第5講中國科技獨立發(fā)展的科技文明第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明要目中國歷史概覽四大古典學科：農醫(yī)天算三大技術：陶瓷、絲織和建筑影響近代歐洲的四大發(fā)明明末四大名著西學東漸李約瑟難題解析第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明中國歷史概覽夏（前2070－前1600）商（前1600－前1046）周（前1046－前256）秦（前221－前206）漢（前206－220）晉（265－420）隋（581－618）唐（618－907）宋（960－1279）元（1206－1368）明（1368－1644）清（1616－1911）第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明中國古代科學技術發(fā)展脈絡與一般特點中國古代科學技術的發(fā)展開始于遠古時代，至春秋戰(zhàn)國時奠基，秦漢時形成體系，經過魏晉南北朝時充實提高和隋唐五代的持續(xù)發(fā)展，宋元時達到了頂峰，明末出現(xiàn)了一批集大成的科技典籍，但至15世紀末開始比同時期的西方落后。各個時期科學技術發(fā)展的特點如下。史前時期（距今180萬年前）：這一時期絕大部分時間屬于舊石器時代，大約在距今1萬年前過渡到新石器時代。打制石器、磨制石器、鉆孔技術、農業(yè)技術、陶瓷制作、發(fā)明弓箭是這個時期的主要技術。夏商周時期（約公元前21世紀—前770）：是中國的青銅時代，青銅冶鑄業(yè)成為當時最主要的手工業(yè)部門，所出土這一時期的青銅器種類繁多，工藝高超。天文學、算學、農學和醫(yī)學等科學知識也在孕育之中?！瓣庩枴?、“五行”、“八卦”等學說開始出現(xiàn)，此后長期影響古代科學技術的發(fā)展第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明春秋戰(zhàn)國時期（約公元前770-前221）：是一個百家爭鳴、百工爭妍的時代，也是中國歷史上科學技術發(fā)展的第一個高潮期。鐵器的使用和逐步推廣，是這個時期生產力發(fā)展的重要標志，為農業(yè)和手工業(yè)提供了前所未有的高效率工具。牛耕和鐵農具的使用，加快了農田開發(fā)和精耕細作傳統(tǒng)的形成。手工業(yè)出現(xiàn)了冶鐵業(yè)、煮鹽業(yè)和漆器業(yè)等新行業(yè)，分工細密，工藝和技術逐步規(guī)范化。諸子百家開始研討天人關系、世界本原、天何不墜、地何不陷等問題，科學知識抽象的嘗試也由此產生第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明秦漢時期（公元前221-220）：是中國古代科學技術發(fā)展史上極其重要的時期，古代各學科體系開始形成，許多生產技術趨于成熟。這個時期普遍使用鐵器，確立了主要的農作物品種和栽培技術，奠定了中藥的本草學基礎和中醫(yī)的醫(yī)療原則，產生了歷法的主要內容和宇宙理論，形成了以“九數(shù)”為骨干、以計算為中心的數(shù)學框架，并發(fā)明了造紙術。秦漢時期確立了此后近2000年間中國科學技術的基本框架、形態(tài)與風格。這一時期科學技術發(fā)展的另一個特點是，中外科技文化交流開始興起第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明三國兩晉南北朝時期（220-581）：是一個古代科學家群星燦爛的時期。這個時期科學技術取得了一系列重大進展，出現(xiàn)了一批著名的科學家。劉徽、祖沖之（429-500）、張子信發(fā)展并充實了數(shù)學、天文學體系；賈思勰著《齊民要術》，農學體系開始成熟；王書和著《脈經》，皇甫謐（mi）（215-282）著《針灸甲乙經》，陶弘景（456-536）編《神農本草經集注》等，從不同側面豐富了中醫(yī)藥學體系；裴秀（224-271）提出制圖六體，創(chuàng)立了中國古代地圖學的基本理論；馬鈞、葛洪（約281-341）等人分別在機械、煉丹等方面取得了重大成就。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明隋唐五代時期（581-960）：隋唐五代時期，特別是盛唐時代，是一個南北交匯、中外兼容的時代，屬于中國古代科學技術發(fā)展的第二個高潮。隋代開通了聞名于世的南北大運河。唐代天文學家一行（673-727）組織了大規(guī)模的大地測量，在世界上首次運用科學方法測量了子午線的長度。中國第一部國家藥典《新修本草》問世，杰出醫(yī)學家孫思邈（581-682）編著了醫(yī)學巨著《千金方》。雕版印刷和火藥也已問世。同時，中外科技交流得到了前所未有的發(fā)展，為世界文明的發(fā)展做出了貢獻。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明宋元時期（960-1368）：中國古代科學技術發(fā)展到了頂峰：指南針被用于航海；火藥被用于戰(zhàn)爭；發(fā)明活字印刷術；籌算數(shù)學達到最高峰；建造集機械制造、天文歷算、冶金鑄造、建筑工程等多方面的科技成果于一體的水運儀像臺；創(chuàng)制中國古代最為精密的歷法《授時歷》；醫(yī)學分科更加細密，婦產科、小兒科、法醫(yī)學、不同醫(yī)學流派開始誕生。這個時期流傳下來大批科技著作，如《木經》、《營造法式》、《農書》、《武經總要》等。西方學者認為，宋元時期，中國已經具備近代工業(yè)革命的關鍵性因素：大規(guī)模生產和機械化第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明明清時期（1368-1911）明朝數(shù)學天文學停滯不前，甚至倒退，但中醫(yī)、農學、技術等繼續(xù)發(fā)展。李時珍（1518-1593）著《本草綱目》，徐光啟（1562-1633）著《農政全書》，徐霞客（1587-1641）著《徐霞客游記》，為傳統(tǒng)科學技術的綜合和升華做出了重要貢獻。明末清初（16世紀末-17世紀初），從明萬歷到清康熙的100多年間，歐洲天主教耶穌會傳教士受羅馬教皇的派遣來華傳授，也相繼傳入了西方的天文歷法、數(shù)學、地學、物理學等近代科學知識和火炮制造技術。1582年，意大利傳教士利瑪竇（1552-1610）來華，可視為中國科學近代化起點的標志。但是西方近代科學技術知識只在中國上層少數(shù)知識分子中間傳播，并沒有在社會上普及，為更多官員和民眾所掌握。而清中葉實行文化專制和閉關自守政策，導致了乾嘉學派大興考據學，阻礙了近代科學技術的傳播和發(fā)展?？傮w上，從明末到晚清，中國傳統(tǒng)科學技術停滯不前，甚至倒退失傳，落后于世界先進水平，與西方差距越來越大。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大古典學科之農學農業(yè)立國。政府官員重視農業(yè)實踐和農業(yè)生產知識的積累中國農學重視天時、地利和人力的綜合運用汜勝

《汜勝之書》（公元元年左右，漢代），是目前留傳下來最早的農書該書總結了我國北方地區(qū)主要是關中地區(qū)的耕作經驗，提出了農業(yè)生產六環(huán)節(jié)理論，即及時耕作、改良和利用地力、施肥、灌溉、及時中耕除草、及時收獲六個環(huán)節(jié)，并對這每一個環(huán)節(jié)都作了具體的說明。賈思勰《齊民要術》（533－544，北魏）是現(xiàn)今完整保存下來的最古的農書，10卷92篇，反映黃河中下游地區(qū)的農業(yè)生產狀況《齊民要術》詳細的記述了不同的天時、地利情況下的不同耕地方法；對種子的選擇、收藏和種前處理給予了高度重視；研究了長期種植而又保持地力問題，總結了施肥、合理換茬、輪作制和套作制等農業(yè)技術；果木的育苗、嫁接，動物的飼養(yǎng)，以及造醋做醬等食物加工技術。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明寫成于南宋初年的《陳甫農書》，是我國最早專門總結江南水田耕作的一部小型綜合性農書?！锻鯉r書》（元代）綜合黃河流域旱田耕作和江南水田耕作經驗。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大古典學科之醫(yī)學戰(zhàn)國《黃帝內經》奠定了我國中醫(yī)藥學的基礎。漢代出現(xiàn)了兩大名醫(yī)，即外科醫(yī)生華佗和內科醫(yī)生張仲景，他們與扁鵲一起被稱為中醫(yī)三大祖師。外科醫(yī)生華陀（約2世紀）關羽刮骨療毒；曹操治?。?08年）；麻沸散-外科手術；五禽戲(虎、鹿、熊、猿、鳥五種禽獸的自然動作而編創(chuàng))，華佗的弟子吳普一直練“五禽戲”，直到九十歲還耳聰目明，牙齒完好?！肚嗄視肥?。《中藏經》，是宋人作品，用他的名字出版的。但其中也可能包括一部分當時尚殘存的華佗著作的內容。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明張仲景（約150－219）《傷寒雜病論》東漢末年著名醫(yī)學家被人稱為醫(yī)圣提出中醫(yī)診斷學中的“六經辨證”（太陽、陽明、少明、太陰、少陰、厥陰）和“八綱原理”（陰、陽、表、里、虛、實、寒、熱）確立了中醫(yī)傳統(tǒng)的辨證論證的醫(yī)療原則，奠定了我國中醫(yī)治療學的基礎?！秱s病論》中還選收了300多個藥方，說明了配藥、煎藥和服藥所遵循的原則，構成了一部非常有價值的經方。《傷寒雜病論》序中有這樣一段話：“上以療君親之疾，下以救貧賤之厄，中以保生長全，以養(yǎng)其身”，表現(xiàn)了仲景作為醫(yī)學大家的仁心仁德，后人尊稱他為“醫(yī)宗之圣”。在我國中醫(yī)藥史上，《傷寒雜病論》是一部里程碑式的著作。

第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明上古醫(yī)學代表人物：扁鵲（公元前407—前310）

：原名秦越人，“扁鵲”是古代醫(yī)術高超者的一個通用名詞。秦越人也被稱為“扁鵲”扁鵲是中醫(yī)學的開山鼻祖。世人敬他為神醫(yī)。扁鵲有著既真實又帶有傳奇色彩的一生。扁鵲創(chuàng)造了望、聞、問、切的診斷方法，奠定了中醫(yī)臨床診斷和治療方法的基礎。有著作《內經》和《外經》，但均已失傳。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明孫思邈（約581－682）譽為藥王，著《千金方》主張醫(yī)生要博學、要有高尚的品德。開首第一卷就討論醫(yī)德問題。他指出光讀幾本方書不能算好醫(yī)生，還必須涉獵群書，讀五經三史、諸子百家、道論釋典等。他主張醫(yī)生必須有高尚的品德，不能貪圖財物，對求治病人無論貴賤應一視同仁。《千金方》還談到了養(yǎng)生問題，如提出去“五難”（去名利、喜怒、聲色、滋味、神慮），“十二少”（少思、少念、少欲、少事、少語、少笑、少愁、少榮、少喜、少怒、少好、少惡），以及按摩、調氣、適時服食等。據說他活了101歲，于公元682年去世?！肚Ы鹨健芳啊肚Ы鹨矸健穬刹恐鞅蛔u為國古代的醫(yī)學百科全書，起到了上承漢魏，下接宋元的歷史作用。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大古典學科之天學中國古代的天文學成就，包括陰陽歷法的制定，天象觀測，天文儀器制造和使用以及構造宇宙理論。大概到了漢代，我國即已形成了自己獨特的天文和歷法體系。特別在天象觀測記錄的豐富性、完整性方面，中國一直走在世界各文明古國的前列。

陰陽合歷：日、氣、朔三要素作為一個農業(yè)大國，制定歷法是一項極為重要的工作。我國人民很早就認識到，要正確的制定歷法就需要仔細地觀測天象。制歷必先測天，這個極為先進的制歷原則在漢初即已確認。中國傳統(tǒng)的歷法是陰陽合歷，即既考慮月亮運動（陰歷）又考慮太陽運動（陽歷），它的三個基本要素是日、氣、朔。氣即二十四節(jié)氣，按太陽運動編制，是陽歷成分；朔是月亮被地球完全擋住陽光變得不可視的時間，兩朔之間稱為一個朔望月，所以朔是陰歷成分。由于日月運動的不均勻性，連續(xù)兩個朔望月的長度是不相等的。經長期觀測推算出來的平均長度稱為平朔，對平朔進行修正所得到的真實長度稱為定朔。將日、朔望月與二十四節(jié)氣編制到一起是中國歷法的主要工作。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明與制定歷法工作密切相關聯(lián)的天象觀測工作，構成了中國天文學的主要內容。在恒星觀測方面，我國有世界上公認最早的星表“甘石星表”（公元前四世紀）。到了漢代可能已有了星圖。對日食和月食詳細的記載，從漢初到1785年，日食925次，月食574次異常天象的記錄，如太陽黑子（前28年）《漢書?五行志》、前32年極光《漢書?天文志》、彗星、新星、公元134年超新星《漢書?天文志》。所有這些異常天象記載都是世界上最早的記錄。杰出的天學家：張衡（38－139）、祖沖之（429－500）《大明歷》、一行（683－727）《大衍歷》、郭守敬（1231－1316）簡儀;《授時歷》第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明《后漢書·張衡傳》詳細記載了張衡的這一發(fā)明：

“陽嘉元年，復造候風地動儀，以精銅鑄成。員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，旁行八道，施關發(fā)機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振，龍機發(fā)，吐丸而蟾蜍銜之，振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發(fā)機，而七首不動，尋其方向，乃知震之所在。驗之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機發(fā)，而地不覺動，京師學者咸怪其無征，后數(shù)日驛至，果地震隴西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官記地動所從方起?！?/p>

第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明渾天說的代表人物張衡認為，“渾天如雞子。天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內，天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮?！保ā稖喬靸x圖注》）意思是說，天不是一個半球形，而是一個完整的球。地球處在天球之中，如同蛋黃居雞蛋內部一樣。恒星處在天球之上，而日月五星則游離于天球附近。渾天說可以更好的解釋天象，并且可以被用來計算天體的位置，是球面天文學的原始形式。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大古典學科之算學（1）中國數(shù)學古稱“算學”，側重于解決實際應用問題。由于在天文歷法的計算方面有不少艱深的數(shù)學問題需要解決，因而歷法與算學的發(fā)展密切相關聯(lián)，許多科學家兼天文學家和數(shù)學家于一身。（漢代）《周髀算經》（前1世紀），勾股定理（漢代）《九章算術》（1世紀）標著我國古代數(shù)學體系的初步形成，是對戰(zhàn)國、秦、漢時期我國人民所取得的數(shù)學知識的系統(tǒng)總結?！毒耪滤阈g》共分九章，主要是解決應用問題。書中有時先舉個別問題，再談解法，有時先談一般解法，再談舉例說明。九章分別是：方田（計算田地的面積）38題、粟米（交換谷物的比例問題）46題、衰分（按等級比例分配問題）20題、少廣（由已知面積體積求邊長，即開方和開立方）24題、商功（工程方面的體積計算）28題、均輸（較復雜的比例分配問題）28題、盈不足（由盈和不足兩個假設條件解一元二次方程）20題、方程（一次聯(lián)立方程問題）18題、勾股（利用勾股定理進行測量計算）24題，共246個問題。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明書中廣泛涉及了分數(shù)計算法、比例計算法、面積體積計算法、開方術以及方程中的正負數(shù)運算等等，是那個時代世界上最先進的算術。盈不足問題第1題：“今有共買物，人出八，盈三；人出七，不足四，問人數(shù)、物價各幾何？”

意思是說，今有眾人共買一物，每人出8元，多出3元，每人出7元，少4元，問人數(shù)和物價各是多少？《九章算術》的高明之處在于，它不僅解出了這一題，而且給出了解這類題目的普遍公式。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明與希臘數(shù)學相比，《九章算術》所代表的數(shù)學體系注重實際的計算問題，而不考慮抽象的理論性和邏輯的系統(tǒng)性。特別值得指出的是，它采用十進位制的算籌算法，使它在計算方面具有當時無可比擬的優(yōu)越性。從某種意義上說，中西兩個數(shù)學體系是互補的。中國的數(shù)學經過印度和阿拉伯人傳入歐洲，對歐洲代數(shù)學的復興做出了貢獻。對于中國數(shù)學而言，《九章算術》有著奠基式的重要意義，它所開創(chuàng)的體例和風格一直為后世延用，中國數(shù)學家正是在對它的注釋中推動了中國數(shù)學的發(fā)展。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明劉徽（曹魏時期）《九章算術注》（263）創(chuàng)立割圓術，通過算出圓內接正192邊形的面積，得出π＝3.14祖沖之（南北朝時期）及其子祖暅geng計算了圓內接正6144邊形和正12288邊形的面積，得出π＝3.1415926－3.1415927。祖暅定理：等高的兩立體，若其任意高處的截面積相等，則它們的體積相等。魏晉南北朝時期出現(xiàn)了一批算經第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大古典學科之算學（2）唐代出現(xiàn)珠算宋元之際（從11世紀到14世紀300年間），古代世界數(shù)學的高峰秦九韶（1202－1261）《數(shù)書九章》（1247）李冶（1192－1279）《測圓海鏡》（1248）楊輝（13世紀中后期）《楊輝算法》，速算法朱世杰（13、14世紀之間）《算學啟蒙》（1299）、《四元玉鑒》（1303），討論了高次開方和高次方程組的解法。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明三大技術陶瓷（China)，景德鎮(zhèn)（宋代），通過絲綢之路傳到西方，11世紀造瓷技術傳到波斯和阿拉伯，1470年傳到意大利

小常識：從物理構成上看，原料、溫度和釉是區(qū)別陶與瓷的三要素：陶的原料陶土含有較多氧化鐵，瓷的原料瓷土（或稱高嶺土）氧化鐵含量低，氧化鋁含量高；陶的焙燒溫度低，約900°C，而瓷的焙燒溫度在1200°C以上；瓷器表面有高溫釉，而陶器無釉或只有低溫釉。絲織（sino），6世紀傳到東羅馬帝國，12世紀末傳到意大利，14世紀法國人開始養(yǎng)蠶，16世紀末傳到英國建筑：長城、橋梁（590－602年間建造趙州橋）、塔、石窟、故宮。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明宋建筑師李誡編《營造法式》（1100）

該書共36卷，對中原地區(qū)官式建筑工程的各個環(huán)節(jié)都給出了條例性的規(guī)范，表明宋代建筑技術開始標準化。明代在北京修建的皇宮即故宮，是傳統(tǒng)木結構建筑技術的最高體現(xiàn)。它修建于1406至1421年間，是一個龐大的建筑群，有房屋近萬間。故宮被高達10米的紫禁城圍住，紫禁城又被一條寬約52米的護城河所環(huán)繞。整個故宮建筑群布局嚴謹，由前部的外朝和后部的內廷組成。外朝是皇帝治理朝政的主要場所，以太和殿、中和殿、保和殿三大殿為中心，文華殿、武英殿為兩翼。太和殿最大，高26．92米，東西寬63．96米，南北進深37．2米，用了72根高14．4米直徑1．06米的木柱作為支架，是“抬梁式”結構的代表作。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大發(fā)明（紙）紙的發(fā)明：繭絲做絲綿的過程中剩余下來一層薄薄的絮片，是為原始的絮紙制作麻料的副產品是植物纖維紙，約前140－87年間，陜西灞橋即已出版大麻纖維紙東漢太監(jiān)蔡倫在皇宮中用普通原料（樹皮、麻頭、破布和魚網等）于105年造出蔡侯紙，自此，造紙業(yè)成為我國一大產業(yè)751年，唐與阿拉伯在怛羅斯城（今吉爾吉斯）開戰(zhàn)，大敗，俘虜中有大批造紙工匠，中國的造紙術先傳到巴格達，繼而歐洲第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大發(fā)明（印刷術）隋朝已有雕版印刷術，593年，有史記載唐代，刻書成風，敦煌發(fā)現(xiàn)唐刻《金剛經》，標明是868年宋代雕版印刷術達到高峰，971年，成都完成5048卷的《大藏經》，雕版達13萬塊，費時12年宋慶歷年間（1041－1048），畢升發(fā)明活字印刷術，原材料是膠泥《王幀農書》中專有一節(jié)談“造活字印書法”1450年，德國古登堡發(fā)明金屬活字印刷術第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大發(fā)明（火藥）煉丹家與火藥的發(fā)明：硫磺與硝石相配制。孫思邈（581－682）《丹經》中第一次提到火藥的配方北宋年間，火藥大量用于戰(zhàn)爭8世紀，火藥配方傳入阿拉伯，稱“中國雪”，波斯人稱“中國鹽”14世紀，阿拉伯人將火藥技術傳入歐洲第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大發(fā)明（指南針）前3世紀，《韓非子》中提到“先王立司南以端朝夕”1世紀初東漢王充《論衡》“司南之杓，投之于地，其柢指南”1044年，北宋曾公亮和丁度《武經總要》提到指南魚沈括《夢溪筆談》有系統(tǒng)的指南針制造技術說明，同時發(fā)現(xiàn)磁偏角航海技術。鄭和（1371－1435）七下西洋，船只200多艘，人數(shù)兩萬多眾，超過100米的大船有50多艘。而哥倫布只有88人，3只長19米的大船。第5章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明四大發(fā)明的意義馬克思：“這是預告資產階級社會到來的三大發(fā)明，火藥把騎士階層炸得粉碎，指南針打開了世界市場并建立了殖民地，而印刷術則變成新教的工具，總的說來變成了科學復興的手段，變成對精神發(fā)展創(chuàng)造必要前提的最強大的杠桿?！钡?章中國科技：獨立發(fā)展的科技文明明末四大名著（1）李時珍（1518－1593），湖北蘄春人《本草綱目》52卷，190萬字的巨著《本草綱目》。全書分16部（水、火、土、金石、草、谷、菜、果、木、服器、蟲、鱗、介、禽、獸、人），62類，共收藥物1892種，附方11096個，此外還配有插