劉昭民

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中國科技史的科普教材

劉昭民

我國古代科技史的內(nèi)容十分豐富，而且古文十分深奧難懂，為了讓青少年以及社會大眾看懂并理解我國古代科技史的主要內(nèi)容和主要成就，作者認(rèn)為應(yīng)依照我國古代歷史之先后以白話文的形式說明主要科技成就，并作為中國科技史的科普教材。

中國科技史 科技成就 科普教材

0 前言

自從數(shù)十年前英國科技史家李約瑟博士大力鼓吹中國科學(xué)技術(shù)史(以下簡稱為中國科技史)之研究以來，中國科技史之研究在海峽兩岸受到重視，所舉辦的中國科技史研討會也不少。但是中國古代文獻(xiàn)浩如煙海，而古文(文言文)又艱深不易懂，因此如何使用白話文將中國科技史的主要內(nèi)容簡明地寫出來，也是一件很重要的課題，本文作者擬依照中國歷史朝代的先后，將每一個朝代的主要科技成就簡單地加以敘述。

1 中國科技史的科普教材

中國歷史雖然十分悠久，但是有文字記載，可信度高的時代應(yīng)從殷商時代開始，茲將商周時代、先秦時代、秦漢時代、魏晉南北朝時代、隋唐時代、宋金元時代、明清時代等時代的主要科技成就說明如下。

1.1 商周時代

中國人早在距今3000多年前即已對天文、氣象有深刻的認(rèn)識，并以文字記載在甲骨上，安陽殷墟出土不少風(fēng)和風(fēng)向、云和云的來向、雨、雪、雹、霧、霾、雷電、虹霓等氣象知識之記載，而且有世界最早的連續(xù)一旬的氣象觀測記錄。甲骨文中也有閏月，還有大月、小月之分，大月30天，小月29天，成為中國傳統(tǒng)農(nóng)歷之依據(jù)。殷商時代的甲骨文也記載了中國最早的日蝕、月蝕記錄，也有不少的醫(yī)藥學(xué)知識和人體疾病種類以及醫(yī)療用具，并有許多動植物名稱。

1.2 先秦時代

早在先秦時代，《春秋》一書上就已經(jīng)記載，公元前613年，“有星孛入于北斗”，這是世界上公認(rèn)的首次關(guān)于哈雷彗星的確實(shí)記錄，比歐洲早600多年。春秋時代我國的歷法已經(jīng)形成中國固定的系統(tǒng)，確立了19年7閏的原則，比西方早160年。戰(zhàn)國時代，國人也著作了《甘石星經(jīng)》一書，記載了豐富的天文知識，可見當(dāng)時國人的天文知識已經(jīng)有很高的水平。

戰(zhàn)國時期國人的物理學(xué)知識也相當(dāng)不錯，《墨經(jīng)》一書中記述有杠桿原理和浮力理論，并有不少聲學(xué)和光學(xué)方面的記載，例如光影關(guān)系、小孔成像等等，被現(xiàn)代科學(xué)家譽(yù)之為“墨經(jīng)光學(xué)八條”，反映了先秦時代我國物理學(xué)的重大成就。巧匠魯班也發(fā)明會飛的木鳥，可以說是飛行器的祖先。

在先秦時代，我國醫(yī)學(xué)也有巨大的成就，扁鵲就是脈學(xué)的始祖，他采用望、聞、問、切四診法診斷疾病，即結(jié)合望氣色、聽聲音、詢問病情，從脈象中診出病情，加上他所提倡的切脈，這四診法就成為兩千多年來中醫(yī)所使用的醫(yī)術(shù)。

1.3 秦漢時代

秦漢時代的科技成就主要表現(xiàn)在天文歷法、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)、造紙術(shù)等方面。漢武帝時，天文學(xué)家所創(chuàng)造的第一部較完整的歷書 ─ 太初歷，開始以正月為歲首。西漢時代所記載的太陽黑子乃世界最早的紀(jì)錄。張衡不但創(chuàng)制渾天儀，而且從日、月、地球所處不同位置，對月蝕(食)作了最早的科學(xué)解釋。張衡發(fā)明制作的候風(fēng)地動儀，可以遙測到千里外地震所發(fā)生的方向，較歐人早1700多年，更發(fā)明會飛翔空中的木雕飛行器。西漢時代，中國人也曾經(jīng)首先發(fā)明了天平式濕度計(jì)，比西人早1000多年。東漢時代的《九章算術(shù)》，分九章介紹了許多算術(shù)命題及其解法，是當(dāng)時世界上最先進(jìn)的應(yīng)用數(shù)學(xué)，也使中國古代數(shù)學(xué)形成了完整的體系。

秦漢時代的醫(yī)藥進(jìn)步很快，著作也很多，成書于先秦時代，而編定于西漢時代的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，是中國最早的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)。東漢時代的《神農(nóng)本草經(jīng)》是中國第一部完整的藥物學(xué)著作。東漢末年的華佗和張仲景是中國古代的醫(yī)學(xué)家，華佗擅長外科手術(shù)，被稱為“神醫(yī)”，他還從植物中提取麻沸散，作為麻醉藥，適用于外科手術(shù)，這一個發(fā)明比西人早1600多年。張仲景的《傷寒雜病論》乃中醫(yī)上不朽的經(jīng)典，后人尊稱他為醫(yī)圣。

中國是世界上最早發(fā)明造紙的國家，甘肅天水放馬灘出土的繪有地圖的紙創(chuàng)制于西漢時代，是世界上所知最早的紙。東漢時代的蔡倫改進(jìn)造紙術(shù)，他使用樹皮、破布、魚網(wǎng)等制造出便于書寫的紙，時人稱為“蔡侯紙”，其制造法后來并傳播到東亞、東南亞、中東、歐洲和非洲，對人類文明起了很大的貢獻(xiàn)。

1.4 魏晉南北朝時代

魏晉南北朝時代的科技成就主要反映在數(shù)學(xué)、農(nóng)學(xué)、地理學(xué)方面，魏晉時的數(shù)學(xué)家劉徽，運(yùn)用極限理論，提出了計(jì)算圓周率的正確方法。南朝的祖沖之更進(jìn)一步精確地計(jì)算出圓周率是在3.1415926~3.1415927之間，這一成就比西人早約1000年，他還著作《綴術(shù)》等書，對數(shù)學(xué)的發(fā)展有極杰出的貢獻(xiàn)。

北朝(北魏時代)的賈思勰精心研究農(nóng)學(xué)，著有《齊民要術(shù)》一書，有系統(tǒng)地總結(jié)了六世紀(jì)以前黃河中下游地區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、食品加工與儲藏、野生植物的利用等，是中國現(xiàn)存最早最完整的農(nóng)書。

西晉時代的裴秀是中國古代杰出的地圖學(xué)家，他繪制了《禹貢地域圖》，并提出繪制地圖的原則。北魏地理學(xué)家酈道元的《水經(jīng)注》，他把古書《水經(jīng)》作注，有系統(tǒng)地將中國1000多條河流所流經(jīng)的自然地理和經(jīng)濟(jì)地理等內(nèi)容加以介紹，乃中國古代地理名著。

1.5 隋唐時代

隋唐時代的科技有很大的發(fā)展，可以說當(dāng)時是走在世界的前列，茲分別說明如下。

1.5.1雕版印刷術(shù)和火藥的發(fā)明

中國是世界上最早發(fā)明印刷術(shù)和火藥的國家。隋唐時代已經(jīng)有雕版印刷的佛經(jīng)、日歷和書籍。唐朝中葉的文獻(xiàn)也已經(jīng)記載火藥的配方 ─ 硫黃、雄黃、硝石，并密燒之，唐末火藥開始應(yīng)用在軍事作戰(zhàn)上，將火藥裝在火箭里面當(dāng)作武器。

1.5.2天文和歷法的重要成就

唐代杰出的天文學(xué)家僧一行制訂的《大衍歷》，比較準(zhǔn)確地反映了太陽運(yùn)行的規(guī)律性，系統(tǒng)比較周密，反映了中國古代歷法體系的成熟。而且一行還是世界上利用科學(xué)方法實(shí)測地球子午線長度的創(chuàng)始人。

1.5.3醫(yī)藥學(xué)的進(jìn)步

唐代的杰出醫(yī)學(xué)家孫思邈所著的《千金方》，全面總結(jié)了歷代和當(dāng)時的醫(yī)藥成果，并加上他的許多創(chuàng)見，在中國醫(yī)藥史上占有重要地位。藏族名醫(yī)丹貢布編著的《四部醫(yī)典》，在國內(nèi)外有重要影響。唐高宗時代所編修的《唐本草》，是世界上最早的，由國家頒行的藥典。

1.5.4建筑方面的巨大成就

隋唐時代是中國古代建筑技術(shù)的成熟時期，并且有杰出的成就，例如宇文愷曾主持興建大興城，唐朝時代并加以擴(kuò)建為長安城，規(guī)模極為雄偉宏大，反映了當(dāng)時城市建筑之高超技術(shù)。隋代工匠李春所設(shè)計(jì)建造的趙州橋，乃一座石拱橋，在古代橋梁工程史上占有重要地位。

1.6 宋金元時代

我國古代四大發(fā)明中的印刷術(shù)，指南針和火藥三項(xiàng)在宋代有劃時代的發(fā)展，11世紀(jì)中葉(北宋時代)畢升發(fā)明了活字板印刷術(shù)，對世界文明作出了巨大的貢獻(xiàn)，而且傳播到世界各地。指南針在宋代航海交通上已普遍地使用，到13世紀(jì)時，指南針已傳入中東和歐洲各國，不但對東西文化交流起了非常大的助力，而且對歐洲航海家發(fā)現(xiàn)美洲和新航路，并實(shí)現(xiàn)環(huán)球航行，提供很大的幫助。

前面已經(jīng)談到，唐朝末年火藥已經(jīng)開始被使用在軍事作戰(zhàn)上。北宋時，政府在東京(今日之開封)設(shè)立專門機(jī)構(gòu)，制造火藥和火器。火藥和火藥武器在13世紀(jì)中期傳入中東。金人對火藥武器也非常重視，曾經(jīng)使用火藥武器打退蒙古軍隊(duì)的進(jìn)攻，取得初期的勝利。

宋金元時代的建筑技術(shù)也有很大的發(fā)展。北宋末年李誡所著的《營造法式》，對建筑材料、結(jié)構(gòu)、式樣等都有詳細(xì)的說明和精致的圖樣，他還是丁式結(jié)構(gòu)之首創(chuàng)者。其他像金人所建盧溝橋、元代所建大都之城市建筑不但十分宏偉，而且城內(nèi)有完整的排水系統(tǒng)。

北宋科學(xué)家沈括不但提創(chuàng)“十二氣歷”，而且還根據(jù)他在太行山觀察到的海相貝類化石，推斷海陸地質(zhì)變遷之原理，比近代英國地質(zhì)學(xué)家萊伊爾的見解還要早。元初郭守敬也創(chuàng)制了簡儀和高表等約20件天文儀器，編制《授時歷》，發(fā)現(xiàn)一年的周期和現(xiàn)行公歷基本上相同，但是問世比現(xiàn)行公歷早300年。

1.7 明清時代

明清時代科技方面最顯著的貢獻(xiàn)，在于科技巨著的涌現(xiàn)，例如李時珍的《本草綱目》，徐光啟的《農(nóng)政全書》，徐霞客的《徐霞客游記》，宋應(yīng)星的《天工開物》等。

李時珍的《本草綱目》記載藥物有1800多種，方劑有10000多種，全面總結(jié)了16世紀(jì)以前中國的醫(yī)藥學(xué)，被譽(yù)之為“東方醫(yī)藥巨典”。徐光啟的《農(nóng)政全書》共60卷，分12門，其中“救荒”一門篇幅幾乎占全書的三分之一，表示徐光啟極關(guān)心民間疾苦。

徐霞客在《徐霞客游記》一書中，對自然界的科學(xué)觀察極為認(rèn)真，對石灰?guī)r之觀察和記述，比歐洲人早200年左右。

宋應(yīng)星在《天工開物》一書中，綜合總結(jié)了明朝時代的農(nóng)業(yè)，手工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，西人贊揚(yáng)這一本書為中國17世紀(jì)的“技術(shù)工藝百科全書”。

2 結(jié)語

我國古代文獻(xiàn)浩如煙海，古代的科技知識和發(fā)明創(chuàng)造也十分眾多，如何把這些古代科技知識和發(fā)明創(chuàng)造使用通俗易懂的白話文表達(dá)出來，是科普作家很重要的工作。本文所敘述的內(nèi)容僅是適合青少年和青年學(xué)生閱讀的科普教材，至于大學(xué)生和社會人士閱讀的中國科技史科普教材，應(yīng)將本書的主題內(nèi)容擴(kuò)充到十萬字左右，甚至十萬字以上，并詳細(xì)地加以證明，才能滿足他(她)們的需要。

[1] 劉昭民. 中華氣象學(xué)史[M]. 臺北: 臺灣商務(wù)印書館出版, 2011.

[2] 劉昭民. 中華天文學(xué)發(fā)展史[M]. 臺北: 臺灣商務(wù)印書館出版, 1985.

[3] 劉昭民. 中華地質(zhì)學(xué)史[M]. 臺北: 臺灣商務(wù)印書館出版, 1985.

[4] 葉鴻灑. 歷代發(fā)明家的故事[M]. 臺北: 銀禾文化事業(yè)公司印行, 2002.

[5] 中國古代史全一冊[M]. 北京: 人民教育出版社出版, 2008.

劉昭民，中國文化大學(xué)地學(xué)研究所理學(xué)碩士，臺灣中央研究院科學(xué)史委員會委員。