明清时期的科学技术

关于明清时期的科学技术第一页，共三十六页，2022年，8月28日一、天文与历法

西方科技传入中国后，引起中西学术之争，焦点是天文学。这迫使中国学者重新研究中国传统天文学的实际水平，不得不改变“详于法而不著其理”（见王锡阐《晓庵遗书·杂著篇》）的传统体系。许多人努力钻研天文历法理论，从宇宙结构等方面认识天文现象，从方法上使传统天文学得到更新。

明代行用的《大统历》源于元郭守敬《授时历》，到明末已历二百六十多年。屡次有人提出修改历法的建议，崇祯二年（一六二九年）开设历局，由徐光启主持用西洋法编制新历。徐认为用西洋法当先翻译西洋著作，先后推荐传教士龙华民、邓玉函、汤若望、罗雅谷等人入局译书。到崇祯六年徐光启去世前，据译书编成新法《历书》共一百零四卷。继任的李天经又编成三十二卷，合称为《崇祯历书》。内分基本五目，节次六目，合十一部。徐光启原意是要“镕西算以入大统之型模”（参见梅文鼎《历学疑问》），实际上是一部西洋历法。

第二页，共三十六页，2022年，8月28日

《崇祯历书》的编订是官府组织的一次翻译、整理西洋天文历算学著作的活动，对西洋历算的介绍与传播有重要意义。《崇祯历书》与旧历不同处，汤若望总结为四十二条，要点有三：一是天体结构理论不同。《崇祯历书》使用的是第谷的本轮、次轮说，认为日月恒星所在的本轮心沿本天（又称均轮）绕地运转，五星所在的次轮心沿太阳所在的本轮运转（绕日运转），诸曜不同天运行，日、地不同心。由此引出历法中的日月高卑差、不同心差等参数。二是计算方法不同。西法用平三角、弧三角、椭圆法等计算，似中法只用勾股、圆法。三是观测仪器不同。新法使用象限仪、百游仪、望远镜等仪器，提高了观测的不精度，加深了对天体结构的认识。如西法定恒星大小为六等；以银河为小星攒聚而成，不是云气..，都与望远镜的使用有关。以上三点都使西法的精度高于中法。还有一些虽与中法不同，但与精度无大关系的，如西法用黄道度数，分周天为三百六十度，一日为九十六刻等，均与中法不同。此后中国学者加王锡阐、梅文鼎，都通过《崇祯历书》学习西法历算。清朝建立后，改名为《时宪历》，行用了二百余年。

第三页，共三十六页，2022年，8月28日王锡阐（一六二八--一六八二年），字寅旭，号晓庵，吴江（今属江苏省）人。明亡后闭门不出，苦攻天文星历之学。主要著作有《历法》六卷，《历表》三卷，《大统历法启蒙》五卷，《杂著》一卷，合编为《晓庵遗书》。

王锡阐正统思想极强，反映到学术上是对西法不能给以实事求是的评价。他认为西法长处有五，当辨者（缺陷）有十，而长处是从中法窃取的，缺陷则导致了它测算的不精确性。但他与一般坚持排教护法的士大夫如杨光先、魏文奎辈不同，他把对西法的攻诘建立在对中、西法认真研究、理解的基础上，所以论西法缺点，常能中其肯棨。其次，他虽在总体上蔑视西法，却不忘西法长处，特别在涉及具体问题时，常表现出对西法的推崇。他的贡献除了阐明中西法的异同、渊源外，还在于他穷三十年精力，自制一部历法，世称“晓庵新法”。长处是既“以中法为型范”，又吸取了西法优点。徐光启曾有此心而无此力，王锡阐把它变成了现实。他的历书利用西学理论对中历的传统方法作了恰当解释，使中法道理大明于世，为清代学者研究古学，开辟了新路。在技术方面，如把日月分为三百六十度，以度分确定日月食复方位；为选择合适参数，“变周改应，增损经纬迟疾诸率”（《杂著·推步交朔序》），耗费了三十年精力。在他去世的前一年，曾以大统旧法、西法及自制法对测当年八月朔日食，结果与旧法相差悬殊，与西法所差甚微。第四页，共三十六页，2022年，8月28日二、数学明代商品经济发展，宋元间广泛使用的珠算法进一步普及，以解决应用题为特征的商业数学发展起来。西方数学传入后，在士大夫中引起了强烈反响。为了正确认识中西算学的异同，加速西算与中算的融合，清初梅文鼎与梅瑴■成祖孙二人做出了重要贡献。

明代《九章》系统的数学著作首推吴敬《九章算法比类大全》，书成于景泰元年（一四五○年）。它的格式除了开篇增加“乘除开方起例”，介绍有关算和数的基本知识外，完全象《九章》那样，按方田、粟米等九项分作九卷，每卷也由若干应用题组成，全书共有一三二九题（包括书首“起例”中的一九四题），比《九章》的二四六题增加了四点四倍多。其中一部分是从古算书中抄录来的，新增题目中如“就物抽分”、“合伙经营”等，多属于商业内容。

程大位著《算法统宗》，成书于万历二十年（一五九二年）。分十七卷，收录应用题五九五个。体例与《九章算法比类大全》相同，仍是属于旧算学系统的著作。它的特点是运算全部采用珠算法，包括开平方、立方。又加法用“上法诀”，减法用“退法诀”（如“一上一”，“一下五除四”；“一退一”，“一退十还九”等）；除法将法（除数）列在算盘右边，实（被除数）列在左边。珠算结构和算法的完善，反映了明代商业数学的水平，并传播于日本、朝鲜，南传东南亚各国。

第五页，共三十六页，2022年，8月28日梅文鼎（一六三三--一七二一年），字定九，宣州陵阳人。幼习儒业，二十七岁始学历算。此后辛勤研究，孜孜不倦，数十年如一日，写下大量的数学著作，名声渐盛。康熙皇帝南巡途中召见，谈论三日，亲书“积学参微”四字为赠。

梅文鼎始习历算时，距利玛窦来华已八十年左右。当时翻译的西洋历算书很多，如李之藻译《同文算指》、徐光启译的《几何原本》等。一些学者认为高出中算很多，另一些人又认为西学那些东西中国古已有之。梅文鼎通过自己的研究，对这一争议作出了回答。

梅文鼎著作约九十余种（阮元《畴人传》载八十八种，另有《天步真原订注》等四种），对算学的贡献表现在两个方面：一是深入研究、整理了古代算学遗产，使古算义理更加昌明，频于失传者也重现于世。如他的《方程论》、《勾股举隅》等就是这类著作。二是将西算中国化，更容易为中国士大夫接受，为中西算学的融合作了有益工作。如改西洋笔算的横行式为直行式，改直行式的西洋纳白尔算筹为横式（见《勿庵筹算》）等。在他的《平三角举要》、《几何通解》中，还用传统的勾股法证明《几何原本》中的习题。钱大昕说，梅文鼎“国朝算学第一”，在中国古代算学史中，梅文鼎的贡献是巨大的。

第六页，共三十六页，2022年，8月28日由于梅文鼎在算学方面的成就，康熙四十六年（一七○七年）特准他的孙子梅■成入内廷读书。梅■成字玉汝，号循斋，又号柳下居士。入内廷后钦赐监生、举人，充蒙养斋汇编官，与陈厚耀、何国宗等人编纂《数理精蕴》、《历象考成》等书。另著有《增删算法统宗》、《操缦巵言》、《赤水遗珍》。

《数理精蕴》是据法国传教士张诚、白晋的遗稿修改而成，不仅是一部全面介绍西算的读物，也是一部全面总结清初中国算学知识的著作。书分上下两编。上编五卷，卷一为《数理本原》、《河图》、《洛书》、《周髀经解》，卷二至四为《几何原本》，但与欧几里德《几何原本》体例差异较大。与卷五的《算术原本》相对照可知，作者不是为了介绍欧氏原著，而是要把当时具有的几何知识加以分类著录。下编四十卷，其中《首部》二卷，介绍算学基本方法，如命位、加、减、因乘、归除、通分、约分等。虽然主要是西洋方法，却不照搬西算。如用中国数字，不用阿拉伯数字；约分用辗转相减法等。卷三至三十，分为《线部》、《面部》、《体部》，此外还有“垛堆”问题计算法。卷三十一至四十为末部，讨论“借根方”，即代数的有关问题。下编之后附“八线”等表，共四种，分为八卷。全书共五十三卷。书中没有介绍珠算，对西方的算筹第七页，共三十六页，2022年，8月28日和比例尺却有详细介绍。这是我国第一部纯由数学图形和方法分类的数学著作，标志着传统的《九章算术》体系已全部更新了。第八页，共三十六页，2022年，8月28日三、地理测绘天文学和数学的发展，推动了地理测绘的进步。地理测绘也反转来促进了天文测量和数学应用的发展。

康熙帝在签订中俄尼布楚条约后，深感原有地图不准确的危害，决意进行全国性的地理测量。经过近二十年的准备，从康熙四十六年（一七○七年）开始，前后经历十年，将关内的十五省与关外满、蒙地区测绘完毕，在法国教士杜德美的主持下，将测量结果绘成《皇舆全图》，于康熙五十七年进呈。这时天山战乱未平，西部测量仅到哈密。乾隆二十年（一七五五年）和二十四年，又两次派遣明安图、何国宗等到天山补测。二十六年将补测结果编绘成《西域图志》。法国教士蒋友人根据《皇舆全图》、《西域图志》，并参考俄、蒙文献，汇编成《皇舆全览图》，比例尺约为一比一百四十万，图幅比《皇舆全图》大一倍。包括的地区北到北冰洋，南到印度洋，西到波罗的海、地中海、红海，相当于一幅亚洲全图。康、乾时的两次地理测量是兼用天文测量和大地三角测量两种方法进行的。天文测量是在待测地区选择适当数目的观测点，分别测出它们的经纬度数值作为基准点。康熙时的测量在直隶、第九页，共三十六页，2022年，8月28日山东等二十个省、地区选定的基准点共六百四十个。三角测量是把待测区划分成一个三角网，选定其中某一个三角形的一条边为基线，准确量出它的长度；再从两端分别测出某一待测目标的方位角，就能用三角法算出基线两端到待测点的距离。以任一求得的距离为基线，计算到另一待测点的距离，依次计算下去，就能得到三角网中任意一点的座标。再用测出的基准点的经纬度数值修正计算误差，得出较准确的测量结果。由于当时经纬度测量（特别是经度测量）的精确度差，所绘地图的绝对精度不如相对精度大。但由于使用了科学的测量法，仍然是当时世界上最精确的地图。直到一九三四年上海申报馆出版《中华民国新地图》之前，一直是我国印制各种地图的蓝本。通过这些测量，规定了统一的尺度，以地球经线一度的长度为二百里，每里为一百八十丈，由此定出营造尺长度。这与十八世纪末法国由赤道长度定出米制单位具有同样的科学性；又测出纬度愈高，每度经线的直线距离愈长，从而证实了牛顿地球扁圆说的正确性；测量所得数据，还可作为对地形变化进行比较研究的依据，时代愈久，愈显示出重大意义。第十页，共三十六页，2022年，8月28日李时珍（1518－1593），明代医学家和药学家。字东壁，号濒湖，蕲州（今湖北蕲春）人。世代行医。30岁左右被推荐到京城的太医院任职。他研究药学，重视临床实践。长期上山采药，深入民间，走遍大江南北，收集大量民间单方，同时参考历代医药及有关书籍800多种，对药物进行鉴别考证，系统地整理了我国16世纪以前丰富的医药学遗产，经27年（1578年）著成《本草纲目》。李时珍四、李时珍和《本草纲目》第十一页，共三十六页，2022年，8月28日李时珍采药图第十二页，共三十六页，2022年，8月28日李时珍墓第十三页，共三十六页，2022年，8月28日《本草纲目》作者：李时珍成书时间：明朝内容：共收载药物1892种，新补入药物374种，附有药方11096首。全面总结了16世纪以前中国的医药学。地位：是我国古代部头最大、内容最丰富的药物学巨著，成为世界医药学的重要文献。《本草纲目》书影第十四页，共三十六页，2022年，8月28日

宋应星

字长庚。江西奉新人。明万历十五年(1587年)生；约清康熙五年(1666年)去世。著作涉及手工业技术、农学、物理学、化学、生物学、哲学、经济学、文学。

五、宋应星与《天工开物》第十五页，共三十六页，2022年，8月28日

《天工开物》是明末科学家宋应星编著的，是一部总结中国古代尤其是明朝农业、手工业生产技术的著作，反映了明朝时期具有世界先进水平的许多生产技术和经验，对研究明代的科学技术和社会生产具有很高的价值。这部书现在已被译成多国文字，国外称它为“中国17世纪的工艺百科全书”。《天工开物》书影《天工开物》插画第十六页，共三十六页，2022年，8月28日《天工开物》插图第十七页，共三十六页，2022年，8月28日

六、瘟病学说与人痘接种术

《明史·五行志》记载，一四○八至一六四四年间，各地发生的大瘟疫达二十六次之多。入境外国人士的增加，使中土从未有过的传染病也开始流行。中医的内科理论原是建立在《伤寒论》之上。瘟疫等传染病的流行，促使瘟病学说得到发展。

在隋代巢元方《诸病源候论》里已记载瘟病的传染性特征，宋元时引起较多人注意，开始与伤寒病区分开来。但瘟病学说的真正奠基人是明初丹溪学派的医家王履（字安道，一三三二--一三九一）。他首先从论症、治法两方面对伤寒与瘟病加以区别。明清之际吴有性（字又可）摆脱了“六气说”束缚，提出“戾气说”。认为瘟病是戾气所致，由口鼻传入，与伤寒病因根本不同。著《瘟疫论》，进而指出戾气有不同类型，各能产生不同疫病。经过清代名医叶桂、薛雪、吴瑭、王士雄等人的努力，瘟病学说逐渐建立起体系。

叶桂（一六六七--一七四六年）字天士，在《温热论》中总结了温病发病、传病的规律，依据感染程度不同分作卫、气、营、血四个阶段，按段施治。薛雪（一六八一--一七七○）撰《湿热条辨》、吴瑭（约一七五八--一八三六）撰《瘟病条辨》、王士雄（一八○八--一八六六年）撰《瘟热经纬》等，对瘟病的病源、证候及治法都有所发挥，使瘟病在理、法、方、药等方面都成了独立于《伤寒论》之外的专门学科。

第十八页，共三十六页，2022年，8月28日天花（即痘疹）也是一种瘟病，最早的记载见诸公元四世纪成书的《肘后备急方》，据传是东汉光武帝建武年间在南阳击虏所得，故称为虏疮。唐人孙思邈《千金方》中已有治疗药方，此后才逐渐掌握了接种人痘的预防方法。清人武荣纶撰《牛痘新书》中载：“唐开元间，江南赵氏始传鼻苗种痘之法”，此后逐渐完善，约有三种：较早的是用棉花蘸取痘疮的疮浆，塞入接种儿童的鼻孔。此法很危险，文献中多有“种痘而亡”的记载。后又有用痘痂接种的旱痘法和水痘法：前者是将干痘痂研成粉，吹入接种儿的鼻孔；后者将痘痂粉调水，用棉花蘸取后塞入被接种儿童的鼻孔中，此后改进为使用经过多次接种后的痘痂接种，称熟苗接种，较为安全了。

接种人痘预防天花是人工免疫法的先驱，是我国医学的一大贡献。清初传入日本；康熙间俄国人来中国学痘医；十八世纪初已传入欧洲。直到一七九六年英人真纳发明牛痘接种法以前，一直是最有效地预防天花病的方法。第十九页，共三十六页，2022年，8月28日

七、藏医与蒙医

藏医早自吐蕃王朝时即已形成。明代的帕竹王朝，藏医形成南北两大学派。北方学派由强巴·南杰桑（一三九四--一四七五）创建，特点是善用温热药物，制方所用药味较多，长于灸法、放血及对风湿性疾病的治疗。南方学派的创始人是索卡·年姆尼多吉（一四三九--一四七五），学术特点是善用清解药物制剂药味少，长于应用地方草药治疗温热疾病。南北两学派又各自形成支派。

清代拉萨、日喀则等地建立了藏医学校，以吐蕃时代的藏医著作《四部医典》为教材。还经常延聘名医到布达拉宫讲学。医学流派最著名的是由南方学派发展来的直贡学派和西康学派。前者是十七世纪中期由直贡·曲扎在墨竹工卡地区的直贡寺创立；后者是十八世纪时司徒·曲吉琼奈创立于昌都德格地区。西康学派受汉医的影响较大。

第二十页，共三十六页，2022年，8月28日以正骨、饮食疗法为特色的蒙医体系是元代以来逐步形成的。十四世纪初，印度经典《金光典》译为蒙文，其中的医学理论传入蒙古。此后又受藏医、汉医、阿拉伯医的影响，有了长足发展，逐渐形成三个派别：一是传统蒙医学派，以擅长骨科和饮食疗法为特征；二是藏医学派，奉《四部医典》为经典，具有较高的医学理论水平。三是近代蒙医学派，形成于十七世纪末叶，主张蒙医与藏医相结合。既注重传统疗法，又重《四部医典》。各派都著书立说，出现了一些著名的医家。第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日八、建筑建筑--宋代李诫著《营造法式》，是我国古代建筑学的重要专著。清工部编制《工部工程做法则例》是又一部建筑学专书。本书于雍正十二年（一七三四年）由清工部刊印行世。全书共七十卷，前二十七卷是二十七种不同规格的殿堂廊屋的“大木作”（梁、柱、檩、椽、斗拱等主体木构件的制作）例，将各种“大木”构件的尺寸一一注出；后二十四卷是工料估算法；其余各卷分别记述“小木作”（门窗、天花、勾栏、照壁等附属设施的木件作法）、“石作”、“砖作”、“瓦作”、“彩画作”..等。与宋《营造法式》相比，本书反映的建筑风格的变化主要是：斗拱攒数增加、尺寸权衡变小，表现出斗拱的装饰性增强，功能性降低；举架（屋面坡度）较峻，出檐（檐柱到撩檐檩间的水平距离）较少，柱有收分（每高一丈，柱径收七分），使建筑外形更加俊秀，不似宋代以前那样幽深朴拙；台基、须弥座、勾栏等的线脚较少，手法更加简练；材料截面的宽高比接近正方形，而宋式为三比二。总的看来，清式宫廷建筑的技术性提高，但由于追求装饰性，向着华艳方向发展，从材料力学的角度看，科学性反而有所降低。

第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日《则例》的缺点是书中记述的只是建筑构件的绝对尺寸，而不是各部尺寸比例，使用不便。其次，对各部件的装配位置、功能、加工步骤都无解释，读者利用有不少困难。但它仍然是了解清式建筑的重要著作。

第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日九、机械制造

机械制造--明代西方的某些器械东传，中国开始仿造。崇祯二年（一六二九年），明廷应徐光启请求，决定制造望远镜。据《明史·天文志》记载，系由两个镜片组成，用于天文观测和“望敌施炮”。自鸣钟由利玛窦带入中国。徐光启曾受命造自鸣钟，作为测天仪器，大约由于精度不够，当时的天文计时仍以日晷、漏壶为主。清代制钟技术才得到发展。

第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日明末西洋教士邓玉函与中国士人王徵共撰《奇器图说》三卷，是机械制造学的专著。卷一介绍有关重心、重力线、比重、浮力、压强等基本概念以及相关的定理、定律，还介绍了固体、液体（书中称干、湿二体）的某些性质。卷二把机械元件分作六类：天平、等子（不等臂称）、杠杆、滑车、圆轮和藤线（即螺旋），分别介绍了各自的使用原理和计算方法。其中说“器之能力最大者，其用时必多”，即省力的器械必然费时。在能量守恒定律正式确立之前，作为一个传教士能在机械中提出这样的表达式，是难能可贵的。卷三是实用器械图，包括起重十一图，引重四图，转重二图，取水九图，转磨十五图，解木四图，解石、转碓、书架、水日晷、代耕各一图，水铳（抽水唧筒）四图，总计五十四图，并附有说解。

《奇器图说》第一次使中国零散的力学器械纳入理论体系，提供了研究器械的科学方法，

在中国机械制造史中具有重要的意义。第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日利玛窦利玛窦是明末来华的天主教传教士。1601年，他到北京传教，同时向中国士大夫介绍西方的自然科学。他绘制的《坤舆万国全图》是中国历史上第一个世界地图，开扩了中国人的视野。他和著名科学家徐光启共同翻译了《几何原本》。他还把在中国传教期间的经历和见闻，写成了《利玛窦札记》。十、西方科学技术的传入第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日利玛窦在北京宣武区建的天主教堂第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日徐光启官至礼部尚书，他对自然科学有浓厚的兴趣，跟从利玛窦学习西方的天文、历法、数学等知识。两人还共同翻译了古希腊数学家欧几里德的《几何原本》。此外，徐光启还编著了一部农学巨著——《农政全书》。

利玛窦和徐光启第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日

1610年，利玛窦在北京病逝，终年59岁。利玛窦死后，明神宗破例批准将阜城门外二里沟的一块地赐作利玛窦的墓地。利玛窦的陵墓具有典型的西式风格，坐北朝南，四周有砖砌的花墙。墓前立一石碑，碑上刻着“耶稣会士利公之墓”八个大字。利玛窦墓第二十九页，共三十六页，2022年，8