第8課古代中國(guó)的制造和發(fā)覺(jué)

四大制造

1．李約瑟對(duì)中國(guó)科技的評(píng)價(jià)

〔材料〕現(xiàn)在很多思想史家和文化史家照舊多少認(rèn)為，亞洲文明“沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)任何我們可以稱之為科學(xué)的東西。假如他們知道一些皮毛，或許又會(huì)說(shuō)，中國(guó)有過(guò)人文科學(xué)，但沒(méi)有自然科學(xué)；或者說(shuō)有過(guò)工藝學(xué)，但沒(méi)有理論科學(xué)，或許還會(huì)不無(wú)正確地?cái)嘌裕袊?guó)沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)近代科學(xué)（與古代和中古科學(xué)相對(duì)而言）。這里沒(méi)有必要對(duì)這些觀點(diǎn)逐一訂正。

但是，我們的閱歷證明，那些不為一般人所知的中國(guó)科技成就，信手拈來(lái)就可以寫(xiě)滿幾大卷。有案可查，早在歐洲人留意到太陽(yáng)上有黑點(diǎn)以前1500年，中國(guó)人就在記錄太陽(yáng)黑子周期了；在歐洲人開(kāi)頭爭(zhēng)辯日珥現(xiàn)象一千年前，中國(guó)人已給出日珥系統(tǒng)各部分特地名稱；科學(xué)革命的關(guān)鍵儀器──機(jī)械鐘8世紀(jì)首先毀滅在中國(guó)，而不是像一般人認(rèn)為的那樣，毀滅于14世紀(jì)的歐洲。認(rèn)為只有西方文明才具有科學(xué)特性的傳統(tǒng)確定是站不住腳的。不錯(cuò)，現(xiàn)代科學(xué)，即對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)假設(shè)，再用系統(tǒng)的試驗(yàn)加以驗(yàn)證的體系的確是起源于西方。

但決不行認(rèn)為中國(guó)對(duì)歐洲文藝復(fù)興后期毀滅的近代科學(xué)的重大突破毫無(wú)貢獻(xiàn)。歐幾里得幾何學(xué)和托勒密行星天文學(xué)無(wú)可置疑是起源于希臘，然而還有第三個(gè)至關(guān)重要的因素，磁現(xiàn)象的學(xué)問(wèn)和基礎(chǔ)都是中國(guó)供應(yīng)的，當(dāng)西方人對(duì)磁極性還一無(wú)所知時(shí)，中國(guó)人已在關(guān)懷磁偏角和磁感應(yīng)的性質(zhì)了。

──《李約瑟文集》（中）選自《世界科學(xué)的演化》潘吉星主編，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社1986年版

【解讀】李約瑟（1900—1995）是英國(guó)出名科學(xué)家、中國(guó)科技史大師和中英文化溝通的“人民友好使者”。曾提出出名的“李約瑟難題”。

這段資料是李約瑟博士在一次中西科技比較爭(zhēng)辯會(huì)上的發(fā)言，他客觀地評(píng)價(jià)了中國(guó)古代科技傳入歐洲，加快了西方邁入近代社會(huì)的速度。

中國(guó)古代人民不僅在技術(shù)而且在科學(xué)方面都為人類作出巨大的貢獻(xiàn)，尤其是在磁現(xiàn)象方面。中國(guó)的制造和制造為人類文明的進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)。

2．畢昇制造活字印刷術(shù)

〔材料〕板印書(shū)籍，唐人尚未盛為之。自馮瀛王始印五經(jīng)，以后典籍，皆為版本。慶歷中，有布衣畢昇，又為活版。其法用膠泥刻字，薄如錢(qián)唇①，每字為一印，火燒令堅(jiān)。先設(shè)一鐵版，其上以松脂臘和紙灰之類冒②之。欲印刷以一鐵范置鐵板上，乃密布字印。滿鐵范③為一板，持就火煬④之，藥稍镕⑤則以一平板按其面，則字平如砥⑥。若止印三二本，未為簡(jiǎn)易；若印數(shù)十百千本，則極為神速。常作二鐵板，一板印刷，一板已自布字。此印者才畢，則其次板已具⑦。更互用之，瞬息可就。每一字皆有數(shù)印，如之、也等字，每字有二十余印，以備一板內(nèi)有重復(fù)者。不用則以紙貼之，每韻為一貼，木格貯之。有奇字素?zé)o備者，旋⑧刻之，以草火燒，瞬息可成。不以木為之者，木理有疏密，沾水則高下不平，兼與藥相黏，不行取。不若燔土⑨用訖⑩再火令藥镕，以手拂之，其印自落，殊不沾污。

──北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》卷十八《技藝》

【解讀】《夢(mèng)溪筆談》是北宋沈括所著的筆記體著作,大約成書(shū)于1086年～1093年,收錄了沈括一生的所見(jiàn)所聞和見(jiàn)解，是我國(guó)古代重要的科技著作。

這條資料記載了北宋時(shí)期平民畢昇制造活字印刷以及活字印刷的過(guò)程，是最早的也是較全面介紹活字印刷術(shù)這一當(dāng)時(shí)先進(jìn)的技藝資料。

（1）唐代時(shí)，雕版印刷書(shū)籍的技術(shù)還沒(méi)有盛行；（2）北宋慶歷年間，我國(guó)已制造了活字印刷術(shù)，比歐洲早400多年；（3）當(dāng)時(shí)活字印刷的經(jīng)過(guò)，它有別于唐代盛行的雕版印刷，大大提高了當(dāng)時(shí)的印刷速度；（4）使用的木活字，與現(xiàn)今使用的鉛活字有別。

印刷術(shù)是我國(guó)古代重大制造之一，也是對(duì)世界的貢獻(xiàn)。畢昇制造的活字印刷是印刷術(shù)上的重要革新，它早于歐洲400多年，沈括的這一記載為我們了解畢昇活字印刷供應(yīng)了貴重資料。

【注釋】①錢(qián)唇：銅錢(qián)的邊緣。②冒：掩蓋。③鐵范：這里指鐵框。④煬（音ｙáｎｇ）：烘。⑤镕：通“熔”熔化。⑥砥（音ｄǐ）：磨刀石。⑦具：具備、預(yù)備就緒。⑧旋：馬上。⑨燔土：指用火燒過(guò)的膠泥活字。⑩訖(音ｑì)：完畢。

3．關(guān)于火藥成分

〔材料〕凡火藥以消石①、硫黃為主，草木灰為輔。消性至陰，硫性至陽(yáng)，陰陽(yáng)兩神物相遇于無(wú)隙可容之中。其出也，人物膺②之，魂散驚而魄齏粉③。凡消性主直，直擊者消九而硫一；硫性主橫，爆擊者消七而硫三。其佐使之灰，則青楊、古杉、樺根、箬葉、蜀葵、毛竹根、茄秸之類，燒使存性，而其中箬葉為最燥也。

──《天工開(kāi)物》第十五卷《佳兵》

【解讀】宋應(yīng)星的《天工開(kāi)物》國(guó)外爭(zhēng)辯者認(rèn)為是“中國(guó)17世紀(jì)的工藝百科全書(shū)”，其中記載了不少在當(dāng)時(shí)居于世界前列的工藝措施和科學(xué)創(chuàng)見(jiàn)。

火藥早在唐以前就被制造，唐末被廣泛使用在軍事上。這條資料介紹的是黑火藥的主要成分?；鹚幊煞忠韵跏土螯S為主，草木灰是掛念劑。硝石陰性最強(qiáng)，硫黃陽(yáng)性最強(qiáng)，陰陽(yáng)兩種物質(zhì)在密閉的地方相遇，爆炸起來(lái)，不論人或物都要魂飛魄散，粉身碎骨。硝石縱向的爆炸力大，所以用于射擊的火藥成分是硝九硫一，硫黃卻是橫向的爆炸力大，所以用于爆炸的火藥成分就要硝七硫三。作為掛念劑的炭粉，可以用青楊、枯杉、樺樹(shù)根、箬竹葉、蜀葵、毛竹根、茄稈之類，燒制成炭。其中以箬竹葉炭灰最為燥烈。

【注釋】①消石：礦物名，即硝石。②膺（音ｙīｎｇ）：承受。③齏（音ｊī）：切，引申為碎，齏粉，比方粉身碎骨。

《九章算術(shù)》和珠算

1．《九章算術(shù)》關(guān)于割圓術(shù)的記載

〔材料〕以六觚①之一面乘一弧半徑，三之，得十二觚之冪。若又割之，次以十二觚之一乘一弧之半徑，六之，則得二十四觚之冪。割之彌細(xì)，所失彌少。割之又割，以至于不行割，則與圓周合體而無(wú)所失矣②。觚面之外，猶有余徑③。以面乘余徑，則冪出弧表。若夫觚之細(xì)者，與圓合體，則表無(wú)余徑。

──《九章算術(shù)》

【解讀】《九章算術(shù)》是我國(guó)現(xiàn)存的一部最古老的數(shù)學(xué)書(shū)，集中先秦到西漢數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)之大成，含有近百條普遍性的抽象公式、解法及246個(gè)例題，作者不詳。魏晉時(shí)劉徵為其注解“析理以辭，解體用圖”，不但給出明確的概念，導(dǎo)出正確的理論，而且還有很多制造制造。

這條資料是劉徵對(duì)割圓術(shù)的注解，是中國(guó)古代割圓術(shù)最早最為詳盡的描述。劉徵經(jīng)過(guò)推導(dǎo)認(rèn)為：圓內(nèi)接正6邊形的一邊乘圓半徑，以3乘之，便得到正12邊形之冪。假如再分割它，接著以正12邊形的一邊乘圓半徑，又以6乘之，便得到正24邊形之冪，分割得越細(xì)，正多邊形與圓的差別就越小。分割了又分割，始終分到不行再分割的境地，則正多邊形就與圓周完全合體而沒(méi)有什么差別了。一般狀況下正多邊形每邊之外，還有余徑。以邊長(zhǎng)乘余徑，則其冪超出了圓弧的表面。至于其邊格外微小的多邊形，由于與圓合體，那么每邊之外就沒(méi)有余徑。

（1）魏晉時(shí)期布衣劉徵首創(chuàng)割圓術(shù)，為計(jì)算圓周率建立了嚴(yán)密的理論和完善的算法。（2）劉徵這種以“直”代“曲”，通過(guò)“無(wú)限靠近”，使“近似”轉(zhuǎn)化為“精確”的極限思維，含有近代微積分思想萌芽。（3）后世的中國(guó)數(shù)學(xué)家結(jié)合當(dāng)時(shí)社會(huì)實(shí)際需要，引入新的數(shù)學(xué)概念和數(shù)學(xué)方法，超出了《九章算術(shù)》的范圍，為后世中國(guó)數(shù)學(xué)的進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)。

【注釋】①觚（音ｈú）：多棱角的器物。②設(shè)第一次分割將圓內(nèi)接正6邊形割裂成12邊形，其面積為S，第n次分割將圓內(nèi)接正6．2n-1邊形分割成正6．2n邊形，其面積為Sn，此即表示極限過(guò)程。③余徑：即圓內(nèi)接正多邊形邊心距與圓半徑之差。

2．中國(guó)古代的記數(shù)法

〔材料〕凡算之法，先識(shí)其位，一縱十橫，百立千僵，千十相望，萬(wàn)百相當(dāng)?！环e五不只。

──《孫子算經(jīng)》卷上

【解讀】《孫子算經(jīng)》原名《孫子算術(shù)》，相傳作者是春秋末年軍事家孫武，是中國(guó)算經(jīng)十書(shū)中較早的一本普及讀物。

數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，十進(jìn)位值制記數(shù)法在數(shù)學(xué)進(jìn)展過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用，這條資料介紹，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先必需懂得數(shù)字的位和結(jié)構(gòu)。個(gè)位以縱畫(huà)表示，十位以橫畫(huà)表示，百位是縱的，而千位則是橫的，所以，千位和十位看起來(lái)是相同的，萬(wàn)位和百位也是這樣……到了6這個(gè)數(shù)字，數(shù)字就不再單靠縱畫(huà)的堆砌來(lái)組成了，而數(shù)字5則不是由單畫(huà)組成的。

（1）春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，中國(guó)已毀滅算籌記數(shù)法，這種記數(shù)法完全具有現(xiàn)代通行的十進(jìn)位值制的功能，今日國(guó)際通用的記數(shù)法就是這種算籌記數(shù)法的連續(xù)。（2）中國(guó)古代人民已建立位值制概念，馬克思說(shuō)“這是人類最奇怪的制造之一”。中國(guó)也是世界上最早使用十進(jìn)位值制記數(shù)法的國(guó)家。

《石氏星表》和渾儀

1．魯僖公親自參與天文觀測(cè)

〔材料〕僖公五年，春，王正月辛亥朔，日南至。公既視朔，遂登觀臺(tái)以望而書(shū)，禮也。凡分至啟閉，必書(shū)云物，為備故也。

──左丘明《左傳·僖公五年》

【解讀】《左傳》是記載春秋（前770～前476年）歷史的史學(xué)名著，屬于編年體史書(shū)，和《公羊傳》《谷梁傳》一樣，是解釋《春秋》的三傳之一。

這段資料記載的是公元前654年春至日魯僖公親自參與天文觀測(cè)的事，這是中國(guó)古代現(xiàn)存文字中記載和觀測(cè)二至有關(guān)系的最早的一條資料，因此值得引用在這里。這段資料記述了魯僖公五年春季的正月，辛亥日，太陽(yáng)到達(dá)最南點(diǎn)，魯僖公親自到太廟報(bào)告朔日之后，便登上觀看臺(tái)去觀看日影，而天文官員們則依據(jù)慣例作下記錄，在春秋時(shí)的魯國(guó)凡是春分、秋分、冬至、立夏、立春、立秋等氣節(jié)。史官都必需記錄下云霧的顏色和樣子，以便對(duì)即將到來(lái)的變故作出猜想和預(yù)備。

中國(guó)古代統(tǒng)治者格外重視天文觀測(cè)，把天文和國(guó)家社稷聯(lián)系起來(lái)。甚至在重要日子，比如夏至、冬至還要親自參與觀測(cè)并進(jìn)行重要儀式，這就不難理解，中國(guó)古代天文學(xué)之所以發(fā)達(dá)的緣由。

2．中國(guó)關(guān)于古代赤道坐標(biāo)的記述

〔材料〕黃道進(jìn)退之?dāng)?shù)也，檔以銅儀日月度之，則可知也。以儀一歲乃竟，而中間又有陰雨，難卒成也，是以作小渾，盡赤道、黃道，乃名調(diào)賦三百六十五度四分之一，從冬至所在始起?！”睒O及衡各針之為軸，取薄篾，穿其兩端，令兩穿中間與渾半等，……令篾半之際從冬至起，一度一移之，視篾之半際多少黃赤道幾也。其所多少，則進(jìn)退之?dāng)?shù)也。從北極數(shù)之，則去極之度也。各分赤道、黃道為二十四氣，一氣相去十五度十六分之七。每一氣者，黃道進(jìn)退一度焉。所以然者，黃道直時(shí)，去南北極近，其處地小，而橫形與赤道且等，故以篾度之，于赤道多也。

──《后漢書(shū)》志第三律歷下

【解讀】《后漢書(shū)》是中國(guó)東漢斷代史，為紀(jì)傳體體裁。共一百二十卷,包括紀(jì)十卷、傳八十卷、志三十。其中，傳為南朝宋范曄撰，志為晉司馬彪撰。

本條資料記述的是用赤道坐標(biāo)表示天體沿黃道運(yùn)動(dòng)的主要方法，這種方法在中國(guó)始終使用了1500年，直到元、明時(shí)才廢止。從資料可以看到：黃道度數(shù)削減或增加的差數(shù)，本應(yīng)使用青銅渾儀終年觀看日月的運(yùn)行來(lái)測(cè)量，可是由于有時(shí)天陰下雨無(wú)法觀看，難于獲得全年的記錄。因此，人們制成小型渾儀，從各至點(diǎn)起將赤道和黃道都分刻成36514度，接著，將一根可彎曲的竹片，兩端固定在兩極，正好構(gòu)成一個(gè)半圓弧……于是從冬至點(diǎn)起，轉(zhuǎn)動(dòng)竹片，記錄下黃道上度數(shù)的增減和赤道上度數(shù)增減的關(guān)系，這些就是進(jìn)或退的數(shù)值。不僅如此，計(jì)算半圓弧形竹片上的度數(shù)，就可以得出任何一點(diǎn)的北極距，赤道和黃道均分為二十四氣（十四天為一氣），每氣長(zhǎng)15716度，與赤道相比，黃道每氣進(jìn)退1度，由于季節(jié)的不同，黃道有時(shí)近北極，有時(shí)近南極，可見(jiàn)，黃道的位置和赤道是成傾角的，因而它們的度數(shù)各不相同。

中國(guó)古代至少在漢以前已經(jīng)建立了一套完整的赤道天文坐標(biāo)體系，這在世界上是最早的，其明顯優(yōu)于世界其他國(guó)家產(chǎn)時(shí)通用的黃道天文坐標(biāo)。就是現(xiàn)代天文學(xué)家也借鑒中國(guó)古代天文坐標(biāo)，用赤道坐標(biāo)取代了黃道坐標(biāo)。

3．關(guān)于渾儀

〔材料〕楊子云好天文，問(wèn)之于黃門(mén)作渾天老工。曰:我少能作其,但隨尺寸法度，殊不曉達(dá)其意。然稍稍益愈，到今七十，乃甫適知，已又老且死矣。今我兒子愛(ài)學(xué)作之，亦當(dāng)復(fù)年如我乃曉知，已又且復(fù)死焉，其言可悲可笑也。

──《全上古三代秦漢三國(guó)六朝·全后漢文》卷十五

【解讀】渾儀是古代中國(guó)觀測(cè)天體坐標(biāo)的工具，它最突出的優(yōu)點(diǎn)在于赤道式裝置，這對(duì)觀測(cè)星辰的周日運(yùn)動(dòng)最便利。在望遠(yuǎn)鏡制造以前，渾儀是世界上最先進(jìn)的天文觀測(cè)工具。

這條資料記述了漢朝時(shí)一位做渾儀老工匠的感慨，這位老工匠說(shuō)：我年輕時(shí)會(huì)制作這種渾儀，但只知道依據(jù)尺寸去分度，并不明白其中的道理，后來(lái)愈懂愈多。我現(xiàn)在已經(jīng)七十歲了，才開(kāi)頭懂得關(guān)于它的一切，可是我不久就要死了，我有一個(gè)兒子，也寵愛(ài)學(xué)著制作這些儀器；他也得重復(fù)我多年的閱歷，我想，有一天他也會(huì)懂得其中的道理的，不過(guò)，到了那時(shí)，他也同樣將是快要死的人了。他的話是多么凄慘，又多么可笑啊！

《授時(shí)歷》和四大農(nóng)書(shū)

1．關(guān)于良種選擇

〔材料一〕（1）種傷濕郁熱則生蟲(chóng)

取麥種，候熟可獲，擇穗大強(qiáng)者，斬束立場(chǎng)中之高燥處，曝使極燥①無(wú)令有白魚(yú)②，有輒揚(yáng)治之。取乾艾雜藏之，麥一石，艾③一把；藏以瓦器竹器。順時(shí)種之，則收常倍。

取禾種，擇高大者，斬一節(jié)下，把懸高燥處，苗則不?、堋?/p>

欲知?dú)q所宜，以布囊盛粟等諸物種，平量之，埋陰地。冬至后五十日，發(fā)取量之。息最多者，歲所宜也。

──《汜勝之書(shū)》上卷《收種》

〔材料二〕（2）凡五谷種子，抑郁⑤則不生；生者亦尋死。

種雜者，禾則早晚不均，舂復(fù)減而難熟，糶賣以雜糅見(jiàn)疵⑥，炊餐失生熟之節(jié)：所以特宜存意，不行徒然。

粟、黍、粱、秫，常歲歲別收：選好穗純色者，劁⑦刈高懸之。至春，治取，別種，以擬明年種子。量家田所須種子多少而種之。

其別種種子，常須加鋤。鋤多則無(wú)秕也。先治而別埋⑧，先治，場(chǎng)凈不雜；窖埋，又勝器盛，還以所治穰草蔽窖。不爾，必有為雜之患。

將種前二十許日，開(kāi)出水淘，浮秕去則無(wú)莠。即曬令燥，種之。

──《齊民要術(shù)》卷一《收種》

【解讀】西漢的《汜勝之書(shū)》與北魏賈思勰編寫(xiě)的《齊民要術(shù)》都是我國(guó)古代重要的農(nóng)書(shū)，不僅對(duì)當(dāng)時(shí)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)有重要作用，就是今日也有很多值得我們借鑒的地方。

這兩條資料都記述了“收種”，《汜勝之書(shū)》較早，它主要介紹了要怎么選良種，介紹的是穗選法。而《齊民要術(shù)》已超越了單純的“收種”，進(jìn)入良種保存和繁育的階段，強(qiáng)調(diào)種子必需保存，即選擇成熟且健壯的，先曬干，而后放在干燥的地方保存，來(lái)年出苗率高，單收、單打、單種，嚴(yán)防混雜，年年如此選育就有可能培育新的優(yōu)良品種。

我們的祖先格外重視農(nóng)業(yè)科技，很早就有關(guān)于農(nóng)業(yè)科技的專著，所接受的選種方法：混和選擇法，也是現(xiàn)代常用的選種方法。這是中國(guó)古代之所以成為農(nóng)業(yè)大國(guó)的緣由。

【注釋】①斬束立場(chǎng)中之高燥處，曝使極燥：割下大穗扎成一束，掛在曬場(chǎng)較高的一方，曬干（以免與其他谷物混雜）。②白魚(yú)：一種小蟲(chóng)。③艾：一種植物，可防蟲(chóng)。④不?。簛?lái)年苗長(zhǎng)勢(shì)好。⑤郁（音ｙì）：指受潮或回潮發(fā)熱。⑥以雜糅見(jiàn)疵：糅（音ｒóｕ）：攙和，混雜。見(jiàn)疵（音ｃī）：被嫌惡。疵，毛病。⑦劁：割。⑧先治而別埋：先治，最先脫粒。別埋，分別窖埋。

2．關(guān)于梨的嫁接

〔材料〕種者，梨熟時(shí)，全埋之。經(jīng)年，至春地釋，分栽之，多著熟糞及水。至冬葉落。附地刈殺之，以炭火燒頭。二年即結(jié)子。（若生及種而不栽者，則著子遲。每梨有十許子。唯二子生梨，余皆生杜。）

插者彌疾。插法：用棠、杜。（棠，梨大而細(xì)理；杜次之；桑，梨大惡；棗、石榴上插得者，為上梨，雖治十，收得一二也。）杜如臂以上，皆任插。（當(dāng)先種杜，經(jīng)年