新几乎完全停滞。4）从各地区科技创新的历史横截面统计数据可见，欧洲地区从公元前500年开始科技活动就较活跃，科技成就积累一直超越中国。一、问题的提出

关于中国历史上的科技成就，有两大派别一直在争论不休。一派认为中国历史上有一些技术发明但科学成就很少[1][2]；另一派则认为中国在15世纪以前科技很发达，但之后就停滞不前了，而欧洲接踵而至的科学革命和工业革命把中国抛在后面[3]。这两派学者大多基于案例列举方式结合思辨讨论来支持自己的观点。案例列举法用来证伪某个结论是有效的，但难以证实某个结论。较少人用定量统计的方法来探讨中国和西方科技发展水平，这正是本文采用的研究方法和视角，希望以此得到具有一定统计意义的发现。厘清历史事实的意义不仅在于对一些权威结论进行反思,它更是我们探索前行方向的坚实基础。

二、文献综述

1.历史“科技创新水平”的定量表达

对长历史跨度的“科技创新水平”的定量表达，是一项难度较大的任务。文献阅读表明，学界主要采用以下三种方法：

（1）基于某一本科技编年史，对该书收录的科学和技术项目进行统计。由于原作者对历史科技成就的选择具有主观性且选择标准不明（很多编年史都是“大事记”，而不都是具体的科技成就），这种方法得到的数据有较大的局限性，例如原作者地域、知识、成书时间等。而二次使用该书数据的作者，较难了解原作者的局限性如何影响数据的准确性和结论的可靠性。因此，用不同的编年史书籍进行统计，结果往往相差很大，甚至彼此矛盾。

（2）Peregrine方法[4]：在历史上截取几个时间横截面（例如公元前1000年，公元元年，500年，1000年，1500年等），每个时间横截面选择几项主要科技成就，然后研究在这几个时间横截面各国的使用情况（而不是创造），并对各国所采用的科技创新进行打分。由于近代创新传播速度很快，用这种方法来衡量近代各国科技水平很不准确。另外，“主要科技创新”的选择以及对“各国科技创新使用打分”都缺乏客观标准，因此结果具有较强的主观性和任意性。

（3）代理变量方法：基于科技创新和人口数正相关并且人口增长是促进创新的原因的设想，Kremer建立了一个“科技”参数和人口关系的数学模型，用人口变量作为代理变量来研究经济和人口/科技的关系[5]。这种思路事实上去掉了“科技/知识”作为独立变量的地位。Kremer用全球人口和经济数据实证检验，显示较好结果，但也引起了诸多争议，很明显的一个问题是科技发展在历史时间和空间上分布都是极为不均衡的，该模型不能解释这种不均衡性。为了弥补这个理论的不足，有人沿着这个思路进行修改，例如将人口总数改为人口密度等[6]，但未能从本质上改善这个方法的缺陷。

2.关于中国科技历史

对于中国科学和技术史的研究，李约瑟等著的七卷三十余册《中国科学技术史》（Science and Civilization in China）是一座历史的丰碑。他挖掘出很多中国人自己都不曾重视的历史科技成就，纠正了很多早期学者认为“中国没有科学和技术发明”结论,也开启了中国和西方科技发展史的比较研究视角。同时，他用提问的方式(“李约瑟难题”)认为中国从公元早期到十五世纪,科技水平高过西欧。过去三十余年，很多学者基于李约瑟的结论，试图从各种角度试图回答“为什么”[7][8][9][10]。金观涛先生曾经用历史科技发展的数据来研究中国科技史并与西方科技发展的相应指标，认为正如李约瑟所说，中国科技水平在1300年之前比欧洲高[11][12]。由于金观涛文并未公布其数据的遴选方法和来源，也没有公布相关分析方法（科技水准计分法细节），故无法讨论其结论的可靠性和局限。

然而，以上观点一直没有得到西方主流历史学家的认同[1]，中国也有不少学者持不同意见[13][14]。陈方正先生最近的专著从西方科学史的角度全面阐述西方科学发展的路径以及其文化背景，而比较中国人自古探索自然所经历的完全不同的轨迹，从而解释近代科学和技术革命为什么在欧洲而不是在中国发生[2]。

本文的重点在于用统计的方法理清有关中国历史科学和技术创新的统计数据，并与几个主要的文明体系在一些历史横截面进行比较，了解中国历史科学和技术发展的特点。

三、人类科学和技术成就数据库构建

研究表明，科学和技术创新基于人们已经把握的科技成就积累，具有“邻近可能性”（Adjacent Possible）和“扩展适应性”（Exaptation）[15]。也就是说，一项崭新的科学和技术首创，需要基于本地的科技水准，包括原创科技累积和从其他地区传播来此的科技，因此，用科学和技术的首创数为基础来统计各地的历史科学和技术成就，能较好地反映一个地区的科学和技术水平和活跃程度。

基于这个思路，我们建立了一个“人类科学和技术成就”中、英双语数据库，目前收录了1700余项人类历史上的科学和技术首创成就条目，其中科学500余项，技术项目1200

余项。关于科学、数学和技术这几个大家非常熟悉的概念，定义很多，我们的研究参考较为权威的韦氏词典（Webster Dictionary）定义：

科学：科学是关于自然世界的知识，包括科学方法建立，自然现象的系统性观察和解释，其原理的研究。科学有很多分支，例如物理学，化学，生物学，等等。数学是科学的一个子分类，研究数、量、形状、空间等问题，例如代数、几何、微积分，等。