中国古代科学技术

中国古代科学技术,第一节古代科学的主要门类和成就,一、天学（天文学）（一）天象记录：我国古代天象记录的特点是：记录准确丰富，而且从未间断。关于太阳黑子、彗星、流星雨、新星及超新星的记录，资料相当丰富。1太阳黑子西汉成帝河平元年（公元前28年）是目前世界上公认最早的记录。从汉至明，仅在史籍中关于太阳黑子的记录就有100多次。欧洲人关于太阳黑子的记录比中国记录晚800多年。,2彗星周昭王十九年（公元前1034年）是对彗星的最早记录。另一次记录是是在春秋战国时期鲁文公十四年（公元前613年）。至今，我国关于哈雷彗星的记录有30多次。3新星、超新星中国古代在天象记录方面，对现代天文学贡献最大的，要数新星和超新星的记录。殷商时代甲骨文词中已载有“七日新大星并火”等记录。而从汉代开始，这种记载见于典籍。关于超新星的记载最早见于后汉书天文志。在我国史书上有记录的，在18世纪以前出现的新星和超新星约有90多个。,4中国对日月食的记载，也是世界上最早最丰富的。古代史书上有许多关于日食，月食的记载。（二）天体测量天体测量是通过测定天体的位置和天体到达某个位置的时间来为各种科学目的服务的一门学问。我国古代在这方面成绩卓著。尤其是在测天仪、星表、星图、测定子午线长度等方面取得的巨大成就。,1测天仪器我国一直重视制造和改进天文仪器，并且构成了以漏壶、浑仪、浑象、简仪为主的传统天文仪器系统。（1）漏壶又叫漏刻，是古代的一种记时仪器，漏壶装水以记时。在周礼夏观中，已记有周代有专人管漏壶之事。（2）浑天仪：是我国古代观测天体位置的仪器。浑天仪又叫浑仪，浑象。许多文献记载，我国远在五六千年以前葛天氏、皇帝、尧舜时代，就有了浑仪。（3）简仪：是我国古代观测天体坐标的仪器。现代天文台大型光学望远镜的一些装置就是由简仪的结构演化而来的。,2星表星表是把测量出的若干恒星的坐标汇编而成的表册。它是天文学上一种很重要的工具。（1）二十八宿二十八宿是中国及印度、阿拉伯等国家为天体定位的坐标系统，是一个星座群，分为东南西北四个部分（四象），与欧洲不属于同一个体系。早在五六千年以前（依据呢？），中国先民就开始把天体黄道，赤道附近的恒星分为28个星区，各个星区取一星为主，称为二十八宿。春秋以后，中国二十八宿传入印度，波斯、阿拉伯等地。,（2）石氏星经战国时天文学家石申著天文八卷（后世尊称石氏星经），除二十八宿星之外，还记录了121颗恒星的坐标位置。这是世界上最古老的星表。石氏星表比希腊天文学家测编的西方最早的星表早200年。石申所用的赤道坐标系，欧洲1598年才有。3星图的测绘将分布在天空上的恒星，按照他们的球面视觉位置投影在平面上的图叫做星图。（1）秦汉以前我国就有了星图。（2）三国时陈卓绘制了一张有283组，1464颗星的全天星图；,（3）约于初唐绘制的“敦煌星图”，标有1350颗星，是世界上现存星数最多而又最古老的星图；（4）宋代黄裳于1190年所作，由王致远于1247年所建的闻名世界的苏州石刻天文图,上刻1434颗恒星,也是我国流传至今的最早,最完整的星图之一。4子午线长度的确定子午线长度是天文学、地理学上的一项极其重要的数据。世界上通过实际测量而算出子午线长度的工作,始于我国唐代。,（三）历法我国古代天文学的最主要组成部分是历法，古历法的内容，包括年月日的安排，日、月食的预报和节气的调整等。据载，我国远在一万年前氏族公社期的“人皇氏”时期，就发明了用“十二天干”和“十二地支”搭配以记时的方法。这是人类历法的开端。1岁实的确定，岁实既一年的天数，夏历、阴历、周历都是使用四分历（春夏秋冬），每年的天数是365.25日，这是当时世界上最精密的数值。南宋的杨忠辅的统天历和元代的郭守敬的授时历中的岁实是365.2425天，均为世界上最精确的数据。,2置闰与节气我国古代使用的阴阳历，以朔望月的长度为一个月的平均值。全年十二个月，这样就同回归年差11天左右，因此，必须置闰（设立闰月）。在阴历中确立了19年7闰的方法。这比西方早许多年。后来，在南朝祖冲之创制的大明历中，对闰法作了改进，把19年7闰改为391年144闰，更符合天象实际了。由于太阳位置的变化，地球上有气候的寒暖，于是古人创立了二十四节气。二十四节气的名称，估计在战国时期已经产生，这是中国古人的独创。,二、数学中国古代数学的成就是十分灿烂辉煌的。（一）记数和十进位制：今人习以为常的十进位制，就是中国的一大发明。至迟在商代，我国就已采用了十进位制。从现已发现的商代陶文和甲骨文中，可以看到当时已能够用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万等13个数字能记10万以内的任何自然数。十进位制的记数法，对世界科学起着十分重要的作用。而当时欧洲使用的是罗马累计法，无法进行累加计算。巴比伦是六十进位，玛雅人是二十进位。正如李约瑟所说：“如果没有这种十进位制，就不可能出现我们现代这个统一化的世界了。”,（二）九章算术与魏晋南北朝算学在计算数学方面，中国大约在商、周时代已有了四则运算。到春秋战国时代，整数和分数的四则运算已相当完备。1九九歌出现于春秋时期的正整数乘法口诀“九九歌”堪称是最先进的十进位制记数法与简明的中国语言文字相结合的产物。2算筹与此同时，中国人发明了特有的计算方法和计算工具，即用“算筹”进行计算。宋元时期，珠算代替了筹算。珠算出现于我国宋代。,3九章算术中国古代数学一向以擅长计算著称于世，并逐步形成了独具特色的数学体系。约成书于1世纪中叶的九章算术是此体系的重要标志。该书采用应用题集形式写成，共九章，收集了实际生产和生活中的数学问题246个，并给出答案，是古代计算方法的总结，对世界数字的发展有很大影响。九章算术著者不详，相传西汉初张苍、耿寿昌等人曾对他进行增订删补，其后又经人补订，全书分为“九章”。,方田：田亩面积计算法。粟米：粮食交易换算法。衰分：分配岁收时按比例分配计算法。少广：从已知田亩面积计算周长、边长等方法，其中提出了开平方和开立方的方法。商功：工程技术中各种体积的计算方法。均输：求粮食运输均匀负担的计算方法。盈不足：财务盈亏计算法，讲述了二元一次联立方程的解法。方程：叙述三元一次方程和四元一次方程的解法。勾股：提出勾股定理，用以解决各种几何问题。书中有很多数学成就，如分数的四则运算，负数的概念和正负数的加减运算法，十进小数概念等，在当时世界上都十分领先。书中的“盈不足”算法，在欧洲和阿拉伯被成为中国算法，朝鲜和日本均曾将此书作为教科书。,4魏晋南北朝算学与圆周率三国景元四年，著名数学家刘徽把极界的思想用于圆周率的计算，他用割圆术计算出圆周率为3.1416。南朝的祖冲之继承了刘徽的工作，求出精确到七位有效数字的圆周率：3.14159263.1415927之间。直到一千年后，才有外国数学家求出更精确的数据。（三）宋元算学与开方术和方程论宋元是中国古代数学高度发展时期。涌现了一大批卓有成就的数学家：贾宪、秦九韶、李冶、朱世杰等在开方术和方程论等方面做出了突出贡献，他们的计算方法居世界一流地位。秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰称为“宋元”四大数学家。秦九韶著有数学九章对后世影响很大。,三、医学中医学是中国古代科学的组成部分，可以说独具特色，至今与西医并驾齐驱，颇有携手结合之妙，中医学至今仍是中国三大国粹之一。（一）中医学中医学五大核心理论是阴阳五行学说、脏象学说、经络学说、形神学说和天人学说。我国医学知识起源甚早。传说有神农氏勇尝百草，为民治病的传说。春秋战国时期，出现了医和、扁鹊等名医和导引图等医学著作，诊断手段，治疗方法在当时水平较高。在此基础上，产生了我国现存最早，内容丰富的传统医学著作皇帝内经，为我国传统医学理论体系奠定了基础。中医学五大理论体系阴阳五行学说、脏象学说、经络学说、形神学说、天人学说，均起始于皇帝内经。,1阴阳五行学说（1）阴阳学说确定人体脏腑组织部位的上下、前后、内外、表里，说明人体功能活动与物质基础之间对立制约、互根互用、消长平衡和相互转化的关系。（2）五行学说提示人体内部各重要脏器、组织之间以及人体内环境与外环境各重要因素之间递相滋生、递相克制的功能结构。2脏像学说脏象学说阐述人体脏腑活动规律。3经络学说经络学说研究经脉和络脉的循行部位、生理功能、病理变化及其与脏腑之间的联系。包含着对当代科学体系挑战的成分。,4形神学说形神学说研究心理与生理、病理的关系。（红楼梦中张太医论病细穷源一段）5天人学说天人学说探究天地四时对人体机能的影响，以及星系星象的变化对人体气血趋向、阴阳消长、脉象沉浮的规律。6中医学四大经典：（1）黄帝内经：春秋战国时成书，奠定了中医学的理论基础。（2）伤寒论：东汉张仲景著，奠定了中医临床学基础。（3）金匮要略（4）神农本草经,（二）中药学1神农本草经：汉代成书，是中国第一部药物学专著。2东汉张仲景撰著的伤寒杂病论，提出了“四诊”、“六经辨证”、“八纲辨证”等辨证施治的原则和方法。后人根据伤寒杂病论整理的伤寒论、金匮要略二书，与皇帝内经、神农本草经并称为“中医学”四大经典。3晋代名医王叔和著成我国最早的脉学专著脉经。4皇甫谧著成我国最早的针灸学专著针灸甲乙经。5隋唐时期出现了世界上由国家颁行的最早一部药典苏敬的新修本草。6明代李时珍对新修本草作了修订，本草纲目仍是迄今世界上最完备的中医药典。,（三）临床治疗技术1人工呼吸的最早应用：东汉张仲景在伤寒杂病论中记载了人工呼吸法的应用。书中说遇到自杀时间不长或自杀后心脏还有热气者时，就马上对其进行人工呼吸。而国外的人工呼吸术的应用，比我国至少晚一千六百年。2全身麻醉外科手术：东汉末年的神医华佗，在医学史上最早应用了全身麻醉法实施外科手术。3免疫法的先驱：晋代道士葛洪著有肘后备急方一书，书中记载了“疗狂犬咬人方”，就是人被狗咬后，迅速将咬人的狗杀掉，取其脑髓，敷于被咬之处，以防狂犬病，因为狂犬的脑中有大量狂犬病毒，这已被现代科学所证实。这是世界史上最早的免疫法。,4人痘接种法的发明：早在16世纪，我国就发明了预防天花的人痘接种法。1688年，俄国医生来北京学习此法，此法后从俄国传统至法国和欧洲各地。5独具一格的针灸疗法：针灸疗法是祖国医学中的一枝奇葩。早在两千多年前的春秋战国时期，针灸疗法就已相当普及。西晋时针灸甲经问世，促进了后世针灸学的发展唐代，针灸疗法被列入医学里程。秦汉以后，针灸疗法传到朝鲜、日本、东南亚和中亚各国。宋元以后，又传到欧洲，至今欧、亚许多国家仍采用针灸疗法。,（三）历法我国古代天文学的最主要组成部分是历法，古历法的内容，包括年月日的安排，日、月食的预报和节气的调整等。据载，我国远在一万年前氏族公社期的“人皇氏”时期，就发明了用“十二天干”和“十二地支”搭配以记时的方法。这是人类历法的开端。1岁实的确定，岁实既一年的天数，夏历、阴历、周历都是使用四分历（春夏秋冬），每年的天数是365.25日，这是当时世界上最精密的数值。南宋的杨忠辅的统天历和元代的郭守敬的授时历中的岁实是365.2425天，均为世界上最精确的数据。,第二节四大发明中国古代技术的伟大成就,一、火药许多史书表明，最早的火药是在9世纪后半叶唐末宋初问世的。最早完整地刊载火药配方和制造工艺的是北宋由曾公亮、丁度编成的武经总要，该书成于1044年，说火药配方是“一硝二磺三木炭”。宋代我国已能大规模生产火药枪械，最近在我国南方出土了明朝制造的地雷。13世纪，火药传到阿拉伯国家。13世纪下半叶，欧洲人才从阿拉伯书籍中得到有关火药的知识。火药的使用是武器史上的一大革命。,二、指南针（一）早在战国时期，就利用磁铁极性发明了指南仪器司南。（二）北宋时，人们发明了人工磁化法，并制成指南鱼，指南龟和指南针。（三）宋代中国的航业高度发达。宋代时人们把司南用于航海，中国商船在南洋、印度洋、西至波斯湾一带极为活跃。阿拉伯人不久就从中国人这里学会了使用指南针来指导航向。1180年，指南针从阿拉伯人传到欧洲。磁针罗盘的使用，为远洋航海创造了有利条件。,三、造纸术（一）东汉蔡伦最早发明了造纸术。最初的纸是指植物纤维纸。汉以后，中国的造纸工艺得到了提高。（二）中国造纸术的传播。中国的造纸技术大约在3世纪传入越南，后来又传入朝鲜、日本、印度和阿拉伯，12世纪时传入欧洲。（三）造纸术为人类的文化传播、思想交流和科学发展提供了至今也不可缺少的信息贮存和传递手段。但是中国人对纸的利用远远不如西方人出色。中国人烧纸钱迎神送鬼，西方人用纸办报纸、杂志传播文明。,四、印刷术中国人发明的两种印刷术方式，都是当时世界上最先进的。（一）雕版印刷术在隋代，我国发明了雕版印刷术。这种技术可使千百部书籍一次印刷出版。唐代，此种技术传到日本，12世纪传至埃及，欧洲直到14世纪才有雕版印刷品。我国宋元时期的刻版极为珍贵。（二）活字印刷术：北宋庆历年间，平民毕升首创了活字印刷术。他用胶泥刻成单字烧硬，再用拼版印刷。元代出现了木活字、锡活字和铜活字。明代又在世界上最早使用铅活字。中国的印刷术传到国外