中国科技文化.

主讲人：顾伟列教授中国科技文化第一节传统科技的独特成果【本节要点】一、农学的超前进步1．中国农业文明起步早，4000余年前先民已使用耒、耜、铲和石锄、石犁等农具，耕作方式由刀耕发展到锄耕，部分地区还出现了耕犁。一、农学的超前进步一、农学的超前进步一、农学的超前进步一、农学的超前进步1.商西周时期青铜农具开始推广，开沟挖渠，引水灌溉，并掌握了施肥、灭虫等田间管理技术，农作物种类不断增加。春秋战国时期铁制农具已普遍使用，铁犁和牛耕的结合有利于深耕细作，粪种法的实施提高了土地肥力，轮作复种法的运用提高了土地使用效率，保墒耕作的技术使水土保持平衡，农作物产量大幅增加。一、农学的超前进步青铜农具2.魏晋以后长江流域得到了深度开发，遏湖为田和水利工程的修建，使南方开辟出大量良田。南方稻作技术以耕耙耖耘为特点，并形成以培育壮秧为重点的水稻栽培技术。南宋时南方的水稻产量已高居全国粮食作物的首位，明清时南方已普遍推广了双季稻，玉米和甘薯等高产粮食作物传入中国并在各地推广。植棉技术不断提高，棉花品种丰富，不少地区棉花的亩产量高达300斤左右。一、农学的超前进步古代稻田3．农业实践所积累的丰富的农耕技术和农学理论，是传统科技文化的宝贵遗产。现存和散佚的历代农书多达370余种，构成农学文献系统，较主要的有《汜胜之书》、《四民月令》、《齐民要术》、《耒耜经》、《农书》、《农政全书》、《天工开物》、《补农书》等。一、农学的超前进步4．古代重要的农学理论:（1）人、地、天三者协调，因地制宜、因时制宜的农业生产原则。（2）总结和推广轮作复种制，以提高土地使用率和保持土壤肥力。（3）农耕与水利并重，注重兴修水利和水土平衡。（4）注重农具的改良和农具动力的改进，以提高农业生产效率。一、农学的超前进步1．天文观测的精勤和天象记录的完备准确，位居世界文明古国的前列，有关日食、月食、太阳黑子、彗星、流星雨等天象的记录，中国都是世界公认的最早的国度。2．古代观测和记录天象，一是为了星台，以测定吉凶；二是为了制定历法，以“授人时”。一方面，将天象与朝代兴衰、人事变异相联系，使天文理论不无牵强附会的迷信色彩；另一方面，精勤的连续观测，详细而准确的记录，为认识天体星象积累了大量的经验材料，不少认识在当时走在世界的前列。二、天文学的一流成果二、天文学的一流成果长沙彗星图甲骨文干支表二、天文学的一流成果日晷3．重视对天象的观测带动了天文仪器的制作，中国古代各类天文仪器中，浑仪和浑象集中反映了天文仪器的制作成就。二、天文学的一流成果浑仪浑象二、天文学的一流成果浑仪工作原理4．在对天体运行长期观察和天文知识不断积累的基础上，古代中国人形成与发展了朴素的宇宙理论，其中最著名的是盖天说、浑天说和宣夜说。5．历法对于指导农业生产有着现实意义。世界历史上曾经出现过三种历法，包括以回归年为依据的太阳历、以朔望月为依据的太阴历，以及兼顾回归年和朔望月的阴阳合历。二、天文学的一流成果中国传统的历法是阴阳合历，以回归年为一年，以朔望月为一月，为了弥合朔望月与回归年的差距，采用隔若干年添加一个闰月的办法，春秋后期中国已采用19年7闰的制历方法，其岁实是365.25日，这是当时世界上最精确的回归年数值，比同样取此数值的欧洲罗马儒略历早了约500年。二十四节气是中国古代阴阳合历的产物，它反映了季节变化、气候特点和物候现象的规律，有利于安排农时，指导农业生产，对农业和民间习俗都有深远影响，是世界上独一无二的文化现象。二、天文学的一流成果(部分)三、数理化的杰出贡献1．商代甲骨卜辞中已记载了十进位制的记数法，这是当时最先进的记数法。2．问世于西汉的《九章算术》堪称古代中国数学的奠基之作。全书收集了246个数学问题，内容广涉分数运算法、比例计算法、面积和体积计算法、开平方和开立方法，以及方程的解法，其中负数的概念和正负数、分数的运算，以及联立一次方程解法等，都是具有世界意义的成就。魏晋时刘徽为《九章算术》作注，首创求圆面积近似值的“割圆术”，证明了π≈3927/1250(=3.1416)。祖冲之(429～500)，南北朝时南朝科学家。字文远。祖籍河北涞水县，生于建康(南京)。其先祖、父亲先后在东晋时期的朝廷做。在宋、齐两朝，祖冲之曾任地方小吏。他在前人刘徽创造的用割圆术求圆周率的科学方法基础上，运用开密法，推算出圆周率数值在3.1415926和3.1415927之间。这是当时世界上最精确的数值。近千年后，到1427年，才被中亚数学家阿尔·卡西更精确的推算所替代。南朝科学家祖冲之3．宋、元是中国古代数学的鼎盛时期，秦九韶所著《数学九章》是中国数学史上的重要著作之一，书中结合生产和生活中的实际应用，提出一系列先进的数学原理和定理。朱世杰著有《算学启蒙》和《四元宝鉴》，前者讲述乘除法运算、开方法、天元术(一元高次方程)等，后者提出多元高次方程和高阶等差数求和等问题，研究成果体系完备，丰富和发展了前代的数学成就，达到了当时世界的一流水平，被西方科学史家称为中世纪最杰出的数学家之一。与秦九韶、朱世杰并称为“宋元四大家”的李冶、杨辉也在垛积术、天元术等领域取得了突出的成就。三、数理化的杰出贡献4．算盘和珠算是古代中国人的重要发明。皖南黄山市珠算资料馆中发现一个古色斑斓，造型神奇的九层算盘。经专家考证九层算盘为清代特大型算盘文物珍品。这只算盘长60厘米，宽40厘米，全木结构，初看似九只普通算盘迭置，实则为一只特大算盘的内分九层，每层均为标准、完整的上二下五珠24档算盘，全算珠总数达1512只之多。该算盘可进行复杂的数学运算，展示其最直观最便捷的数字显示功能。三、数理化的杰出贡献5．在物理学力学领域，早在《墨经》中已有关于浮力原理、杠杆原理的见解，提出了与牛顿力学相近的机械力学思想，讨论了平动、转动、滚动等形式，随着力学和机械原理知识的不断丰富，各种简单机械相继发明。三、数理化的杰出贡献6．声学方面，古代对声学的认识和研究水平与乐器制作相同步。通过对乐音的定量研究，产生古代律学。律是乐音的音高标准，是对乐音的有关法则和规律的总结，最能体现古代声学的成就。周初已出现了十二律，春秋战国时期产生了中国最早的计算乐律的方法，即“三分损益法”。明代朱载堉通过精密计算和科学实验，创立“新法密率”，首次提出十二平均律的等比数列原则，系统阐述了十二平均律的理论。三、数理化的杰出贡献7．光学方面，墨家提出光是直线传播的，并进行了小孔成像的实验，最早提出的小孔成倒影的实验结论，总结了透镜正、虚像和生成原理，并将光学知识用于生产实践，提出观察温度辐射的光谱颜色，可以测知温度高低，与现代物理学已证实的金属熔点、发射光谱波长与谱线颜色间的内在联系相符。三、数理化的杰出贡献墨子“小孔成像”实验汉代发明透光镜，能够映出铜镜背面的精美图像，是古代光学的物质成果之一。宋元沈括和赵友钦对凹面镜和小孔成像原理进行深入研究，先后证明光源的大小和强度、光源与不同孔径的小孔的距离、像的大小和亮度之间的复杂关系，把几何光谱研究提升到新的水平。三、数理化的杰出贡献8．磁学方面，中国很早发现了磁铁的指极性，并发明了指南仪器“司南”。中国是世界上最早使用罗盘导航的国家，罗盘的应用使人们获得了全天候航行的能力。三、数理化的杰出贡献司南9．在化学领域，中国人很早掌握了金属冶炼技术，夏朝时已采矿并冶铸铜器，在以后的冶炼实践中又发明了青铜冶炼法，春秋时出现了冶铁业，并由块炼铁发展到生铁，战国中晚期已能冶炼出高强度的可锻铸铁。秦汉以后随鼓风机的推广，生铁经加热至液态或半液态，撒入精矿粉，使硅、锰、碳氧化，经反复锻打炼制出百炼钢。冶炼领域也扩展到金、银、黄铜、纯锌等金属。三、数理化的杰出贡献10．炼丹术意在通过化学变化，把矿物和草木炼制成长生不死之药，其动机带有宗教神秘主义色彩，但炼丹实践有助于化学知识的积累。炼丹所用的实验工具和化学反应实验，开启了古代化学实验的先河。火药的发明与古代炼丹实验有着直接的关联。三、数理化的杰出贡献炼丹术示意炼丹术中的器具11．瓷器制作工艺的发明和发展，从侧面反映了古代中国人丰富的化学知识。中国是最早烧制原始瓷的国家，东汉已能烧制青瓷，魏晋南北朝已能烧制白瓷，唐代出现了彩色釉陶唐三彩。宋代瓷器烧造业全面发展，各地名窑烧制出风格各异的名瓷。明清瓷器烧造工艺更为精良，青花、釉里红、五彩、粉彩、珐琅彩等争艳媲美，彩瓷的烧制，不仅表明对窑温和窑内烧造气氛的精确控制，也表明彩料配制的精确，反映了在瓷器烧造实践中化学知识的不断丰富。三、数理化的杰出贡献美仑美焕的唐三彩黄釉绞胎陶枕凤戏牡丹瓶骏马12．中国纺织业历史悠久，织造工艺精良，染色工艺同步发展。古代所用染料一般为矿物颜料或植物染料，能染出红、黄、蓝、绿等多种颜色。用矿物原料染色称为“石染”。染色方法主要有瓮染和媒染两种，西南少数民族发明了蜡染工艺。马王堆出土的染织物，其色彩包括红、黄、棕、蓝、绿、紫等多达36种，可见汉代染色工艺已达到很高的水平。三、数理化的杰出贡献1．成书于战国晚期的《黄帝内经》，奠定了中医学基础，中医的阴阳五行、脏腑经络等学说及诊法治则，都源于此书。脏腑学说的核心是脏象之说，以及用五行之说解释人体现象。经络学说也是中医的基础理论之一，经络是经脉和络脉的合称，“经”意谓路径，经脉是上下纵行的干线，循行于体内深处；“络”意谓网络，络脉是经脉的分支。经络纵横交错，遍布于人的体内与体表，把体内的脏腑和体表的各种组织器官联结成互通循环的有机整体，经络的循环状况，与人体气血的盛衰有着密切的关系，这是疾病诊断的依据之一。四、医药学的独树一帜四、医药学的独树一帜经脉学说部分示意图2．针灸学说是由经络学说派生的一种学说，也是中医的治疗方法。其理论基础是经络循环系统和分布规律，认为某种病症与某一经脉的阻滞相关联。针灸与经络学说是中国传统医学的一大独创，在世界医学界都是独一无二的。3．在疾病诊断上，中国早在汉代就已形成“望、闻、问、切”这四种诊断方法，四者合称“四诊”。四、医药学的独树一帜4．中药学是中国传统医学的重要组成部分。西汉时期已出现“本草”一词，视药学为“内治”之学，将其作为医学的一个分支。存世的第一部药物专著《神农本草经》问世于汉代。中国传统药物学的集大成之作是明代李时珍的《本草纲目》，全书52卷，190余万字，收载药物多达1892种，绘有药物形态图1100余幅，附载古代医家和民间流传的方剂11906首。全书系统总结了中国16世纪以前传统药学的知识，建立了一整套独特的药学理论，不仅在中国影响深远，而且17世纪初即被译成多种文字流传世界，堪称中国乃至世界医学史上的一部药学百科全书。四、医药学的独树一帜李时珍和他的《本草纲目》李时珍《本草纲目》《本草纲目》上的插图【本节关键词】•农学农书农学理论农耕技术农具改良•天文学天文观测天象记录星占天文仪器盖天说浑天说宣夜说阴阳合历•算学《九章算术》《数学九章》珠算•力学声学光学磁学金属冶炼瓷器烧造染色工艺四大发明•《黄帝内经》脏腑学说经络学说针灸学说四诊中药学《本草纲目》1.历史上中国农学在哪些方面体现了超前进步?2.中国古代有哪些主要的农学指导思想？概述其基本内容并作评析。3.为什么说在天文观测和天象记录方面，中国都位居世界文明古国的前列?4.简要评述中国古代的三种宇宙学说。5.中国传统历法的编制依据是什么？它有什么特点和意义?6.简要分析中国传统数学的特点。7.举例说明中国古代在物理学领域所取得的成就。8.为何说中国古代的化学知识来自生活又应用于生活，来源于生产又促进生产的发展?9.中医学的整体观念是如何体现在经络学说中的?10.中医理论有哪些重要学说？它们与古代哲学有什么联系?【本节思考题】1.《中国科学技术史》李约瑟著，科学出版社，1990。2．曹伯韩著《国学常识》（第十三章）三联书店，2002。【本节参考文献】第二节中国传统科技文化辨析【本节要点】一、以实际应用为研究目的1．中国古代科技具有鲜明的实用性特征，古代天文学的天文观测和历法编制是为了星占和“观象授时”，对天文历法的研究被赋予满足政治和经济实际需要的双重功能。古代算学在算术、几何、代