第三章中国古代科学技术

第三节中国古代科学技术

东方科学是在与西方科学几乎完全独立情况下发展起来的，方法上有显著不同。中国古代科技十分辉煌，但主要在技术邻域。中国的四大发明对世界文明产生巨大的影响。

英国科学史家李约瑟写的《中国科学技术史》（或译作《中国的科学与文明》；原名：Science and Civilisation in china）现在成了研究中国科学技术史的宝贵资料。按照当初所拟的提纲，这部著作分为7卷出版，但随着收集的材料越来越多，研究更加深入，从第四卷起就分册出版，最终将为 7卷34分册。该书第一卷1954年出版，目前已出版18个分册。

李约瑟认为：在纪元前3世纪至公元15世纪之间，中国比欧洲的科学技术（除了希腊光辉灿烂的理论建设高潮之外）要进步得多。在近代科技兴起之前，中国的科学技术不但自成体系，而且对其他国家产生巨大的影响。

古代中国人民创造了丰富多彩而又独具特色的科学技术成就。有天文学、数学、医药学、农学四大科学和陶瓷、丝织、建筑三大技术，以及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。

1.古代中国的四大学科

(1)天文学。

中国古代天文学的成就主要表现在天文观测和历法。中国古代天文观测的连续性、资料保存的完整性是世界上绝无仅有的。《汉书●五行志》上的太阳黑子记录，早于欧洲800多年，自春秋至清初我国日食记录约1000次，月食记录约900次，新星和超新星记录约60多颗，极光记录300多次。世界上最早的星表出自公元前4世纪中叶战国时期的甘德和是申两人之手，他们各自记录了数百颗恒星的方位，现存绘制于1190年苏州石刻天文图，记录了1434颗星。而西方17世纪望远镜发明之前没有一副星图载星超过1100颗。公元3至2世纪的行星观测已能相当的精确地得出木星、土星和金星的位置表及它们的会合周期。精密的仪器是精确观测天象的基础，我国古代天文仪器也达到了很高的水平。如东汉张衡（78-139）发明的水运浑天仪、唐代僧一行（683-727）等人研制的黄道游仪和浑天铜仪都是同时期世界上第一流的天文观测仪器。宋代苏颂（1020-1101）

建造的“水运仪象台”，集观测、计时和表演功能于一身。元代郭守敬（1231-1316）创制的简仪，其设计和制造水平在世界上领先了300多年。

中国古代天文观测的主要目的在于制定较好的历法，我国天文历法之多为世界第一，前后共制有100多种历法。商代时即有置闰的方法；包括年月日、节气、日月五星位置、如月食预报等内容的阴阳历体系（农历又称夏历），在汉代就已形成。农历有12个月，大月为30天，小月为29天，大建小建月份的排列并不固定。由于12个月的时间较阳历年即地球绕太阳公转一周的时间短11天左右，则每隔两三年就需要加入一个闰月。大约每19年要加入7个闰月。而24节气则是由地球在绕太阳公转的轨道上的位置确定的。以每年的冬至为始，每15度为一个节气，故24节气在阳历的每月中有大概固定的日期。古时以24节气指导农耕，这就是阴历有称农历的原因。

中国古代关于宇宙结构的理论，在公元1~2世纪时先后出现了盖天说、浑天说和宣夜说三派。盖天说主张“天园如张盖，地方如棋局”；浑天说认为“浑天如鸡子，天体如弹丸，地如鸡中黄”；宣夜说则提出“天无形质”、“高远无极”，日月星辰都是悬浮在空中的观点。这三派曾开展过激烈争论。但中国古代一直没有形成较完整的宇宙模型。

(2）数学

估计最迟在商代中国就已采用十进制记数，位值法以及分数概念大约在春秋战国时期就有了。零的符号大约与印度同时或稍晚点（8世纪）出现。战国时的《墨经》中提出了点、线、方、圆等几何概念的定义。公元前1世纪的《周髀》是我国最早的天文数学著作，书中有矩（一种量直角、画矩形的工具）的用途，勾股定理（也叫商高定理或陈方定理）及其在测量上的应用。还有些比较复杂的分数运算。成书于公元1世纪东汉初年的《九章算术》是中国古代数学体系形成的标志，许多人曾为它做过注释，其中最著名的有刘徽（公元263-？）、李淳风（公元656-？）等人。书中载有246个应用题及其解法，涉及算术、代数、几何等方面的内容。

最早对勾股定理进行证明的，是三国时期吴国的数学家赵爽。他创制了一副“勾股圆方图”，其结论是：a2+b2=c2即：4×（ab／2）＋(b-a)2=c2。

中国古代数学家在圆周率的研究上取得了重大成就。如三国时期的刘徽（约

225-295）在注释《九章算术》时创造了割圆术，提出初步的极限概念，证明了圆面积公式及提出了计算机圆周率的方法。他用割圆术，从直径为2尺的圆内接正六边形开始割圆，依次得正12边形、正24边形．．．．．．，割得越细，正多边形面积和圆面积之差越小。南北朝的祖冲之（429-500）他算出圆周率3.1415926<π<3.1415927或为355/113，比欧洲人提出相同的精确度的π值早近一千年。南宋末年（大约在13世纪中叶）垛积术是杨辉继沈括“隙积术”之后，关于高阶等差级数的研究。

宋元时期中国古代数学发展到了顶峰。北宋贾宪（生卒年代不祥）约在公元1050年左右提出了求任意高次幂正根的增乘开方法，他还列出了指数为正整数的二项式定理系数表，这两项成果均在于欧洲人六七百年。南宋秦九韶（约1202-1261）发展了增乘开方法，他在《数书九章》一书中提出了高次方程的数值解法和一次同余式理论。这些研究都达到了当时的世界先进水平。宋元间的李治（1192-1279）和元代的朱世杰相续在代数学尤其在解高次方程的研究方面做出了突出的贡献。到了明代，我国古代数学发展的势头消失，宋元时期重要的数学典籍几乎全部散失，实为科学史上的憾事。

（3）医药学

中国古代医药学著作居各门科技著作之首，现存约8000多种，不仅文献丰富，分科齐全，而且医理独特，形成了完整的理论体系。春秋战国时成书的《皇帝内经》，是我国第一部最重要的医学著作。该书总结了先秦医学实践和理论知识，强调人体的整体观念，运用阴阳五行的自然哲学思想，形成了一套脏腑和经络学说，成为影响我国古代医学的传统特色。东汉张仲景（约150-219）的《伤寒杂病论》把《皇帝内经》的理论与临床实践更具体、紧密地结合起来，确立了“辩证施治”临床医学理论基础。汉代时出现的《神农本草经》是现存最早的药物专著，载有365种药物。以后历代医学家继续进行药物学研究，形成“本草学”。明代李时珍（1518-1593）的《本草纲目》载药1892种，方剂11000个，内容涉及生物、化学矿物、天文等多种学科，是世界科技史上的名著之一。

针灸是中医独特的治疗方法。战国时的名医扁鹊（约公元前401-310）就以精通针灸而著称于世。晋代黄莆谧（215-282）著《甲乙经》，是最早的针灸著作。中国针灸17世纪时传到欧洲，在世界上有很大影响，至今不衰。外科学方面中