如果我們談到中國的科學,那麼我們迎麵碰到的便是關於它教育先進、曆史悠久的顯赫名聲。假如我們深入一步,那麼我們看到的是:科學極受尊重……
——黑格爾
中國思想對於西方科學家來說始終是個啟迪的源泉。……我相信我們已經走向一個新的歸納,它將把強調實驗及定量表述的西方傳統和以“自發的自組織世界”這一觀點為中心的中國傳統結合起來。
——普裏高津
中國古代科技有過輝煌的曆史,在一個相當長的時期裏一直居於世界前列。英國科學史家李約瑟指出:“中國在公元三世紀到十三世紀之間保持一個西方所望塵莫及的科學和知識水平。”中國古代科技的整體觀和方法論對現代科技的發展具有深刻的借鑒意義,然而中國科技在現代卻大大落伍了。總結中國科技在現代發展遲滯的原因,對於我們仍然是一個不能忽視的大課題。
第一節 中國古代對科技的巨大貢獻
〇天文
〇大明曆
〇數學
〇九九歌
〇圓周率
〇算盤
〇《九章算術》
〇中醫
〇《黃帝內經》
〇華佗
〇《本草綱目》
〇針灸
〇農學
〇《齊民要術》
〇陶瓷
〇造船
〇紡織
〇冶煉
〇火藥
〇造紙術
〇印刷術
〇指南針
縱觀古代科技發展史,我們的祖先取得了斐然可觀的成就,不僅有享譽世界的四大發明,而且在天文、數學、中醫、農學及製造業等許多方麵有過無數發現、創造和發明,為人類的文明進程作出了突出的貢獻。
一、天文、數學、中醫
(一)天文
中國古代天文學起源很早。殷商時代,據甲骨文記載,已經有了關於日食、月食的記錄,並且出現了原始曆法——陰陽曆。
春秋戰國之際,二十八宿體係已經建立。二十八宿是古人在觀測日月星辰及五星運動時,沿天球黃、赤道帶所劃分的二十八個區域,分別是:角、亢、氐、房、心、尾、箕、鬥、牛、女、虛、危、室、壁、奎、婁、胃、昴、畢、觜、參、井、鬼、柳、星、張、翼、軫。二十八宿的建立為觀測提供了一個較為準確的量度標誌。對異常天象的觀測,除了多次記錄了日食、月食外,《春秋·文公十四年》中還有關於哈雷彗星的記載:“秋七月,有星勃入於北鬥。”戰國時魏人石申繪製了人類曆史上第一張星象表。在我國曆法中占有重要地位的二十四節氣經過逐步的發展,到戰國時已完備。二十四節氣是把周年平分為立春、雨水、驚蟄、春分、清明、穀雨、立夏、小滿、芒種、夏至、小暑、大暑、立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。它的建立不僅具有天文意義,而且還對古代農業生產有指導作用。
春秋戰國時采用的是古四分曆,取周年長度為365又1/4天,采用19年7閏的方法。
秦漢時期對天象的觀測更為精確,《漢書·五行誌》中記載:“河平元年三月乙未,日出黃,有黑氣,大如錢,居日中央。”這段話對太陽黑子出現的時間、位置、形狀作了準確的記錄。
隨著天文學研究的深入,出現了係統的天文學理論。漢代主要有“論天三家”,即蓋天說、渾天說和宣夜說。蓋天說的代表是《周髀算經》,主張天是拱形的,日月星辰繞天穹中央北極運動,其東升西降是因遠近所致;渾天說的集大成者是張衡,主張渾天如雞子,地如雞中黃,天包地渾圓如彈丸,天地乘氣而立,載水而浮;宣夜說的代表人物是東漢時的郤萌,主張天體在廣闊的空間分布,運動是隨其自然的。
在漢代出現了三統曆,這是我國現存第一部完整的曆法。東漢時劉洪經過多年研究,完成了乾象曆,標誌著古代曆法體係趨於成熟。魏晉時期,東晉虞喜最早發現了歲差現象,即春分點(或冬至點)在恒星間的位置逐年西移。北齊張子信發現了太陽、五星運動的不均勻性。孫吳時葛衡製成了大於人體的空心圓形渾天儀,非常便於人們的觀察。
在曆法編製上,祖衝之把歲差應用於其中,其編製的大明曆取一周年長度為365.24281481天,和近代科學測定的數值相差僅50餘秒,同時改過去的19年7閏為391年144閏。
隋唐時期著名學者僧一行和他人一起進行了人類曆史上第一次對子午線長度的測定。他還創製了用於天體測量的儀器黃道遊儀。另外,又在張衡水運渾象的基礎上,製成水運渾天儀,其不僅能演示天體的運動,還具有報時功能。僧一行還發現了恒星位置移動現象,比英國人哈雷提出恒星自行早了一千多年。在開元十五年(727),僧一行完成了大衍曆初稿,其內容結構十分嚴密。
宋元時代,古天文學發展到了頂峰,傳統的天文儀器發展到盡善盡美的程度,還湧現出了許多著名的學者,郭守敬是其中傑出的代表。他組織了大規模的測地工作,編製的恒星表中恒星數量多達2500顆。他在前人基礎上,運用先進的數學成果,在1280年完成了中國古代登峰造極的曆法——授時曆,以365.2425日為一年,這和當今通用的格裏曆數值是一樣的。
明清之際,古天文學開始走向沒落,隨著西方科技的傳播,開始和近代天文學知識相結合。
(二)數學
中國古代數學成就非常突出,中國人很早就掌握了數的概念,並且采用了十進位製,這是最先進、最科學的記數法。李約瑟說:“如果沒有這種十進位製,就不可能出現我們現在這個統一化的世界了。”殷商時已經有了四則運算,春秋戰國時正整數乘法口訣“九九歌”已形成,從此“九九歌”成為普及數學知識的基礎之一,一直延續至今。
三國時期,劉徽運用割圓術求圓周長度,他認為無限增加圓內接正多邊形的邊數,其周長則愈接近圓周長,“割之彌細,所失彌小”,他運用這種方法,求得圓周率π=3927/1250.後來,祖衝之又將圓周率進一步精確到3.1415926到3.1415927之間,為了便於計算,祖衝之還求得了兩個用分數表示的圓周率,即355/113(密率)和22/7(約率)。
隋代劉焯創立了等間距二次內插法;唐代僧一行創立了不等間距二次內插法;王孝通得到求解三次方程的方法;宋元時期得到關於高次方程組的求解法,一次同餘式解法等。這些成果都處於當時的領先地位。
在計算工具方麵,殷商時就發明了“算籌”,算籌是圓形小竹棍,後來又有了骨製、鐵製的。以算籌表示數目,有縱、橫兩種形式,如“2”可表示為或。以算籌為工具進行的計算叫“籌算”,計算時縱式表示個位、百位……橫式表示十位、千位……遇零則空一個位置。
算盤產生於唐宋時期,形狀為長方形,四周有框,內有直柱,中橫為梁。梁上二珠,每珠作數5;梁下五珠,每珠作數1.算盤一般為9檔到15檔。運算時定位後撥珠計算。明清兩代,算盤成為當時工商貿易中不可缺少的工具。算盤攜帶方便,運算準確迅速,在相當長的一段時期內發揮著巨大作用。
伴隨著數學知識的豐富、研究的深入,古代出現了許多有關數學研究的著作,這些書籍記錄了曆代的數學成就。
《周髀算經》是我國最早的一部算學天文著作。此書總結了春秋戰國時代的數學成就,其中的勾股術“折矩以為勾廣三,股修四,徑隅五”,比古希臘畢達哥拉斯發現勾股定理早了500多年。
《九章算術》大約成書於公元1世紀中葉,對秦漢數學成就作了全麵的反映。全書以問題集的形式,收錄了246個應用題,共分為九章,即方田、粟米、衰分、少廣、商功、均輸、盈不足、方程和勾股。此書既注重理論,更注重實際問題的解決,這種思想對後代數學研究產生了重大影響。
《算經十書》是唐代國子監算學館中規定的十部算學教科書,分別是《周髀算經》、《九章算術》、《海島算經》、《孫子算經》、《張丘建算經》、《五經算術》、《五曹算術》、《輯古算術》、《夏侯陽算經》、《綴術》。這十部著作保存了自先秦到唐代的寶貴的數學典籍,是研究古代數學發展的珍貴資料。宋元時出現了秦九韶的《數學九章》、李冶的《測圓海鏡》、楊輝的《楊輝算法》等,這些著作記錄了當時數學研究的成果,有些是當時最先進的。明清時期,隨著商品經濟的發展和算盤的廣泛應用,出現了吳敬的商業數學著作《九章算法比類大全》和程大位的珠算著作《直指算法統宗》。
縱觀中國古代數學的發展,可以看出,在《九章算術》的影響下,古代數學注重計算和實際問題的解決,輕視邏輯推理,所以古代數學算術發達而幾何學不發達。
(三)中醫
中國中醫藥學是一個偉大的寶庫,它建立在嚴密的理論體係之上,形成了一整套係統化的診治經驗和療法體係。
春秋戰國之際著名醫生扁鵲在診治中采用“望、聞、問、切”四法,形成了中醫的傳統方法。醫學著作《黃帝內經》此時也出現了。這是一部醫學理論和臨床實踐相結合的巨著,書中強調整體觀念,成為傳統醫學以人體為一完整係統的整體診治方法的指導思想,奠定了中醫學的理論基礎。
秦漢時期的《神農本草經》是我國現存最早的醫藥學專著,收錄了365種藥物。東漢張仲景的《傷寒雜病論》用傳統的四診法,總結出了汗、吐、下、和、溫、清、補、消等八法。針對傷寒一類病症,作者采用了“六經辨證”的方法。張仲景的醫學思想和治療方法為中醫臨床的辨證施治奠定了基礎,後代人稱他為“醫聖”。東漢末年華佗在進行外科手術時已經開始使用麻醉藥物,他還提倡體育運動,首創了模仿五種動物動作的保健操——五禽戲。
魏晉南北朝時期,中醫的研究主要集中於對前代的整理、總結上,這一時期出現了王叔和的《脈經》,這是我國現存最早的脈學專著。皇甫謐的《針灸甲乙經》是我國現存最早的針灸學專著。葛洪的《肘後救卒方》是一部急救手冊,保存了許多民間偏方,有很強的實用性。
隋唐時期的《新修本草》是我國曆史上第一部國家頒布的藥典,收錄了844種藥物,詳細記載了對中藥的選擇、炮製、熬製、服用等。孫思邈的《千金方》是一部臨床實用百科全書,作者認為“人命至重,有貴千金”,此書載方5300個,對後世有很大影響,孫思邈被後人稱為“藥王”。宋元時期藥物學新著不斷出現,北宋唐慎微所著的《經史證類備急本草》收錄藥物1700多種,在《本草綱目》問世前,是公認的本草學範本。這一時期出現了不同的醫學流派,著名的有所謂“金元四大家”,即金代的劉完素、張從正,金元時的李杲和元代的朱震亨。這四家各有各的主張,對繼承和發展中醫學都作出了重要貢獻。
明清時期,藥物學巨著《本草綱目》問世了,此書由李時珍所著,共52卷,190萬字,收錄了藥物1892種,其中新增加300多種,並附有1109幅圖畫。書中對藥物的名稱、性能、用途、製作過程有詳細的說明,而且還糾正了前代的一些錯誤。另外,在治療傳染病方麵,明代出現了接種人痘以預防天花的方法。明末吳有性的《溫疫論》首創溫病學說,進一步豐富了中醫藥學體係。清代時溫病學說形成完整的理論體係,其中有名的醫家有葉天士、王士雄等人。
中醫還有一套獨特的針療體係,針灸就是針法和灸法,即在病人身體某一部位用針刺或用火的溫熱燒烤。早在新石器時代就已出現了砭石療法,周代出現了針灸用針。隋唐時孫思邈曾繪製大型針灸掛圖,明確地標出了人體十二經脈的位置。北宋王惟一修編了《銅人腧穴針灸圖經》,還製成了模仿人體的針灸銅人供學習、練習針灸使用。
中國中醫藥學綿延數千年,至今仍有頑強的生命力,並且影響越來越顯著。近代,在西方科技的衝擊下,中國古代科技幾乎全部沒落而唯有中醫藥學生命常在,這種現象值得我們認真思考。
二、農學及陶瓷、造船、紡織、冶煉等
(一)農學
中國有著悠久的農業生產曆史,根據考古挖掘證實,七八千年前就已有了原始農業,長江流域以種植水稻為主,黃河流域以種植粟為主。古代的糧食作物有所謂“五穀”、“六穀”之稱,其中主要是指稷、稻、麥、豆、黍等,後來又先後從國外引進了玉米、紅薯等。
在長期的耕作實踐中,古代農業形成了精耕細作的優良傳統。春秋戰國時就有人提出了“治田勤謹,則畝益三升”(《漢書·食貨誌》),這就是挖掘土地潛力,提高產量。在此傳統下曆代對土壤施肥、耕作、田間管理等方麵進行深入研究,取得了顯著成果。如漢代推行的代田法,即在田間開溝作壟,溝壟相間,溝中播種,出苗後將壟上的土逐次推到溝裏,培育植物根部,次年溝壟互易,這樣以後“一歲之收,常過縵田畝一斛以上,善者倍之”。再如漢代施行的溲種法,即用骨汁、雪汁、蠶糞、羊糞、附子等混合物處理種子。宋元時提出了“地力常新”論,認為合理施肥能使地力常新。