中国古代科技思想与实践

中国古代在天文历法、地学、数学、农学、医学和人文科学的许多领域，都做出过独特的贡献。殷商时期的甲骨文中就有日月之食的记载。从秦代到清末的2100多年间，哈雷彗星出现27次，中国都有记录。汉代张衡发明了测定方位的地动仪和演示日月星辰的浑天仪。先秦的数学家提出了勾股定理。南北朝的祖冲之算出圆周率为3．1415926。中国的丝织、制瓷、冶金、造船技术很早就达到世界的先进水平。明代朱载堉首创十二平均律，后来被定为世界通行的标准音调。中国的医药学在世界上独树一帜。特别是中国的造纸术、火药、印刷术、指南针四大发明曾经改变了世界的面貌。直到15世纪以前，中国的科学技术在世界上保持了千年的领先地位。中国人的这些发明创造，体现了人与自然协调发展、科学精神与道德理想相结合的理性光辉。

江泽民《增进相互了解，加强友好合作——在美国哈佛大学的演讲》

（《中国青年报》1997年11月2日）第1课中国传统文化主流思想的演变（1-4）第2课中国古代科学技术第3课中国古代文学第4课中国古代书画和戏曲

第三单元古代中国的思想文化第二课

中国古代科学技术

北京二中李建红

第三单元古代中国的思想文化从骡子说起FrancisBacon

（1561—1626）

这三种东西已经改变了世界的面貌。第一种在文学上，第二种在战争上，第三种在航海上。由此又引起了无数的变化。这种变化如此之大，以致没有一个帝国、没有一个宗教教派、没有一个赫赫有名的人物，能比这三种发明在人类的事业中产生更大的力量和影响。——［英］弗兰西斯·培根

《新工具》一、古代科技的里程碑

——四大发明

造纸术活字印刷指南针火药简牍帛书造纸术问世前人类的书写材料

古埃及纸草：易断裂，难以保存希腊羊皮：昂贵巴比伦泥板：笨重印度桦树皮：不易保存中国：甲骨；青铜；竹木简；丝絮西汉时有个叫东方朔的人，想给汉武帝提安邦定国的建议，就用竹简写奏章，因为有满肚子的话要说，一下子就用了3000来根竹简。东方朔面对这3000根竹简发了愁，因为他手无缚鸡之力，无法拿动这么庞大的奏章，最后只好请了两位大力士抬进宫里去。据《史记·滑稽列传》说，汉武帝花了两个月的时间才看完那一大堆竹简。战国时有个思想家叫惠施，人称他博学多才、学富五车。原来，他旅行时也爱学习，随车装着爱看的书。其实这些书是一捆一捆的竹简和木牍，一共装了5辆车，“学富五车”的成语就是这么来的。不过，要用现代的眼光看，这5辆车竹简上的字数加起来，顶多也不过我们现在阅读的几本书的字数。甘肃放马滩出土1986年出土，碳十四测定大约制造于公元前179－141年，是西汉麻纸。

蔡伦字敬仲，桂阳人也。……伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。元兴元年奏上之，帝善其能，自是莫不从用焉，故天下咸称“蔡侯纸”。——《后汉书·蔡伦传》东汉蔡侯纸汉代造纸流程示意图古代造纸生产流程图

收集主要原料一．捣碎，蒸煮.二、自然变白三．发酵，制浆四．抄成纸张五．晒干一、古代科技的里程碑

——四大发明

1、造纸术*西汉前期已有纸*105年，东汉蔡伦制成“蔡侯纸”——书写材料的一次革命

（十世纪前后的欧洲）粗野和无知是社会上层阶级的共性，骑士通常是不识字的，连自己的名字都不会写……广大的农民和手工业者则全是文盲……但在11～14世纪，情况有所变化……欧洲纸厂的建立为科学、文化提供了物质基础。与之相适应，世俗学校纷纷出现，逐步演变成教授学生多学科知识的大学……这些都是在欧洲有了造纸业之后发生的…

——潘星吉《中国古代四大发明源流、外传及世界影响》在印刷术发明前，人们用手抄书，既费时耗力，又易出错。到隋唐，从印章和拓石中受启发，把字雕刻在木板上，使它成为反的凸字。然后刷上墨，铺上纸，一张一张地就印成了。印刷术

雕版印刷术——隋唐之际出现，宋代达到高峰。971年在成都刻印的《大藏经》，共1046部，5048卷，雕版达13万块，费时12年。唐咸通九年（868年）印制《金刚经》唐咸通九年（868年）印制《金刚经》现藏于大英博物馆宋版刻书

活字印刷-北宋毕升版印书籍，唐人尚未盛为之。自冯瀛王始印五经，后世典籍皆为版本。庆历中有布衣毕昇又为活版……——沈括《梦溪笔谈》泥活字版清代木活字铜活字转轮排字盘里的木活字

印刷术的发明以及商业发展的迫切需要，不仅改变了只有僧侣才能读书写字的状况，而且也改变了只有僧侣才能受较高级的教育的状况。

——恩格斯

如果没有从中国引进造纸术和印刷术，欧洲可能要长期地停留在手抄本的状况，书面文献不可能如此广泛流传。

——美国著名学者罗伯特一、古代科技的里程碑

——四大发明

2、印刷术*隋唐时期雕版印刷*北宋毕升发明活字印刷

火药的发明，与古人炼丹制药的长期实践有关。在炼制“仙丹”的过程中，炼丹家发现硫磺、木炭和硝石按一定比例混合在一起加热极易燃烧和爆炸，从而“无意”地发明了火药。炼丹炉鼎（明代）炼丹炉（仿汉品）炼丹引爆图火药用于军事突火枪和火箭

元代铜火铳

唐中期丹书《真元妙道要略》中已有火药配方。唐末用于军事，宋朝广泛使用。一、古代科技的里程碑

——四大发明

3、火药*唐中期炼丹家发明火药*唐末开始用于军事*宋朝广泛用于军事

司南由青铜地盘与磁勺组成。地盘内圆外方，中心圆面下凹；圆外盘面分层次铸有十天干、十二地支、四卦，标示24个方位。磁勺是用天然磁体磨成，置于地盘中心圆内，勺头为N，勺尾为S，静止时，因地磁作用，勺尾指向南方。罗盘针

指南针用于航海方家以磁石磨针锋，则能指南。然常微偏东，不全南也。——沈括《梦溪笔谈》

舟师识地理，夜则观星，昼则观日，晦阴观指南针。——北宋朱彧《萍洲可谈》

风雨晦冥时，惟凭针盘而行……毫厘不敢差误，盖一舟人命所系也。

——南宋吴自牧《梦梁录》一、古代科技的里程碑

——四大发明

4、指南针*战国“司南”*北宋罗盘针用于航海四大发明外传对世界的影响火药、罗盘针、印刷术－这是预兆资产阶级社会到来的三项伟大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，罗盘针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术却变成新教的工具，总的来说，变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。

——马克思《经济学手稿》四大发明外传对世界的影响。欧洲文艺复兴初期四种伟大发明的传入流播，对现代世界的形成，曾起重要的作用。造纸术和印刷术，替宗教改革开了先路，并使推广民众教育成为可能。火药的发明，消除了封建制度，创立了国民军制。指南针的发明导致发现美洲，因而使全世界，而不再是欧洲成为历史的舞台——卡特《中国印刷术的发明和它的西传》

“外国用火药制造子弹御敌，中国却用它做爆竹敬神；外国用罗盘针航海，中国却用它看风水；外国用鸦片医病，中国却拿来当饭吃。”

——鲁迅《电的利弊》

王者易姓受命，必慎始初，改正朔，易服色，推本天元，顺承厥意。

——《史记·历书》

中国古代天文学发达的原因——政府重视①皇帝认为天象直接联系着皇家命运②农业生产和日常生活的需要二、天文学成就1、天文学发达的原因*帝王认为天象关系皇家命运，历法准确与否直接关系一姓王朝是否顺应天意*农业生产和日常生活的需要

“日有蚀”

“月有蚀”

鲁庄公七年夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。——《左传》

鲁文公十四年（公元前613年）“秋七月，有星孛入于北斗”。——《春秋·文公十四年》

日出黄，有黑气大如钱，居日中央。——《汉书·五行志》二、天文学成就2、天文观测成就商代——日、月食记录春秋——流星雨、彗星的记录汉——太阳黑子记录张衡字平子（78-139）地动仪复原图

（王振铎模型）水运浑象仪

浑象仪，也叫“浑象”、“浑天仪”，表示天象运转的仪器，类似现代的“天球仪”。它用漏壶滴水发动齿轮，带动浑象绕轴旋转，并使浑象的转动与地球的周日运动相等，从而将天象准确而直观地表示出来。水运浑象仪示意图简仪郭守敬字若思(1231-1316)

郭守敬富有创造性地制造了简仪，简仪从复杂的环圈交错中解放了出来，简化了仪器的结构，比欧洲发明同类仪器要早300多年。现存简仪是明朝依照元代简仪原样制造的，原置北京观象台上，1935年迁至南京紫金山天文台。其设计与制造者是元郭守敬。简仪突破了浑仪环圈交错不便观测的缺点，将环组分别构架，装置简便，效用更广。在人类历史上有两个7月4日，要永远载入史册。一个是1776年7月4日美国的独立，另一个是1054年7月4日中国天文学家记录了金牛星座超新星的爆发。

——曾任欧洲物理学会主席韦斯科夫1054年北宋天文官在金牛星座发现一颗耀眼的新星，详细记录下来这一异常的天象。直到1731年，一位英国天文爱好者用望远镜发现金牛星座旁边有块雾斑，后来人们称之为“蟹状星云”。1837年法国盖尔发明照相技术后天文学家给“蟹状星云”拍照。1921年美国天文学家邓肯比较了相隔12年的两幅照片，发现“蟹状星云”的边缘在移动。科学家根据其扩张速度推算，星云是在900年前从一个中心点生成的。然而他们西方的文献中查不到相关记载，最后在中国古代天文记录中证实了他们推算的结果。现代科学研究证明：天上的恒星会灭亡，在灭亡前会发生剧烈的热核反应，放出巨大的光和热，并抛出大量尘埃，这时从前肉眼看不到的恒星就会骤然变亮。1054年北宋天文官观察到的正是一颗恒星发生爆炸，在天文学上称为“超新星”，“超新星”爆炸后留下一片残骸，就是现代天文学家发现的“蟹状星云”。具有确切生成年代的“蟹状星云”是当今科学家从事研究最理想的“空中实验室”。他们在那里已经取得了射电源、脉冲星、中子星等一系列重大的科研成果。二、天文学成就3、天文学著作和仪器*战国的《石氏星表》*东汉张衡发明水运浑象仪和地动仪*唐代僧一行测定子午线长度*元代郭守敬的简仪

元至元十八年（公元1281年），颁布《授时历》。

《授时历》推算出一回归年长度为365.2425日，这个数据与地球实际绕太阳一周的周期只相差26秒……

与现在通行的格里高利历相同。——樊树志《国史概要》

注：格里高利历是1582年罗马教皇格里高利十三世颁布的。二、天文学成就4、历法:郭守敬的《授时历》三、数学成就第一章“方田”：田亩面积计算；第二章“粟米”：谷物粮食的按比例折换；第三章“衰分”：比例分配问题；第四章“少广”：

第五章“商功”：土石工程、体积计算；第六章“均输”：合理摊派赋税；第七章“盈不足”：即双设法问题；第八章“方程”：一次方程组问题；第九章“勾股”：利用勾股定理求解。已知面积、体积、求其一边长和径长等；

《九章算术》是数学知识的光辉的集成。它支配着中国计算人员一千多年的实践……土地的丈量、仓谷的容积、堤坝和河渠的修建、税收、兑换率——这些似乎都是重要的实际问题。“为数学而数学”的场合极少。这并不意味着中国计算人员对真理不感兴趣，但他们感兴趣的不是希腊人所追求的那种抽象的、系统化的学院式真理。——［英］李约瑟《中国科学技术史》三、数学成就1、东汉的《九章算术》

数学体系的基本形成当时最先进的应用数学著作十进位值记数法

如果没有这种十进位制，就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界了。——［英］李约瑟《中国科学技术史》三、数学成就2、南北朝祖冲之与圆周率

圆周率：3.1415926＜π＜3.1415927（429年─500年）汉代的象牙算筹

1861三、数学成就3、计算工具的发展*算筹*算盘（珠算，明清普及）

中国古代四大农书*《氾胜之书》（西汉）*《齐民要术》（北魏，贾思勰）*《农书》（元朝，王祯）*《农政全书》（明朝，徐光启）贾思勰北魏（386～534）分为10卷，共92篇，11万字；书前有“自序”、“杂说”各一篇；其中正文约7万字，注释约4万字。卷一：耕田、收种、种谷各1篇；

卷二：谷类、豆、麦、麻、稻等13篇；

卷三：种葵（蔬菜）、蔓菁等12篇；

卷四：园篱、栽树各1篇，果树栽培12篇；

卷五：栽桑养蚕1篇，榆、白杨、竹以及染料作物10篇、伐木1篇；

卷六：畜、禽及养鱼6篇；

卷七：货殖、涂瓮各1篇、酿酒4篇；

卷八、九：酿造酱、醋，奶酪、储存22篇，煮胶、制墨各1篇；

卷十：非中国（北魏以外）物产者1篇。（种植）（谷物）（蔬菜）（园艺）（林业）（养殖）（加工）（附录）（南朝）四、农学成就1、南北朝贾思勰《齐民要术》*现存最早、最完整、最系统的农书*北方农业生产经验的总结耕锄不以水旱息功，必获丰年之收。湿耕泽锄，不如归去。元代

王祯《农书》

全书约13万余字。内容包括3个部分：*《农桑通诀》6集，作为农业总论，体现了作者的农学思想体系。*《百谷谱》11集，为作物栽培各论，分述粮食作物、蔬菜、水果等的栽种技术。*《农器图谱》20集，占全书80％的篇幅，几乎包括了传统的所有农具和主要设施，后代农书中所述农具大多以此书为范本。水磨辘轳《农书》中所绘载的水排王祯发明的转轮排字盘（《农书》插图）四、农学成就2、元代王祯《农书》*融合南北方的农业经验*重点在农业、手工业工具的改革和总结“中国近代科学先驱”徐光启，字子先（1562－1633）《农政全书》全书分为12目，包括农本3卷；田制2卷；农事6卷；水利9卷；农器4卷；树艺6卷；蚕桑4卷；蚕桑广类2卷；种植4卷；牧养1卷；制造1卷；荒政18卷。共60卷，50余万字。四、农学成就3、明代徐光启的农政全书》*系统总结历代经验，吸收西方自然科学知识*古代农学的集大成者编撰于战国成书于西汉“阴阳五行学说”“脉象学说”“藏象学说”“经络学说”“病因学说”“病机学说”“病症”“诊法”“养生学”“运气学”

中医学的基础理论五行学说：金、木、水、火、土藏象学说：五脏六腑经络学说：十二经脉、奇经八脉运气学说：自然界天文、气象、气候变化对人体健康和疾病的影响五、医药学成就1、《黄帝内经》*战国编撰，西汉成书。中医学奠基之作。中医学的基本诊法望、闻、问、切。张仲景（约150～215年）五、医药学成就2、东汉张仲景和《伤寒杂病论》*系统论证“四诊法”，创造性提出辩症施治*奠定中医临床学的理论基础华佗（约145—208）

人体欲得劳动，但不当使极尔。动摇则谷气得消，血脉流通，病不得生，譬犹户枢不朽是也。是以古之仙者，为导引之事。……——《后汉书·华佗传》五禽戏熊虎猿鹿鸟普施行之，年九十余，耳目聪明，齿牙完坚。——《后汉书·华佗传》

若疾发结于内，针药所不能及者，乃令先以酒服麻沸散，既醉无所觉，因刳破腹背，抽割积聚。——《后汉书华佗传》五、医药学成就3、华佗的麻沸散和五禽戏李时珍（1518-1593）《本草纲目》52卷，分为16部、60类，约190万字;载有药物1892种（其中新药374种）；方剂11096个（其中8000余个是李时珍自己收集和拟定的）；收集医方11096个；绘制了1111幅精美的插图。每种药物分列释名（确定名称）、集解（叙述产地）、正误（更正过去文献的错误）、修治（炮制方法）、气味、主治、发明（分析药物的功能）、附方（收集民间药方）等项。李时珍把植物分为草部、谷部、菜部、果部、本部五部，又把草部分为山草、芳草、溼草、毒草、蔓草、水草、石草、苔草、杂草等九类。《本草纲目》

毫无疑问，明代最伟大的科学成就，是李时珍那部在本草著作中登峰造极的著作《本草纲目》。李时珍作为科学家，达到了同伽利略、维萨留斯的科学活动隔绝的任何人所能达到的最高水平。——李约瑟《中国科学技术史》五、医药学成就4、明朝李时珍和《本草纲目》*系统总结16世纪