第一章 元朝的科學技術
開篇語
元代國家統一，版圖遼闊，東至東海，南抵雲貴，西極阿母河，北達北冰洋，運河、海運、驛道有利於國內各族、各地區之間經濟、文化聯係。在科學技術方麵，元朝也有許多發明創造。國家的統一為天文、地理、農學、醫學等發展創造了條件，另外，元代在印刷術、火炮技術、造船術、航海術、水利工程技術等方麵也有許多成就。13、14世紀的歐洲尚處在“黑暗時代”，而元代的天文學、數學和醫學居於當時世界先進地位。
金元四大家
金元四大家是指金、元時期醫學上的四大學派，即以劉完素(守真)、張從正(於和)、李杲(東垣)、朱震亨(丹溪）四個著名醫學家所代表的寒涼、攻下、補上和滋陰四大醫學流派。劉完素認為疾病多因火熱而起，倡“六氣皆從火化”之說，治療多用寒涼藥，世稱“寒涼派”，張從正主張治病應著重驅邪，“邪去正安，不可畏攻而養病”，治病善用汗、吐、下三法，世稱“攻下派”；李杲認為“人以胃氣為本”，長於溫補脾胃之法，世稱“補土泥”；朱震亨認為“陽常有餘，陰常不足”，治病多用滋陰降火的方法，世稱“養陰派”。他們的學術主張在當時及後世都有很大的影響。
外科的發展
在外科方麵，著名的外科醫生危亦林在麻醉和骨折複位手術上有很大貢獻。危亦林，字達齋，南豐(今江西南豐)人，他集五代祖傳醫方，著《世醫得效方》十九卷。其中關於麻醉藥物的使用記錄，是世界上最早的全身麻醉的記載，所用麻藥草烏散等，是以洋金花(曼陀羅花)烏頭等藥為主配成的。他在治療骨折、脫臼，特別是脊柱骨折方麵達到了很高的水平，他的懸吊複位法和運大桑樹皮固定等方法，與現代的整複手術和石膏固定法基本原理是一致的。齊德之的《外科精義》，綜合了當時十多家外科著作的成就，反映了元代中醫外科方麵的成就。
醫學分科
隨著醫學的發展，元代醫學分科比前代更細，計有十三科：大方脈科、雜醫科、小方脈科、風科、產科兼婦人雜病科、眼科、口齒兼咽喉科、正骨兼金鏃科、瘡腫科、針灸科、祝由科。而金代隻分十科。在針灸學方麵，則以滑壽最著名。滑壽，字伯仁，號櫻寧生，祖籍襄城（今河南襄城)，曾就學於東平高洞陽。著《十四經發揮》三卷，對十四經穴循行部位、所主病症和奇經八脈均作了專題論述。元代回回的醫藥術是很受人們歡迎的。太醫院廣惠司專管回回藥物，大都和上都專門設置過回回藥物院，並譯出《回回藥方》等醫藥專文，以推廣回回醫術。回回人聶隻兒、畏兀兒人答裏麻，就是官設回回藥院裏任過職的，畏兀兒人貫雲石、回回人丁鶴年曾在民間行過醫。
營養學
回回人忽思慧自延祐中任飲膳太醫，天曆三年(1330年)編成《飲膳正要》一書，該書對飲食衛生、育嬰妊娠、食品營養、疾病治療、植物品種等很有研究。如飲食衛生方麵，他主張“先饑而而食，食勿令飽；先渴而飲，飲勿令過；食欲數而少，不欲頓而多。益飽中饑，饑中飽；飽則傷風，饑則傷氣；若食飽不得便臥，即生百病”是很符合科學道理的。食品營養方麵也很講究，他吸收了漢、蒙、回回、女真等族人民的飲食經驗，總結出了許多菜譜。書中還介紹了許多植物品種，對於我們了解元代植物栽培情況和來自中亞、西域的植物品種在中國傳布情況很有幫助。所以，《飲膳正要》對研究中國古代的植物學、營養學、飲食史，是一本很有價值的書。
火炮技術
早在一千多年就我國就已經發明了火藥。火炮技術的改進不僅是兵器技術的進步，也是人們對火藥性質認識不斷提高的標誌。火藥爆炸是一種威力很大的殺傷武器。宋代時，中國已有了拋石機，即運用杠杆原理將火藥包拋射出去；還有用竹筒裝火藥和子窠的突火槍，這是管形火器的開始。到了元代，這種形式的火器都有了發展。西域人亦思馬因所獻的“回回炮”，其原理與拋石機相同，不過威力更大。回回炮在襄樊戰役中發揮了巨大威力後，忽必烈更加重視火炮技術的改進。至元十六年(1279年)，來自南北各地和各民族的造炮工匠都被召集到京師，終於研製成為火銃這種新式武器。火銃的發明，則是世界上第一次出現的金屬管火炮。
火銃
現存世界上最早的兩尊火銃，一尊是至順三年(1332年)所造，銅質，銃口直徑10.5厘米，銃身較粗，可以發射大型炮彈，適合於攻城破堅；另一尊是至正十一年(1351年)所造，銃身長443.5厘米，銃口直徑3厘米，這是一種遠程炮，用的彈丸較小。這兩尊銅火銃製作精細，冶鑄要求高，用途各不相同，所用彈丸有大有小，說明當時已能根據不同需要製作不同型號的火銃，也能根據不同的要求配製大小不等的彈丸。
公元1281年 頒行《授時曆》
元初沿用金曆法，因年久月深，誤差極大，且境內南北曆法不統一，造成諸多不便。忽必烈因下令於至元十三年（1276）成立太史局，負責新曆法的編製工作。王恂、郭守敬等在研究出一批更精確科學的天文觀測儀器基礎上，派員在元朝遼闊版圖內，開展了費時一年的“四海觀測”工作，最北的測點是鐵勒（在今西伯利亞的葉尼塞河流域），最南的測點在南海（在今西沙群島上），選派了14個監候官員分別到各地進行觀測。四海觀測為製定新曆法提供了寶貴的數據。新曆編算過程中，王恂、郭守敬等人遍考自漢代以來曆書40餘家，創垛疊招差法（即三次等間距內插法）和近似球麵三角的簡化公式，經數年精心計算，終於十七年（1280）六月完成新曆編製工作。至元十八年（1281），《授時曆》頒行天下。《授時曆》是中國古代創製的最精密的曆法。授時曆自元及明行用了360餘年，它作為我國古代傳統曆法發展的高峰，同時也是終結而載入史冊。