第5章 中国科技：独立发展的科技文明课件

第5讲中国科技独立发展的科技文明第5章中国科技：独立发展的科技文明要目中国历史概览四大古典学科：农医天算三大技术：陶瓷、丝织和建筑影响近代欧洲的四大发明明末四大名著西学东渐李约瑟难题解析第5章中国科技：独立发展的科技文明中国历史概览夏（前2070－前1600）商（前1600－前1046）周（前1046－前256）秦（前221－前206）汉（前206－220）晋（265－420）隋（581－618）唐（618－907）宋（960－1279）元（1206－1368）明（1368－1644）清（1616－1911）第5章中国科技：独立发展的科技文明中国古代科学技术发展脉络与一般特点中国古代科学技术的发展开始于远古时代，至春秋战国时奠基，秦汉时形成体系，经过魏晋南北朝时充实提高和隋唐五代的持续发展，宋元时达到了顶峰，明末出现了一批集大成的科技典籍，但至15世纪末开始比同时期的西方落后。各个时期科学技术发展的特点如下。史前时期（距今180万年前）：这一时期绝大部分时间属于旧石器时代，大约在距今1万年前过渡到新石器时代。打制石器、磨制石器、钻孔技术、农业技术、陶瓷制作、发明弓箭是这个时期的主要技术。夏商周时期（约公元前21世纪—前770）：是中国的青铜时代，青铜冶铸业成为当时最主要的手工业部门，所出土这一时期的青铜器种类繁多，工艺高超。天文学、算学、农学和医学等科学知识也在孕育之中。“阴阳”、“五行”、“八卦”等学说开始出现，此后长期影响古代科学技术的发展第5章中国科技：独立发展的科技文明春秋战国时期（约公元前770-前221）：是一个百家争鸣、百工争妍的时代，也是中国历史上科学技术发展的第一个高潮期。铁器的使用和逐步推广，是这个时期生产力发展的重要标志，为农业和手工业提供了前所未有的高效率工具。牛耕和铁农具的使用，加快了农田开发和精耕细作传统的形成。手工业出现了冶铁业、煮盐业和漆器业等新行业，分工细密，工艺和技术逐步规范化。诸子百家开始研讨天人关系、世界本原、天何不坠、地何不陷等问题，科学知识抽象的尝试也由此产生第5章中国科技：独立发展的科技文明秦汉时期（公元前221-220）：是中国古代科学技术发展史上极其重要的时期，古代各学科体系开始形成，许多生产技术趋于成熟。这个时期普遍使用铁器，确立了主要的农作物品种和栽培技术，奠定了中药的本草学基础和中医的医疗原则，产生了历法的主要内容和宇宙理论，形成了以“九数”为骨干、以计算为中心的数学框架，并发明了造纸术。秦汉时期确立了此后近2000年间中国科学技术的基本框架、形态与风格。这一时期科学技术发展的另一个特点是，中外科技文化交流开始兴起第5章中国科技：独立发展的科技文明三国两晋南北朝时期（220-581）：是一个古代科学家群星灿烂的时期。这个时期科学技术取得了一系列重大进展，出现了一批著名的科学家。刘徽、祖冲之（429-500）、张子信发展并充实了数学、天文学体系；贾思勰著《齐民要术》，农学体系开始成熟；王书和著《脉经》，皇甫谧（mi）（215-282）著《针灸甲乙经》，陶弘景（456-536）编《神农本草经集注》等，从不同侧面丰富了中医药学体系；裴秀（224-271）提出制图六体，创立了中国古代地图学的基本理论；马钧、葛洪（约281-341）等人分别在机械、炼丹等方面取得了重大成就。第5章中国科技：独立发展的科技文明隋唐五代时期（581-960）：隋唐五代时期，特别是盛唐时代，是一个南北交汇、中外兼容的时代，属于中国古代科学技术发展的第二个高潮。隋代开通了闻名于世的南北大运河。唐代天文学家一行（673-727）组织了大规模的大地测量，在世界上首次运用科学方法测量了子午线的长度。中国第一部国家药典《新修本草》问世，杰出医学家孙思邈（581-682）编著了医学巨著《千金方》。雕版印刷和火药也已问世。同时，中外科技交流得到了前所未有的发展，为世界文明的发展做出了贡献。第5章中国科技：独立发展的科技文明宋元时期（960-1368）：中国古代科学技术发展到了顶峰：指南针被用于航海；火药被用于战争；发明活字印刷术；筹算数学达到最高峰；建造集机械制造、天文历算、冶金铸造、建筑工程等多方面的科技成果于一体的水运仪像台；创制中国古代最为精密的历法《授时历》；医学分科更加细密，妇产科、小儿科、法医学、不同医学流派开始诞生。这个时期流传下来大批科技著作，如《木经》、《营造法式》、《农书》、《武经总要》等。西方学者认为，宋元时期，中国已经具备近代工业革命的关键性因素：大规模生产和机械化第5章中国科技：独立发展的科技文明明清时期（1368-1911）明朝数学天文学停滞不前，甚至倒退，但中医、农学、技术等继续发展。李时珍（1518-1593）著《本草纲目》，徐光启（1562-1633）著《农政全书》，徐霞客（1587-1641）著《徐霞客游记》，为传统科学技术的综合和升华做出了重要贡献。明末清初（16世纪末-17世纪初），从明万历到清康熙的100多年间，欧洲天主教耶稣会传教士受罗马教皇的派遣来华传授，也相继传入了西方的天文历法、数学、地学、物理学等近代科学知识和火炮制造技术。1582年，意大利传教士利玛窦（1552-1610）来华，可视为中国科学近代化起点的标志。但是西方近代科学技术知识只在中国上层少数知识分子中间传播，并没有在社会上普及，为更多官员和民众所掌握。而清中叶实行文化专制和闭关自守政策，导致了乾嘉学派大兴考据学，阻碍了近代科学技术的传播和发展。总体上，从明末到晚清，中国传统科学技术停滞不前，甚至倒退失传，落后于世界先进水平，与西方差距越来越大。第5章中国科技：独立发展的科技文明四大古典学科之农学农业立国。政府官员重视农业实践和农业生产知识的积累中国农学重视天时、地利和人力的综合运用汜胜

《汜胜之书》（公元元年左右，汉代），是目前留传下来最早的农书该书总结了我国北方地区主要是关中地区的耕作经验，提出了农业生产六环节理论，即及时耕作、改良和利用地力、施肥、灌溉、及时中耕除草、及时收获六个环节，并对这每一个环节都作了具体的说明。贾思勰《齐民要术》（533－544，北魏）是现今完整保存下来的最古的农书，10卷92篇，反映黄河中下游地区的农业生产状况《齐民要术》详细的记述了不同的天时、地利情况下的不同耕地方法；对种子的选择、收藏和种前处理给予了高度重视；研究了长期种植而又保持地力问题，总结了施肥、合理换茬、轮作制和套作制等农业技术；果木的育苗、嫁接，动物的饲养，以及造醋做酱等食物加工技术。第5章中国科技：独立发展的科技文明写成于南宋初年的《陈甫农书》，是我国最早专门总结江南水田耕作的一部小型综合性农书。《王帧农书》（元代）综合黄河流域旱田耕作和江南水田耕作经验。第5章中国科技：独立发展的科技文明四大古典学科之医学战国《黄帝内经》奠定了我国中医药学的基础。汉代出现了两大名医，即外科医生华佗和内科医生张仲景，他们与扁鹊一起被称为中医三大祖师。外科医生华陀（约2世纪）关羽刮骨疗毒；曹操治病（208年）；麻沸散-外科手术；五禽戏(虎、鹿、熊、猿、鸟五种禽兽的自然动作而编创)，华佗的弟子吴普一直练“五禽戏”，直到九十岁还耳聪目明，牙齿完好。《青囊书》失传。《中藏经》，是宋人作品，用他的名字出版的。但其中也可能包括一部分当时尚残存的华佗著作的内容。第5章中国科技：独立发展的科技文明张仲景（约150－219）《伤寒杂病论》东汉末年著名医学家被人称为医圣提出中医诊断学中的“六经辨证”（太阳、阳明、少明、太阴、少阴、厥阴）和“八纲原理”（阴、阳、表、里、虚、实、寒、热）确立了中医传统的辨证论证的医疗原则，奠定了我国中医治疗学的基础。《伤寒杂病论》中还选收了300多个药方，说明了配药、煎药和服药所遵循的原则，构成了一部非常有价值的经方。《伤寒杂病论》序中有这样一段话：“上以疗君亲之疾，下以救贫贱之厄，中以保生长全，以养其身”，表现了仲景作为医学大家的仁心仁德，后人尊称他为“医宗之圣”。在我国中医药史上，《伤寒杂病论》是一部里程碑式的著作。

第5章中国科技：独立发展的科技文明上古医学代表人物：扁鹊（公元前407—前310）

：原名秦越人，“扁鹊”是古代医术高超者的一个通用名词。秦越人也被称为“扁鹊”扁鹊是中医学的开山鼻祖。世人敬他为神医。扁鹊有着既真实又带有传奇色彩的一生。扁鹊创造了望、闻、问、切的诊断方法，奠定了中医临床诊断和治疗方法的基础。有著作《内经》和《外经》，但均已失传。第5章中国科技：独立发展的科技文明孙思邈（约581－682）誉为药王，著《千金方》主张医生要博学、要有高尚的品德。开首第一卷就讨论医德问题。他指出光读几本方书不能算好医生，还必须涉猎群书，读五经三史、诸子百家、道论释典等。他主张医生必须有高尚的品德，不能贪图财物，对求治病人无论贵贱应一视同仁。《千金方》还谈到了养生问题，如提出去“五难”（去名利、喜怒、声色、滋味、神虑），“十二少”（少思、少念、少欲、少事、少语、少笑、少愁、少荣、少喜、少怒、少好、少恶），以及按摩、调气、适时服食等。据说他活了101岁，于公元682年去世。《千金要方》及《千金翼方》两部著作被誉为国古代的医学百科全书，起到了上承汉魏，下接宋元的历史作用。第5章中国科技：独立发展的科技文明四大古典学科之天学中国古代的天文学成就，包括阴阳历法的制定，天象观测，天文仪器制造和使用以及构造宇宙理论。大概到了汉代，我国即已形成了自己独特的天文和历法体系。特别在天象观测记录的丰富性、完整性方面，中国一直走在世界各文明古国的前列。

阴阳合历：日、气、朔三要素作为一个农业大国，制定历法是一项极为重要的工作。我国人民很早就认识到，要正确的制定历法就需要仔细地观测天象。制历必先测天，这个极为先进的制历原则在汉初即已确认。中国传统的历法是阴阳合历，即既考虑月亮运动（阴历）又考虑太阳运动（阳历），它的三个基本要素是日、气、朔。气即二十四节气，按太阳运动编制，是阳历成分；朔是月亮被地球完全挡住阳光变得不可视的时间，两朔之间称为一个朔望月，所以朔是阴历成分。由于日月运动的不均匀性，连续两个朔望月的长度是不相等的。经长期观测推算出来的平均长度称为平朔，对平朔进行修正所得到的真实长度称为定朔。将日、朔望月与二十四节气编制到一起是中国历法的主要工作。第5章中国科技：独立发展的科技文明与制定历法工作密切相关联的天象观测工作，构成了中国天文学的主要内容。在恒星观测方面，我国有世界上公认最早的星表“甘石星表”（公元前四世纪）。到了汉代可能已有了星图。对日食和月食详细的记载，从汉初到1785年，日食925次，月食574次异常天象的记录，如太阳黑子（前28年）《汉书•五行志》、前32年极光《汉书•天文志》、彗星、新星、公元134年超新星《汉书•天文志》。所有这些异常天象记载都是世界上最早的记录。杰出的天学家：张衡（38－139）、祖冲之（429－500）《大明历》、一行（683－727）《大衍历》、郭守敬（1231－1316）简仪;《授时历》第5章中国科技：独立发展的科技文明《后汉书·张衡传》详细记载了张衡的这一发明：

“阳嘉元年，复造候风地动仪，以精铜铸成。员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，旁行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振，龙机发，吐丸而蟾蜍衔之，振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方向，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发，而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。”

第5章中国科技：独立发展的科技文明浑天说的代表人物张衡认为，“浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”（《浑天仪图注》）意思是说，天不是一个半球形，而是一个完整的球。地球处在天球之中，如同蛋黄居鸡蛋内部一样。恒星处在天球之上，而日月五星则游离于天球附近。浑天说可以更好的解释天象，并且可以被用来计算天体的位置，是球面天文学的原始形式。第5章中国科技：独立发展的科技文明四大古典学科之算学（1）中国数学古称“算学”，侧重于解决实际应用问题。由于在天文历法的计算方面有不少艰深的数学问题需要解决，因而历法与算学的发展密切相关联，许多科学家兼天文学家和数学家于一身。（汉代）《周髀算经》（前1世纪），勾股定理（汉代）《九章算术》（1世纪）标着我国古代数学体系的初步形成，是对战国、秦、汉时期我国人民所取得的数学知识的系统总结。《九章算术》共分九章，主要是解决应用问题。书中有时先举个别问题，再谈解法，有时先谈一般解法，再谈举例说明。九章分别是：方田（计算田地的面积）38题、粟米（交换谷物的比例问题）46题、衰分（按等级比例分配问题）20题、少广（由已知面积体积求边长，即开方和开立方）24题、商功（工程方面的体积计算）28题、均输（较复杂的比例分配问题）28题、盈不足（由盈和不足两个假设条件解一元二次方程）20题、方程（一次联立方程问题）18题、勾股（利用勾股定理进行测量计算）24题，共246个问题。第5章中国科技：独立发展的科技文明书中广泛涉及了分数计算法、比例计算法、面积体积计算法、开方术以及方程中的正负数运算等等，是那个时代世界上最先进的算术。盈不足问题第1题：“今有共买物，人出八，盈三；人出七，不足四，问人数、物价各几何？”

意思是说，今有众人共买一物，每人出8元，多出3元，每人出7元，少4元，问人数和物价各是多少？《九章算术》的高明之处在于，它不仅解出了这一题，而且给出了解这类题目的普遍公式。第5章中国科技：独立发展的科技文明与希腊数学相比，《九章算术》所代表的数学体系注重实际的计算问题，而不考虑抽象的理论性和逻辑的系统性。特别值得指出的是，它采用十进位制的算筹算法，使它在计算方面具有当时无可比拟的优越性。从某种意义上说，中西两个数学体系是互补的。中国的数学经过印度和阿拉伯人传入欧洲，对欧洲代数学的复兴做出了贡献。对于中国数学而言，《九章算术》有着奠基式的重要意义，它所开创的体例和风格一直为后世延用，中国数学家正是在对它的注释中推动了中国数学的发展。第5章中国科技：独立发展的科技文明刘徽（曹魏时期）《九章算术注》（263）创立割圆术，通过算出圆内接正192边形的面积，得出π＝3.14祖冲之（南北朝时期）及其子祖暅geng计算了圆内接正6144边形和正12288边形的面积，得出π＝3.1415926－3.1415927。祖暅定理：等高的两立体，若其任意高处的截面积相等，则它们的体积相等。魏晋南北朝时期出现了一批算经第5章中国科技：独立发展的科技文明四大古典学科之算学（2）唐代出现珠算宋元之际（从11世纪到14世纪300年间），古代世界数学的高峰秦九韶（1202－1261）《数书九章》（1247）李冶（1192－1279）《测圆海镜》（1248）杨辉（13世纪中后期）《杨辉算法》，速算法朱世杰（13、14世纪之间）《算学启蒙》（1299）、《四元玉鉴》（1303），讨论了高次开方和高次方程组的解法。第5章中国科技：独立发展的科技文明三大技术陶瓷（China)，景德镇（宋代），通过丝绸之路传到西方，11世纪造瓷技术传到波斯和阿拉伯，1470年传到意大利

小常识：从物理构成上看，原料、温度和釉是区别陶与瓷的三要素：陶的原料陶土含有较多氧化铁，瓷的原料瓷土（或称高岭土）氧化铁含量低，氧化铝含量高；陶的焙烧温度低，约900°C，而瓷的焙烧温度在1200°C以上；瓷器表面有高温釉，而陶器无釉或只有低温釉。丝织（sino），6世纪传到东罗马帝国，12世纪末传到意大利，14世纪法国人开始养蚕，16世纪末传到英国建筑：长城、桥梁（590－602年间建造赵州桥）、塔、石窟、故宫。第5章中国科技：独立发展的科技文明宋建筑师李诫编《营造法式》（1100）

该书共36卷，对中原地区官式建筑工程的各个环节都给出了条例性的规范，表明宋代建筑技术开始标准化。明代在北京修建的皇宫即故宫，是传统木结构建筑技术的最高体现。它修建于1406至1421年间，是一个庞大的建筑群，有房屋近万间。故宫被高达10米的紫禁城围住，紫禁城又被一条宽约52米的护城河所环绕。整个故宫建筑群布局严谨，由前部的外朝和后部的内廷组成。外朝是皇帝治理朝政的主要场所，以太和殿、中和殿、保和殿三大殿为中心，文华殿、武英殿为两翼。太和殿最大，高26．92米，东西宽63．96米，南北进深37．2米，用了72根高14．4米直径1．06米的木柱作为支架，是“抬梁式”结构的代表作。第5章中国科技：独立发展的科技文明四大发明（纸）纸的发明：茧丝做丝绵的过程中剩余下来一层薄薄的絮片，是为原始的絮纸制作麻料的副产品是植物纤维纸，约前140－87年间，陕西灞桥即已出版大麻纤维纸东汉太监蔡伦在皇宫中用普通原料（树皮、麻头、破布和鱼网等）于105年造出蔡侯纸，自此，造纸业成为我国一大产业751年，唐与阿拉伯在怛罗斯城（今吉尔吉斯）开战，大败，俘虏中有大批造纸工匠，中国的造纸术先传到巴格达，继而欧洲第5章中国科技：独立发展的科技文明四大发明（印刷术）隋朝已有雕版印刷术，593年，有史记载唐代，刻书成风，敦煌发现唐刻《金刚经》，标明是868年宋代雕版印刷术达到高峰，971年，成都完成5048卷的《大藏经》，雕版达13万块，费时12年宋庆历年间（1041－1048），毕升发明活字印刷术，原材料是胶泥《王帧农书》中专有一节谈“造活字印书法”1450年，德国古登堡发明金属活字印刷术第5章中国科技：独立发展的科技文明四大发明（火药）炼丹家与火药的发明：硫磺与硝石相配制。孙思邈（581－682）《丹经》中第一次提到火药的配方北宋年间，火药大量用于战争8世纪，火药配方传入阿拉伯，称“中国雪”，波斯人称“中国盐”14世纪，阿拉伯人将火药技术传入欧洲第5章中国科技：独立发展的科技文明四大发明（指南针）前3世纪，《韩非子》中提到“先王立司南以端朝夕”1世纪初东汉王充《论衡》“司南之杓，投之于地，其柢指南”1044年，北宋曾公亮和丁度《武经总要》提到指南鱼沈括《梦溪笔谈》有系统的指南针制造技术说明，同时发现磁偏角航海技术。郑和（1371－1435）七下西洋，船只200多艘，人数两万多众，超过100米的大船有50多艘。而哥伦布只有88人，3只长19米的大船。第5章中国科技：独立发展的科技文明四大发明的意义马克思：“这是预告资产阶级社会到来的三大发明，火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的说来变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”第5章中国科技：独立发展的科技文明明末四大名著（1）李时珍（1518－1593），湖北蕲春人《本草纲目》52卷，190万字的巨著《本草纲目》。全书分16部（水、火、土、金石、草、谷、菜、果、木、服器、虫、鳞、介、禽、兽、人），62类，共收药物1892种，附方11096个，此外还配有插