第五章-中国科技史

中国科学技术史田春芝第五章古代科技体系的充溢和提高

（三国、两晋南北朝时期220-581）一、三国、两晋南北朝时期的社会状况二、贾思勰和农学名著《齐民要术》三、天文学的一系列发觉四、杰出的数学家刘徽和祖冲之一、三国、两晋南北朝时期的社会状况三国鼎立屯田制《三国志》对曹魏兴办屯田的盛况如下记载：“是岁(建安元年)，用枣祗、韩浩等议，始兴屯田。公曰：‘夫定国之术，在于强兵足食，秦人以急农兼天下；孝武以屯田定西域，此先代之良式也。’是岁，乃募民屯田许下，得谷百万斛。于是州郡例置田官。”民屯：民屯始于建安元年（196年），屯田民主要从事农垦生产。军屯：军屯始于建安之末，军士以攻防为主。技术要求：“不务多其顷亩，但务修其功力”，讲究精耕细作效果：人民处于一个相对稳定的环境，使得生产得以复原和发展，稳定了北方的政权，为魏吞并蜀汉和孙吴供应了经济条件。五胡十六国五胡十六国，简称十六国，是中国历史上的一段时期。该时期自304年李雄和刘渊分别在蜀地建立成国（成汉）、在中原建立汉赵（后称前赵）时起，至439年北魏拓跋焘（太武帝）灭北凉为止。这一期间，中国江南、荆湘地区由东晋限制，而北方和西南则先后建立了二十多个国家。其中的成汉、前赵、后赵、前凉、北凉、西凉、后凉、南凉、前燕、后燕、南燕、北燕、夏、前秦、西秦、后秦十六个国家实力强劲，被统称为十六国。匈奴、鲜卑、羯胡、氐、羌被称为五胡。南北朝南北朝（公元420年—公元589年）是中国历史上的一段大分裂时期，由公元420年刘裕篡东晋建立南朝宋起先，至公元589年隋灭南朝陈为止。该时期上承东晋、五胡十六国，下接隋朝，南北两势虽然各有朝代更迭，但长期维持对峙，所以称为南北朝。孝文帝改革三长制：北魏前期，实行宗主督护之制,后来孝文帝拓跋宏确定实行三长制。三长制规定：五家为邻，设一邻长；五邻为里，设一里长；五里为党，设一党长。三长制与均田制相辅而行，三长的职责是检查户口，征收租调，征发兵役与徭役。均田制：古代帝王将无主土地按人头划给小农耕作，土地为国有制，耕作确定年限后归其全部。地主阶级的土地并不属于均田范围。

民族融合是指各民族间共同生活、彼此学习、共同发展、渐渐交融的过程，包括经济生活、文化语言、风俗习惯等相互影响，趋向一样。它是中国古代历史上一种进步的历史现象。民族融合①民族迁徙：魏晋以来，匈奴、鲜卑、羯、氐、羌等族大批内迁，他们在北方各地和汉族人民杂居相处。②联合斗争：西晋末年统治者对各族人民的残酷剥削和压迫，十六国时期的连年战乱，北方经济破坏，人民生活困苦，迫使各族人民联合起来，共同斗争，从而使民族之间联系更加亲密。③友好往来：魏晋以来，我国北方出现过几次统一局面，在和平的环境中，各民族人民频繁交往，使民族大融合进程进一步加快；在战乱期间，这种交往也始终未断。④各族间的征战：在当时的历史条件下，打破了各族原有的部落组织，有利于民族融合。⑤少数民族统治者的改革：北魏孝文帝改革，实行汉化政策，促进了民族的大融合中原匈奴羯氐羌鲜卑融合的表现北方少数民族《采桑图》

由于北方民族擅长骑射，涉水草，所以多上身着褶，下身着裤，称为“裤褶服”。裤褶服是北方民族日常穿用的服饰，但在传入中原后为了符合汉族服饰的特点进行了改进，主要是改大袖口，改阔裤腿，多作为军服或休闲装，在南朝时盛行。南北流行服饰－－裤褶服zhe融合的表现

蒸馍与烙饼原是少数民族的食物，魏晋时在中原却很风行。汉族妇女制作蒸馍与烙饼砖画

融合的表现汉人最初是席地而座。这是一种很不舒适的坐姿；两席屈折，膝向前，上身的体重全部由臀部挤压在腿上，下肢极易酸麻，久之还可能变形。所以，当高坐具的胡床传入中原后，很快受到部分汉人的欢迎，原来的跪姿转变成了坐姿。方凳胡床洛阳东汉时期的墓室壁画。融合的表现科学技术的发展和文化思想的沟通思想上的活跃，必定造成学术上的旺盛。二贾思勰和农学名著《齐民要术》时间：北魏末年（约533-534）背景：他生活在北魏由盛转衰的时期，为了维护北魏政权，他希望统治阶级重视农业，于是“采捃经传，爰及歌谣，询之老成，验之行事”，总结和发展了当时黄河中、下游地区的农业生产阅历，写成此书特点：系统总结了6世纪前我国北方的农业生产和农业科学技术，探讨的范围包括现在山西东南部、河南中南部和北部，以及山东，这些都位于黄河中下游。内容：“起自耕农，最终醯醢（制酱醋），资生之业，靡不毕书”，涉及作物栽培、耕作技术和农具、畜牧兽医、食物加工等各个方面影响：元代《农桑辑要》、王祯《农书》、徐光启《农政全书》、清代《授时通考》1、农学思想四季：春、夏、秋、冬土壤：寒、燥、湿、肥、脊农作物：了解农作物的生活规律和生活条件，顺应农作物的生长要求。基本原则：“顺天时、量地利，则用力少而成功多。任情返道，劳而无获”。强调地利：“耕锄不以水旱息功，必获丰年之收”。强调人力：“宁可少好，不行多恶”。基本思想：天时、地利和人力有机结合。2、北方干旱地区农业技术（1）保墒：保持土壤的水分。（2）保墒防旱措施：耕-耙-耱技术。强调耙、耱的目的：就是要把土块弄碎，在地面形成一层松软的土层，切断土中的毛细管，尽可能地削减水分蒸发，起保墒防旱作用。耱耙（3）保墒关键：整地和中耕除草，是旱作地区精耕细作的主要内容。时间：春夏耕、秋耕、冬耕先后依次：初耕和转耕耕田深浅：深耕和浅耕、逆耕方向：纵耕和横耕阅历总结“秋耕欲深，春夏耕欲浅”依据土壤所含水分驾驭耕地的时机：“凡耕高下田，不问春秋，必需燥湿得所为佳。若水旱不调，宁燥不湿”。“湿耕则锄，不如归去，”否则“无益而有损”中耕：多锄、深锄；除草：锄小、锄早、锄了（4）选有劣汰，适时播种选取“好穗纯色”的植株保存起来，“至春治取别种，以拟明年种子”目的：保纯防杂种子处理方法：水选：将种子放进水中,利用种子密度比重(饱满则密度大沉底,干瘪则密度小漂向上层)大小进行分选。溲种（拌种）：后稷法、神农法后稷法：用斫碎的马骨一石，加水三石共煮，煮沸三次后，漉出骨渣，把附子五枚放在骨汁内浸渍。三、四天后，取出附子，用重量相等的蚕粪和羊粪加进骨汁内搅拌，使之成为稠粥状。播种前二十天，就把种子放在里面搅拌，使稠汁附在种子上，成为麦饭那样。神农法：用斫碎的马、牛、羊、猪、麋、鹿等骨共一斗，加上雪水三斗，煮沸三次后，就漉去骨渣，用此清汁来浸渍附子，每一斗骨汁浸渍附子五枚。五天后，取出附子，把等量的麋粪、鹿粪和羊粪捣烂后放在清汁里，搅拌匀整，等到晴天暖和之时，就进行溲种，溲后随晒干，象后稷法一样，要使附在种子上的稠汁干了为止。溲种的时候最好选择在天气干燥时进行，这样干得快，可以薄薄地摊开，多次搅拌，可使它更简洁干。其次天再这样溲种，阴天不要溲，因不简洁干。前后共溲过六、七次就停止，随即晒干，妥当贮藏，不要使它受潮湿，到了播种之时，把剩下的稠汁再溲一次后播种。经过这样处理的种子，不仅可使庄稼免于蝗虫等的为害，而且还可以使庄稼更加耐旱。从而能使人们获得加倍的收成。

（5）保持和提高地力相关技术施肥合理换茬：一种农作物收获后，换种另一种农作物。轮作：在同一块田地上有依次地在季节间和年度间轮换种植不同作物或复种组合的种植方式。复种：一年内于同一田地上连续种植两季或两季以上作物的种植方式。复种指数是指确定时期内（一般为1年）在同一地块耕地面积上种植农作物的平均次数，即年内耕地上农作物总播种面积与耕地面积之比。（6）生物学学问无性繁殖嫁接—插。棠树（杜梨）做砧木，梨树苗做接穗，结的梨大而细密。留意到接穗时选择向阳的枝条。环刈法：树木韧皮部割去一环，阻挡树液通过，使树木枯死，然后放火烧，可以连根去掉，对开垦荒地很有用处。微生物发酵：加工豆类、酿酒和制奶酪（7）畜牧业和兽医药学饲养牲畜种畜的培育动物疾病的治疗

3、南方的农业生产技术（1）水稻栽培：浸水催芽、播种、浇灌、“曝根”（2）蚕桑生产：人工低温催青制取生种，利用低温抑制蚕卵，使它延期孵化（3）植物学三天文学的一系列新发觉1、岁差和大气消光现象岁差：由于太阳、月亮和行星对地球赤道突出部分的摄引，使地球自转轴的方向不断发生微小变更，即使冬至点在恒星间的位置逐年西移，每年的移动值叫做岁差。西汉刘歆时而说冬至点在“牵牛初”，时而说冬至“进退牵牛之前四度五分”刘洪明确指出“冬至日日在斗二十一度”东晋的虞喜才正式提出岁差的概念，提出每50年向西移动的岁差值为1°南朝的何承天得出100年差1°祖冲之把岁差应用到编制历法中，使得回归年和恒星年的概念为人接受隋代的刘焯和唐代的一行采用了较为准确的岁差值北宋周琮明天历77.57差1°，皇居卿的观天历77.83差1°，南宋陈得一的统天历77.98差1°大气消光现象：东晋是姜岌提出大气对天体视亮度的影响。“初出，地有游气，以厌日光，不眩人目，即日赤而大也”，及中天“无游气，则色白大不甚矣”。把天体视亮度的变更，归之于“游气”的影响，在地平旁边时影响大，在天顶旁边时影响小。

2、太阳、五星视运动不匀整性的发觉北齐的张子信首先提出太阳和五星视运动的不匀整性：“日月交道，有表里迟”，“日行在春分后则迟，秋分后则速”还指出“五星见状，有感召向背”提高推算和预报日食的精度：魏杨伟在景初历中提出了计算交食亏起方位角和食分的方法，张子信观测到当合朔发生在黄道和白道交点旁边时，如月在黄道北则日食，月在黄道南，虽然在食限内，也可能不发生日食。这是视差（在地球表面观测天体和在地心观测天体所产生的天体视位置的差异）白道：指月球绕地球运行的轨道面与天球相交的大圆黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与地球相交的大圆亏起：日食的初亏食分：月球中心与太阳中心的距离和太阳视半径的比值交食：一个天体经过另一个天体前方，将后者部分或完全拦住的现象

3、若干天文常数精度的提高（1）打破旧的置闰法：北凉赵在元始历中提出600年有221个闰月；祖冲之在大明历中提出391年有144个闰月（2）祖冲之推算回来年的长度为365.2428148，和今值仅差46秒；第一次提出交点月（月亮连续两次经过黄道和白道的同一交点所需的时间）的长度为27.21223，和今值之差1秒左右；其五星会和周期的数值也有了长足的进步，误差最大的火星没有超过百分之一日，误差最小的水星已经接近真值。（3）这一时期的历法中给出的朔望月（误差在1秒左右）、近点月的长度值（误差在6秒左右）4、星图、浑仪与浑象刘宋钱乐之所铸小浑仪，以朱、黑、白三色区分甘、石、巫咸的星象石刻星图（苏州）孙吴时葛衡制作过一架新颖的浑象北魏时对天文学特别重视。在晁崇和鲜卑族天文学家斛兰的主持下，铸成了我国历史上唯一一台铁质浑仪，座上设有“十字水平”，以校准仪器安装，这是利用水准仪的开端。四、杰出的数学家刘徽和祖冲之《算经十书》：《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》（《重差》、《张丘建算经》、《夏侯阳算经》、《五经算术》、《辑古算经》、《缀术》、《五曹算经》、《孙子算经》。1、刘徽及其数学成就（1）为《九章算术》做注—《九章算术注》（2）创立了“割圆术”（运用极限思想）。“周三径一”事实上时园内接正六边形周长和直径的比值，而非圆周长与直径的比值。他认为“割之弥细，所失弥小。割之又割，以至于不行割，则与圆合体而无所失矣”得到圆周率接近3.14。（3）修正了《九章算术》的若干错误和不精确之处，提出了很多新的公式和解法，改善并丰富了《九章算术》的内容。（4）给若干重要的数学概念做出了明确的定义。（5）以演绎逻辑为主全面论证了《九章算术》的算法，达到了中国古代