005 第五章 中国古代的科学技术.ppt

1、第五章 中国古代的科学技术,中国是古代四大文明发源地之一。也是迄今为止，四大文明发源地中唯一没有出现过严重文化断层的地区。是世界上最早使用火、发明弓箭、制作陶器、出现农牧业、利用蚕丝、观察天象和开创医药的地区之一。,四大主干学科：农、医、天、数 四大日用技术：陶瓷制作、冶金、纺织、建筑 四大发明： 造纸、印刷、火药、指南针,本章章节目录,5-1 炎黄时期 5-2 夏商西周时期 5-3 春秋战国时期 5-4 秦汉时期 5-5 三国两晋南北朝时期 5-6 隋唐五代时期 5-7 宋辽金元时期 5-8 明清时期 5-9 近代科学技术为何没有诞生在中国,5-1 炎黄时期,根据史学家考证，距今约70005

2、000年期间，中国境内先后出现了远古时代（新石器时代晚期）的文化足迹，包括分布于北方草原至辽西一带的红山文化；分布于黄河上游地区的仰韶文化、黄河下游地区的龙山文化、分布于江淮平原和太湖流域的青莲岗文化以及东南沿海的河姆渡文化。,许多发明创造，如制陶、养蚕、纺织、舟车、音律、医学、算术等等，都可以追溯到黄帝时期。后世很多东西，都来源于那个时期的基础和轮廓。,继而是：尧舜禹启建立了夏王朝,神农氏炎帝部落,太皞部落,轩辕氏黄帝部落,黄帝 部落联盟首领,5-2 夏、商、西周时期,夏商西周时期,以农业为主的自然经济开始形成。西周时农业已成为社会经济中最主要的生产部门，畜牧业经济地位相对比重下降；西周人最

3、初生活在黄土高原，很早就是一个经营农业的部落。诗经中有十多篇专门描述农业生产的诗歌。,夏代已有了天干记日法。用“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸”这十个天干来周而复始地记日，并有了十天一旬的概念。商代进而把天干同地支，也就是“子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥”这十二地支相配合，组成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60干支，也称60甲子。 商代进而有大、小月之分，并用置润法来调整以适应朔望月和回归年的长度。从夏代开始，这种阴阳合历在中国一直沿用了几千年，并逐渐完善，形成了具有中国特色的历法制度体系。,51 41 31 21 52 42 32 22 13 53 43 33 23 14

4、54 44 34 24 25 15 55 45 35 26 16 56 46 36 37 27 17 57 47 38 28 18 58 48 49 39 29 19 59 50 40 30 20 60,甲子/乙丑/丙寅/丁卯/戊辰/己巳/庚午/辛未/壬申/癸酉/甲戌/乙亥/丙子/丁丑/戊寅/己卯/庚辰/辛巳/壬午/癸未/甲申/乙酉/丙戌/丁亥/戊子/己丑/庚寅/辛卯/壬辰/癸巳/甲午/乙未/丙申/丁酉/戊戌/己亥/庚子/辛丑/壬寅/癸卯/甲辰/乙巳/丙午/丁未/戊申/己酉/庚戌/辛亥/壬子/癸丑/甲寅/乙卯/丙辰/丁巳/戊午/己未/庚申/辛酉/壬戌/癸亥/,天干地支60周期,即60干支,或6

5、0甲子,夏商西周时期,商、周时期已经开始重视天象观测，有一些天象记录远比世界其他地区要早。甲骨文中就有五次日食纪录，还有月食纪录和早期的新星记录。 这个时期中国进入了青铜时代，在夏代时已经出现了铜兵器，商朝时，青铜器的冶炼铸造技术已经达到很高的水平；这时也出现了用高岭土烧制的原始的青瓷器。,在数学、气象学、地学、医药学等自然科学方面也有不少发现和发明。甲骨文卜辞中已有奇数、偶数和倍数的概念及十进制位值制计数。 英国著名的中国科技史专家李约瑟曾对中国商代计数法予以了很高的评价。 他认为：商代的数字系统比古巴比伦和古埃及同一时代的数字系统更为先进、更为科学。在印度数字的背后，位值制早已在中国存在了

6、两千多年。,刻有数字的甲骨文,自然观：,从原始社会到奴隶社会长时期所形成的“天命观”在商周时期形成了一整套神学思想体系。 具有朴素唯物自然观因素的阴阳和五行说以及八卦说处于酝酿过程中。所谓五行说：即世上万物都是由金、木、水、火、土这五种基本元素构成。 西周末年，阴阳说出现。阴阳最初的意义，是指日光的向背；后来引申为气候的寒暖。古代思想家认为一切现象都有正、反两方面，就用阴阳的概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力。,5-3 春秋战国时期,中国古代科学技术体系基本上是在这个时期奠定的，是中国古代科技发展的第一次高潮。这时中国已广泛使用青铜器，开始使用铁器，还出现了炼钢技术和铸铁柔化技术以及

7、制造碳钢兵器。出现了一大批能工巧匠，如医学家扁鹊、工匠鲁班，齐人编写的考工记等等。战国早期的曾侯乙编钟，堪称“编钟之王”。这时已经开始兴建许多大规模的水利工程，著名的有楚国的芍陂工程，秦国的郑国渠、都江堰等。 数学上确立了十进位值制体系；测定了比较精确的回归年长度，以365.25天为一年，比古希腊罗马要早；逐步形成了二十四节气划分，完善了夏历历法制度。中医学理论初步建立。发明了指南仪器司南。,湖北随州曾侯乙编钟,战国早期的曾侯乙编钟，音律准确、制作精美、规模宏大，共计65件，重达2500多公斤。堪称“编钟之王”。,都江堰水利工程,成书于春秋战国时期的黄帝内经,春秋战国时期,春秋战国时期，中国由

8、奴隶制向封建制过渡，诸子百家的自然观和学术争鸣达到空前的高潮。出现了一大批思想家、哲学家、科学家、军事家及其流芳后世的思想体系和著作。如儒家创始人孔子、道家创始人老子、墨家创始人墨子、法家创始人子产，还有荀况、韩非子、军事家孙武、政治改革家商鞅等等。 在先秦诸子百家中，荀况是先进思想的杰出代表。韩非、李斯都是他的学生。著作有荀子，现存32篇。在荀子天论中，他提出了自然界是没有意志、且按一定规律运动的反天命思想。肯定了“天行有常，不为尧存，不为桀亡” 。他还提出“天地合而万物生，阴阳接而变化起”的古代朴素唯物主义的生长观。,春秋战国时期,先秦诸子由于对宇宙万物的看法不同，答案各异，形成了百家 争

9、鸣的生动局面。当时讨论了不少重要的自然科学问题。 包括： 1/天地为什么不塌陷 /水浮说；/气举说；/运动说。 2/天与地的关系/ /当时的人们开始对古老的天圆地方观念产生了怀疑。 3/宇宙的本原 阴阳五行说是关于宇宙万物本原的一种重要学说。此外还有： /认为水是万物的本原；/元气说，认为万物的本原是气； /老子则认为宇宙万物的本原是看不见、摸不着的“道”。 4/物质结构观点 宋钘、尹文学派的物质无限可分性与墨子的观点。 总之，上述关于自然观的说法，各家有异同。他们在争鸣中，或者取长补短、相得益彰；或者针锋相对，互不相让。在争论中把问题引向深入，这种学术争鸣对科学的发展有很大的促进作用。,5-

10、4 秦汉时期,农业上，轮作制已经确立。 司马迁完成史记。 医学著作神农本草经、张仲景所著伤寒论对后世中医学的发展产生了很大的影响。华佗及其“麻沸散”影响深远。 九章算术的修订和完善确立了中国古代的数学体系，就其数学成就来说，堪称是世界数学名著。 张衡建立了浑天说，改进了浑仪、发明了地动仪。 漆器工艺发展达到很高的水平。中国四大发明之一、造纸术这一时期产生。 位于广西境内的灵渠，是与都江堰、郑国渠齐名的秦三大水利工程。,秦始皇统一中国对科学技术的推动作用。 西汉的文景盛世。,长城的建造体现了那个时期建筑技术的发展水平。,史记伤寒论九章算术,司马迁史记书影,张仲景伤寒论,九章算术方程章,张衡地动仪

11、,5-5 三国两晋南北朝时期,这一时期出现了许多著名的科学家。 刘徽、祖冲之、虞喜、张子信对数学和天文学做出了很大贡献。 裴秀提出的制图六体（制图六原则），创造了中国古代地图学的基础理论。 王叔和的脉经、皇甫谧的针灸甲乙经、陶弘景的神农本草经集注丰富了中医学体系。,葛洪在炼丹上的研究，对原始的化学做出了贡献； 马钧在机械制造方面的成就代表了中国古代机械制造的水平。 贾思勰的齐民要术对中国古代农业生产有着深刻的影响。,5-6 隋唐五代时期,隋唐时期在政治、经济、文化、科技和中外交通等方面都得到空前的发展，其繁荣程度远远超过秦汉。 是中国古代科技发展的第二次高潮期。,这个时期，由于水田整地技术和灌

12、溉技术得到进一步发展和创新，使农业生产呈现兴盛的局面，茶树栽培和茶叶加工技术得到发扬光大。陆羽所著茶经是中国、也是世界上第一部关于茶的专著。隋唐的冶金和加工业也已很发达。隋唐的金、银、玉器饰品加工精细、造型优美；开始使用简单的车床进行切削、抛光以及焊接、铆、镀、刻、凿等工艺。唐代的瓷器烧制技术发展到了一个新的阶段，青瓷、白瓷等工艺品美不胜收。江西景德镇的唐代白瓷已接近或超过现代水平。唐代纺织工艺特别是印花工艺成就突出。 雕版印刷术在隋朝的应运而生，对人们的经济活动和科技文化生活起了巨大的作用，也为宋代印刷术的高度发展奠定了基础。,隋朝雕版唐朝瓷器,唐代瓷器,隋朝雕版印刷,隋唐五代时期,隋唐时期

13、，形成了一个完整的以木结构为主的建筑体系。隋朝的赵州桥体现了当时石拱桥建造技术已趋完善。隋朝大运河是古代世界上最长的运河，它的开凿和利用，进一步促进了南北经济和文化的交流发展。 这个时期在国子监设置了数学科，创立了科举制度。天文学的发展，直接促进了刘焯对数学二次内插法的创立。 著名炼丹家、医学家孙思邈所著医学巨著千金要方对后世影响很大；在丹经一书里所述的“内仗硫磺法”就有对硫磺、硝石使用的描述，这是迄今为止，我国最早的一个文字记载的火药配方。这说明我国最迟在唐朝（公元618907），就已经发明了火药我国古代四大发明之一。,赵州桥,隋朝大运河,5-7 宋、辽、金、元时期,这个时期，经历了中国古代

14、科学技术发展的第三次高潮，科技发展达到了前所未有的高峰。北宋的农业、手工业、商业空前繁荣。科学技术突飞猛进，火药、指南针、印刷术三大发明就是在这个时期得到广泛的应用。 唐代发明的黑火药，在宋、元时期得到了进一步合理有效的定量配置。火药开始大量用于战争。指南针发明得到完善，并应用于航海。雕版印刷趋于鼎盛，毕升发明的活字印刷术在中国和世界印刷技术史上都是一个创举。 纸币的发明使用，是现代银行制度的基础。宋、元时期数学成就斐然。其中高次方程的数值解法，要比西方早800多年，多元高次方程组解法比西方早500年左右，宋元数学，不仅是中国数学史、也是世界中世纪数学史上最光辉的一页。出现了贾宪、秦九韶、李冶

15、、杨辉、朱世杰等一批著名的数学家及其辉煌成就。 南宋法医学专家写成洗冤集录一书，是中国古代著名的法医学著作，直到现在还是法医学专业的一本重要参考书。,洗冤集录,中国古代火药配方的记载,活字印刷术发明人毕升,金元四大家,金元四大医家，刘完素、张从正、刘杲、朱震亨。也就是金、元时期的四大医学学派。 元代的郭守敬是一位博学多才的科学家，对天文和水利尤为精通。他是一位著名的天文仪器制造家，设计了简仪(望远镜)、仰仪(观测太阳)、日月食仪、水运浑象、自动报时的七宝灯漏等十余种天文仪器。他参与制订的授时历于1280年颁行，比格里历早300多年，是中国古代最优秀的历法。他还是一位杰出的水利专家和地理学家，亲

16、自考察黄河河源，发明了以海平面为标准来比较两地高度差的方法。地理学中一个重要概念“海拔”就是他提出来的。 北宋沈括所著梦溪笔谈，可谓当时的百科知识全书。全书共26卷，内容涉及广泛。总结了我国科技方面的成就。 北宋庆历年间，毕升发明了活字印刷术，制成了胶泥活字，实行排版印刷，完成了印刷史上一项重大的革命。,5-8 明清时期,这一时期的欧洲，先后经历了文艺复兴（14世纪16世纪）、1640年开始的英国资产阶级革命、18世纪60年代开始的英国工业革命、18世纪80年代法国资产阶级革命。西方的科学技术这一时期进入了迅猛发展的新纪元，各项新理论、新发现、新创造和新技术应用层出不穷。此阶段中国封建专制的统

17、治达到了空前的程度，但中国科技文化的发展和生产力水平相对西方资本主义国家，逐渐开始拉开了距离。 一般认为，中国古代的科学技术在元代前后达到高峰，明、清就逐渐开始停滞和衰退。当然，这只是就其总体而言，对具体门类来说，则不尽然。,明清时期,1405年开始的郑和下西洋。郑和率领当时世界上最大的船队，先后七次出使西洋，每次出使均率二万余人，二百艘左右船只，前后共历时28年,最远到达过阿拉伯半岛的麦加和非洲东岸的索马里肯尼亚等地。 郑和下西洋的辉煌,反映了我们民族在世界文明史上独领风骚的科技成就。最能代表和体现郑和下西洋的航海技术,主要表现在三个方面:1、天文航海技术2、地文航海技术3、郑和航海图 在世

18、界航海史上，郑和的远航比哥伦布早87年， 比达迦马早93年，比麦哲伦早116年。郑和下西洋证明了在十五世纪，中国具有世界领先的航海科技和造船技术，但是，中国随后很快失去了下西洋的动力和优势，以后在近代再无大规模的海上征伐与贸易。 2005年7月11日是伟大航海家郑和的下西洋600周年纪念日，国家决定把每年的7月11日定为中国“航海日” 。,郑和下西洋路线图,明清时期,中国的药物学，在明朝后期达到高峰的。其标志就是李时珍的本草纲目。本草纲目内容博大精深，把中国古代药物学发展推向高峰，对中国和世界的医药学及多种学科的发展都有深刻的影响。 徐光启 明末著名科学家、翻译家，所编著的农业科学巨著农政全书

19、是中国重要的农业百科全书。他在数学、天文历法等方面也成就卓著。他与利玛窦一起研究天文、立法、数学、地学、水利。还与利玛窦共同翻译了许多西方科学名著，如几何原本（前六卷）、测量法义、泰西水法等，成为介绍西方科学的先驱。 宋应星整理编撰的天工开物是世界上第一部有关农业和手工业生产的百科全书。 乾隆、嘉庆年间四库全书的编撰。 总体而言，明清两朝，闭关锁国日趋严重；传统固有的科技发展缓慢、近乎停滞。宋代的数学文献有的到了明代已无人能懂。西学引进日趋无效。以至从十七世纪开始，科技水平逐渐全面落后。,中西方文化交流对促进中国和世界科技文化的发展有着深远意义。,本草纲目,李时珍,徐光启,天工开物,天工开物升

20、炼水银图,烧取松烟图,天工开物提花机图,中西方科技发展时期示意图,总体而言，明清两朝，闭关锁国日趋严重；传统固有的科技发展缓慢、近乎停滞。宋代的数学文献有的到了明代已无人能懂。西学引进日趋无效，以致从十七世纪开始，科技水平逐渐全面落后。,1840年后,1840年的鸦片战争，揭开了中国近代史的序幕。从1840年到1949年的100多年，中国陷入半封建半殖民地的深渊。这期间中国的科学技术带有如下这样一些特点： /洋务派与顽固派之间的斗争。从19世纪60年代到90年代，是历史上称为“洋务运动”的时期。洋务派主张学习西方先进的科学技术，提倡“中学为本、西学为用”；主张“师夷长技以制夷” 。 2/近代工

21、厂、矿山和铁路的兴办等方面发展比较迅猛。 3/西方科学技术书籍在中国的编译出版，西方科技知识在中国得到有限的传播。 鸦片战争以后，西方科技大量传入中国，从洋务运动、戊戌变法、一直到辛亥革命，中国竭力地在吸收西方科学成果。五四运动以后，中国科学技术和世界科学技术的发展开始逐渐融合。,中国古代科学技术技术在元代前后达到高峰,随后逐渐停滞衰退。,中国古代科技发展的三次高潮,第一次高潮：春秋战国时期，百家争鸣，百工争妍，与几乎同时的古希腊分别在世界的东方和西方形成了两个交相辉映的科学文化高峰。考工记记载了官府手工业的30个工种的制作工艺和技术规范，墨家、道家等诸子百家开始初步尝试科学知识的抽象。 第二

22、次高潮：隋唐五代时期，南北交汇，中外兼容。开通大运河，测量子午线长度，国家药典新修本草、雕版印刷、火药问世。数学、历法、医药学著作传入印度、朝鲜半岛、日本、阿拉伯，中外科技交流得到了前所未有的发展。 第三次高潮：宋辽金元时期，传统科技发展到最高潮，人才辈出，硕果累累，众多的科学家和能工巧匠，众多的科学发现和技术发明：指南针用于航海，火药火器用于战争，发明活字印刷术，建造水运仪象台，创制授时历等。,5-9 近代科学技术为何没有诞生在中国,中国古代科学技术的成就辉煌灿烂。除四大发明以外，领先于世界的科技发明和发现还有近100种。 据资料显示：从公元6世纪到16世纪末，在世界重大科技成果中，中国所占

23、比例一直在54以上；而到了19世纪，骤降为0.4。中国与西方何以在科学技术上一个大落、一个大起，拉开如此之大的距离。 今天的中国也接受了近代科学，并试图在科技方面超越西方。但是科技、文化毕竟存在着某种继承性，我们应该正视中国古代科学技术本身所存在的缺陷。 正是这些缺陷使得近代科学技术没有首先诞生在中国。反思中国古代科学技术的内在缺陷，对我们的未来是很有裨益的。中国古代科学技术的内在缺陷体现在以下三个方面： 一、零散的、缺乏理论系统的经验知识 二、实用取向的科学价值观 三、儒学化特征和过于稳固的传统文化,一、零散缺乏理论的经验知识,一、零散的、缺乏理论系统的经验知识 尽管古代中国和古希腊的自然哲

24、学相近，但由于发展方向不同，却产生了两种截然不同的结果。一种是进一步理论化，形成严密的符号化、数字化的逻辑系统，并和严格的实验相结合，形成自然科学理论；另一种是进一步抽象概括，并与政治、伦理道德观念相结合，形成远离自然科学的社会政治、伦理观念系统，走向政治伦理哲学。显然后来的历史是：西方走上了前一条道、而中国走上了第二条道路。 这样，中国的自然哲学总体上离自然科学越来越远，最终成为封建统治者进行宣传和说教的工具。 中国的自然科学在刚开始就远离了严密的理论指导，只能凭着人们的经验来选择科学研究的方向。结果，经过2000年的发展，中国古代的自然科学形成了零散、缺乏理论系统的经验知识系统。各门学科及

25、各类知识之间的关联性很差，因而也无法形成象牛顿力学那样把天上、地下统一起来的理论体系。,二、使用取向的科学价值观,二、实用取向的科学价值观 中国古代科学技术的另一个鲜明特点是它极端的实用性。这一点与古希腊形成了鲜明的对比。古希腊科学不太讲实用，有时甚至是“为了理论而理论”。而中国古代的科学研究动力 主要来自于实用。不多的例外是：中医学理论性很强，黄帝内经作为理论基础一直指导着中医学的发展，至今没有被西医所取代。这也正好从另一方面说明了理论科学的优越性及其强大的生命力。 实用科技的局限性是显而易见的，由于它的发展动力来自于现实要求，一旦现实不再提出要求，科学研究的动力就会枯竭。比如天文研究领域的

26、郭守敬，出于历法的需要，进行了大量的天文观测，也制作了非常先进的仪器，得到的数据也非常精确。被称为“中国的第谷”当之无愧。然而，在他之后，却不曾出现一个“中国的开普勒”来整理他的观测数据，从而得出行星运动三定律。 这就是实用科学的致命弱点。同样，在实用科学里，也不可能出现象古希腊的毕达哥拉斯和欧几里德这样的纯理论科学家。,三、儒学化特征稳固的传统,三、 儒学化特征和过于稳固的传统文化 前面谈到的中国古代科学实用取向的价值观有着其深刻的历史和社会背景；是同封建社会的小农经济价值观相适应的，更是同 作为封建正统思想的儒家哲学相吻合的。 儒家对科学技术采取轻视的态度，科学技术在中国古代始终没有取得应有的地位。像四大发明这样重大的技术成就在儒家体系中也被视为“雕虫小技”；更多的科技成果只是作为统治者、官僚、富商们娱乐的“玩艺儿”。在儒家眼中，政治地位比什么都重要，读书是为了做官“学而优则仕”；科学技术是微不足道的