中國科技文化

主講人：顧偉列教授中國科技文化第一節(jié)傳統(tǒng)科技的獨特成果【本節(jié)要點】一、農(nóng)學(xué)的超前進步1．中國農(nóng)業(yè)文明起步早，4000余年前先民已使用耒、耜、鏟和石鋤、石犁等農(nóng)具，耕作方式由刀耕發(fā)展到鋤耕，部分地區(qū)還出現(xiàn)了耕犁。一、農(nóng)學(xué)的超前進步一、農(nóng)學(xué)的超前進步一、農(nóng)學(xué)的超前進步一、農(nóng)學(xué)的超前進步1.商西周時期青銅農(nóng)具開始推廣，開溝挖渠，引水灌溉，并掌握了施肥、滅蟲等田間管理技術(shù)，農(nóng)作物種類不斷增加。春秋戰(zhàn)國時期鐵制農(nóng)具已普遍使用，鐵犁和牛耕的結(jié)合有利于深耕細作，糞種法的實施提高了土地肥力，輪作復(fù)種法的運用提高了土地使用效率，保墑耕作的技術(shù)使水土保持平衡，農(nóng)作物產(chǎn)量大幅增加。一、農(nóng)學(xué)的超前進步青銅農(nóng)具 2.魏晉以后長江流域得到了深度開發(fā)，遏湖為田和水利工程的修建，使南方開辟出大量良田。南方稻作技術(shù)以耕耙耖耘為特點，并形成以培育壯秧為重點的水稻栽培技術(shù)。南宋時南方的水稻產(chǎn)量已高居全國糧食作物的首位，明清時南方已普遍推廣了雙季稻，玉米和甘薯等高產(chǎn)糧食作物傳入中國并在各地推廣。植棉技術(shù)不斷提高，棉花品種豐富，不少地區(qū)棉花的畝產(chǎn)量高達300斤左右。一、農(nóng)學(xué)的超前進步古代稻田

3．農(nóng)業(yè)實踐所積累的豐富的農(nóng)耕技術(shù)和農(nóng)學(xué)理論，是傳統(tǒng)科技文化的寶貴遺產(chǎn)?，F(xiàn)存和散佚的歷代農(nóng)書多達370余種，構(gòu)成農(nóng)學(xué)文獻系統(tǒng)，較主要的有《汜勝之書》、《四民月令》、《齊民要術(shù)》、《耒耜經(jīng)》、《農(nóng)書》、《農(nóng)政全書》、《天工開物》、《補農(nóng)書》等。一、農(nóng)學(xué)的超前進步4．古代重要的農(nóng)學(xué)理論:（1）人、地、天三者協(xié)調(diào)，因地制宜、因時制宜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原則。（2）總結(jié)和推廣輪作復(fù)種制，以提高土地使用率和保持土壤肥力。（3）農(nóng)耕與水利并重，注重興修水利和水土平衡。（4）注重農(nóng)具的改良和農(nóng)具動力的改進，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。一、農(nóng)學(xué)的超前進步1．天文觀測的精勤和天象記錄的完備準確，位居世界文明古國的前列，有關(guān)日食、月食、太陽黑子、彗星、流星雨等天象的記錄，中國都是世界公認的最早的國度。2．古代觀測和記錄天象，一是為了星臺，以測定吉兇；二是為了制定歷法，以“授人時”。一方面，將天象與朝代興衰、人事變異相聯(lián)系，使天文理論不無牽強附會的迷信色彩；另一方面，精勤的連續(xù)觀測，詳細而準確的記錄，為認識天體星象積累了大量的經(jīng)驗材料，不少認識在當(dāng)時走在世界的前列。二、天文學(xué)的一流成果二、天文學(xué)的一流成果長沙彗星圖甲骨文干支表二、天文學(xué)的一流成果日晷3．重視對天象的觀測帶動了天文儀器的制作，中國古代各類天文儀器中，渾儀和渾象集中反映了天文儀器的制作成就。二、天文學(xué)的一流成果渾儀渾象二、天文學(xué)的一流成果渾儀工作原理4．在對天體運行長期觀察和天文知識不斷積累的基礎(chǔ)上，古代中國人形成與發(fā)展了樸素的宇宙理論，其中最著名的是蓋天說、渾天說和宣夜說。5．歷法對于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著現(xiàn)實意義。世界歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過三種歷法，包括以回歸年為依據(jù)的太陽歷、以朔望月為依據(jù)的太陰歷，以及兼顧回歸年和朔望月的陰陽合歷。二、天文學(xué)的一流成果

中國傳統(tǒng)的歷法是陰陽合歷，以回歸年為一年，以朔望月為一月，為了彌合朔望月與回歸年的差距，采用隔若干年添加一個閏月的辦法，春秋后期中國已采用19年7閏的制歷方法，其歲實是365.25日，這是當(dāng)時世界上最精確的回歸年數(shù)值，比同樣取此數(shù)值的歐洲羅馬儒略歷早了約500年。二十四節(jié)氣是中國古代陰陽合歷的產(chǎn)物，它反映了季節(jié)變化、氣候特點和物候現(xiàn)象的規(guī)律，有利于安排農(nóng)時，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對農(nóng)業(yè)和民間習(xí)俗都有深遠影響，是世界上獨一無二的文化現(xiàn)象。二、天文學(xué)的一流成果(部分)三、數(shù)理化的杰出貢獻1．商代甲骨卜辭中已記載了十進位制的記數(shù)法，這是當(dāng)時最先進的記數(shù)法。2．問世于西漢的《九章算術(shù)》堪稱古代中國數(shù)學(xué)的奠基之作。全書收集了246個數(shù)學(xué)問題，內(nèi)容廣涉分數(shù)運算法、比例計算法、面積和體積計算法、開平方和開立方法，以及方程的解法，其中負數(shù)的概念和正負數(shù)、分數(shù)的運算，以及聯(lián)立一次方程解法等，都是具有世界意義的成就。魏晉時劉徽為《九章算術(shù)》作注，首創(chuàng)求圓面積近似值的“割圓術(shù)”，證明了

π≈3927/1250(=3.1416)。

祖沖之(429～500)，南北朝時南朝科學(xué)家。字文遠。祖籍河北淶水縣，生于建康(南京)。其先祖、父親先后在東晉時期的朝廷做。在宋、齊兩朝，祖沖之曾任地方小吏。他在前人劉徽創(chuàng)造的用割圓術(shù)求圓周率的科學(xué)方法基礎(chǔ)上，運用開密法，推算出圓周率數(shù)值在3.1415926和3.1415927之間。這是當(dāng)時世界上最精確的數(shù)值。近千年后，到1427年，才被中亞數(shù)學(xué)家阿爾·卡西更精確的推算所替代。南朝科學(xué)家祖沖之3．宋、元是中國古代數(shù)學(xué)的鼎盛時期，秦九韶所著《數(shù)學(xué)九章》是中國數(shù)學(xué)史上的重要著作之一，書中結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實際應(yīng)用，提出一系列先進的數(shù)學(xué)原理和定理。朱世杰著有《算學(xué)啟蒙》和《四元寶鑒》，前者講述乘除法運算、開方法、天元術(shù)(一元高次方程)等，后者提出多元高次方程和高階等差數(shù)求和等問題，研究成果體系完備，豐富和發(fā)展了前代的數(shù)學(xué)成就，達到了當(dāng)時世界的一流水平，被西方科學(xué)史家稱為中世紀最杰出的數(shù)學(xué)家之一。與秦九韶、朱世杰并稱為“宋元四大家”的李冶、楊輝也在垛積術(shù)、天元術(shù)等領(lǐng)域取得了突出的成就。三、數(shù)理化的杰出貢獻4．算盤和珠算是古代中國人的重要發(fā)明。

皖南黃山市珠算資料館中發(fā)現(xiàn)一個古色斑斕，造型神奇的九層算盤。經(jīng)專家考證九層算盤為清代特大型算盤文物珍品。這只算盤長60厘米，寬40厘米，全木結(jié)構(gòu)，初看似九只普通算盤迭置，實則為一只特大算盤的內(nèi)分九層，每層均為標準、完整的上二下五珠24檔算盤，全算珠總數(shù)達1512只之多。該算盤可進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，展示其最直觀最便捷的數(shù)字顯示功能。

三、數(shù)理化的杰出貢獻5．在物理學(xué)力學(xué)領(lǐng)域，早在《墨經(jīng)》中已有關(guān)于浮力原理、杠桿原理的見解，提出了與牛頓力學(xué)相近的機械力學(xué)思想，討論了平動、轉(zhuǎn)動、滾動等形式，隨著力學(xué)和機械原理知識的不斷豐富，各種簡單機械相繼發(fā)明。三、數(shù)理化的杰出貢獻6．聲學(xué)方面，古代對聲學(xué)的認識和研究水平與樂器制作相同步。通過對樂音的定量研究，產(chǎn)生古代律學(xué)。律是樂音的音高標準，是對樂音的有關(guān)法則和規(guī)律的總結(jié)，最能體現(xiàn)古代聲學(xué)的成就。周初已出現(xiàn)了十二律，春秋戰(zhàn)國時期產(chǎn)生了中國最早的計算樂律的方法，即“三分損益法”。明代朱載堉通過精密計算和科學(xué)實驗，創(chuàng)立“新法密率”，首次提出十二平均律的等比數(shù)列原則，系統(tǒng)闡述了十二平均律的理論。三、數(shù)理化的杰出貢獻7．光學(xué)方面，墨家提出光是直線傳播的，并進行了小孔成像的實驗，最早提出的小孔成倒影的實驗結(jié)論，總結(jié)了透鏡正、虛像和生成原理，并將光學(xué)知識用于生產(chǎn)實踐，提出觀察溫度輻射的光譜顏色，可以測知溫度高低，與現(xiàn)代物理學(xué)已證實的金屬熔點、發(fā)射光譜波長與譜線顏色間的內(nèi)在聯(lián)系相符。三、數(shù)理化的杰出貢獻墨子“小孔成像”實驗漢代發(fā)明透光鏡，能夠映出銅鏡背面的精美圖像，是古代光學(xué)的物質(zhì)成果之一。宋元沈括和趙友欽對凹面鏡和小孔成像原理進行深入研究，先后證明光源的大小和強度、光源與不同孔徑的小孔的距離、像的大小和亮度之間的復(fù)雜關(guān)系，把幾何光譜研究提升到新的水平。三、數(shù)理化的杰出貢獻8．磁學(xué)方面，中國很早發(fā)現(xiàn)了磁鐵的指極性，并發(fā)明了指南儀器“司南”。中國是世界上最早使用羅盤導(dǎo)航的國家，羅盤的應(yīng)用使人們獲得了全天候航行的能力。三、數(shù)理化的杰出貢獻司南9．在化學(xué)領(lǐng)域，中國人很早掌握了金屬冶煉技術(shù)，夏朝時已采礦并冶鑄銅器，在以后的冶煉實踐中又發(fā)明了青銅冶煉法，春秋時出現(xiàn)了冶鐵業(yè)，并由塊煉鐵發(fā)展到生鐵，戰(zhàn)國中晚期已能冶煉出高強度的可鍛鑄鐵。秦漢以后隨鼓風(fēng)機的推廣，生鐵經(jīng)加熱至液態(tài)或半液態(tài)，撒入精礦粉，使硅、錳、碳氧化，經(jīng)反復(fù)鍛打煉制出百煉鋼。冶煉領(lǐng)域也擴展到金、銀、黃銅、純鋅等金屬。三、數(shù)理化的杰出貢獻10．煉丹術(shù)意在通過化學(xué)變化，把礦物和草木煉制成長生不死之藥，其動機帶有宗教神秘主義色彩，但煉丹實踐有助于化學(xué)知識的積累。煉丹所用的實驗工具和化學(xué)反應(yīng)實驗，開啟了古代化學(xué)實驗的先河?；鹚幍陌l(fā)明與古代煉丹實驗有著直接的關(guān)聯(lián)。三、數(shù)理化的杰出貢獻煉丹術(shù)示意煉丹術(shù)中的器具11．瓷器制作工藝的發(fā)明和發(fā)展，從側(cè)面反映了古代中國人豐富的化學(xué)知識。中國是最早燒制原始瓷的國家，東漢已能燒制青瓷，魏晉南北朝已能燒制白瓷，唐代出現(xiàn)了彩色釉陶唐三彩。宋代瓷器燒造業(yè)全面發(fā)展，各地名窯燒制出風(fēng)格各異的名瓷。明清瓷器燒造工藝更為精良，青花、釉里紅、五彩、粉彩、琺瑯彩等爭艷媲美，彩瓷的燒制，不僅表明對窯溫和窯內(nèi)燒造氣氛的精確控制，也表明彩料配制的精確，反映了在瓷器燒造實踐中化學(xué)知識的不斷豐富。三、數(shù)理化的杰出貢獻美侖美煥的唐三彩黃釉絞胎陶枕鳳戲牡丹瓶駿馬12．中國紡織業(yè)歷史悠久，織造工藝精良，染色工藝同步發(fā)展。古代所用染料一般為礦物顏料或植物染料，能染出紅、黃、藍、綠等多種顏色。用礦物原料染色稱為“石染”。染色方法主要有甕染和媒染兩種，西南少數(shù)民族發(fā)明了蠟染工藝。馬王堆出土的染織物，其色彩包括紅、黃、棕、藍、綠、紫等多達36種，可見漢代染色工藝已達到很高的水平。三、數(shù)理化的杰出貢獻1．成書于戰(zhàn)國晚期的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，奠定了中醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)，中醫(yī)的陰陽五行、臟腑經(jīng)絡(luò)等學(xué)說及診法治則，都源于此書。臟腑學(xué)說的核心是臟象之說，以及用五行之說解釋人體現(xiàn)象。經(jīng)絡(luò)學(xué)說也是中醫(yī)的基礎(chǔ)理論之一，經(jīng)絡(luò)是經(jīng)脈和絡(luò)脈的合稱，“經(jīng)”意謂路徑，經(jīng)脈是上下縱行的干線，循行于體內(nèi)深處；“絡(luò)”意謂網(wǎng)絡(luò)，絡(luò)脈是經(jīng)脈的分支。經(jīng)絡(luò)縱橫交錯，遍布于人的體內(nèi)與體表，把體內(nèi)的臟腑和體表的各種組織器官聯(lián)結(jié)成互通循環(huán)的有機整體，經(jīng)絡(luò)的循環(huán)狀況，與人體氣血的盛衰有著密切的關(guān)系，這是疾病診斷的依據(jù)之一。四、醫(yī)藥學(xué)的獨樹一幟四、醫(yī)藥學(xué)的獨樹一幟經(jīng)脈學(xué)說部分示意圖2．針灸學(xué)說是由經(jīng)絡(luò)學(xué)說派生的一種學(xué)說，也是中醫(yī)的治療方法。其理論基礎(chǔ)是經(jīng)絡(luò)循環(huán)系統(tǒng)和分布規(guī)律，認為某種病癥與某一經(jīng)脈的阻滯相關(guān)聯(lián)。針灸與經(jīng)絡(luò)學(xué)說是中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的一大獨創(chuàng)，在世界醫(yī)學(xué)界都是獨一無二的。3．在疾病診斷上，中國早在漢代就已形成“望、聞、問、切”這四種診斷方法，四者合稱“四診”。四、醫(yī)藥學(xué)的獨樹一幟4．中藥學(xué)是中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的重要組成部分。西漢時期已出現(xiàn)“本草”一詞，視藥學(xué)為“內(nèi)治”之學(xué)，將其作為醫(yī)學(xué)的一個分支。存世的第一部藥物專著《神農(nóng)本草經(jīng)》問世于漢代。中國傳統(tǒng)藥物學(xué)的集大成之作是明代李時珍的《本草綱目》，全書52卷，190余萬字，收載藥物多達1892種，繪有藥物形態(tài)圖1100余幅，附載古代醫(yī)家和民間流傳的方劑11906首。全書系統(tǒng)總結(jié)了中國16世紀以前傳統(tǒng)藥學(xué)的知識，建立了一整套獨特的藥學(xué)理論，不僅在中國影響深遠，而且17世紀初即被譯成多種文字流傳世界，堪稱中國乃至世界醫(yī)學(xué)史上的一部藥學(xué)百科全書。四、醫(yī)藥學(xué)的獨樹一幟李時珍和他的《本草綱目》李時珍《本草綱目》《本草綱目》上的插圖【本節(jié)關(guān)鍵詞】農(nóng)學(xué)農(nóng)書農(nóng)學(xué)理論農(nóng)耕技術(shù)農(nóng)具改良天文學(xué)天文觀測天象記錄星占天文儀器蓋天說渾天說宣夜說陰陽合歷算學(xué)《九章算術(shù)》《數(shù)學(xué)九章》珠算力學(xué)聲學(xué)光學(xué)磁學(xué)金屬冶煉瓷器燒造染色工藝四大發(fā)明《黃帝內(nèi)經(jīng)》臟腑學(xué)說經(jīng)絡(luò)學(xué)說針灸學(xué)說四診中藥學(xué)《本草綱目》1.歷史上中國農(nóng)學(xué)在哪些方面體現(xiàn)了超前進步?2.中國古代有哪些主要的農(nóng)學(xué)指導(dǎo)思想？概述其基本內(nèi)容并作評析。3.為什么說在天文觀測和天象記錄方面，中國都位居世界文明古國的前列?4.簡要評述中國古代的三種宇宙學(xué)說。5.中國傳統(tǒng)歷法的編制依據(jù)是什么？它有什么特點和意義?6.簡要分析中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的特點。7.舉例說明中國古代在物理學(xué)領(lǐng)域所取得的成就。8.為何說中國古代的化學(xué)知識來自生活又應(yīng)用于生活，來源于生產(chǎn)又促進生產(chǎn)的發(fā)展?9.中醫(yī)學(xué)的整體觀念是如何體現(xiàn)在經(jīng)絡(luò)學(xué)說中的?10.中醫(yī)理論有哪些重要學(xué)說？它們與古代哲學(xué)有什么聯(lián)系?【本節(jié)思考題】1.《中國科學(xué)技術(shù)史》李約瑟著，科學(xué)出版社，1990。2．曹伯韓著《國學(xué)常識》（第十三章）三聯(lián)書店，2002?！颈竟?jié)參考文獻】第二節(jié)中國傳統(tǒng)科技文化辨析【本節(jié)要點】

一、以實際應(yīng)用為研究目的1．中國古代科技具有鮮明的實用性特征，古代天文學(xué)的天文觀測和歷法編制是為了星占和“觀象授時”，對天文歷法的研究被賦予滿足政治和經(jīng)濟實際需要的雙重功能。古代算學(xué)在算術(shù)、幾何、代數(shù)、三角等初等數(shù)學(xué)領(lǐng)域具有自身優(yōu)勢，但在抽象演繹的基礎(chǔ)上建構(gòu)系統(tǒng)的理論體系方面則較欠缺，導(dǎo)致中國數(shù)學(xué)從晚明、清代以后明顯落后于西方數(shù)學(xué)。中國古代在金屬冶煉、陶瓷燒造、印染工藝、新式紡車、農(nóng)具和天文儀器制作、工程建筑、四大發(fā)明等領(lǐng)域有許多發(fā)明創(chuàng)造，但許多技術(shù)成果停留于經(jīng)驗技術(shù)的層面，滿足于能工巧匠的精湛技藝，理論上的總結(jié)和升華則相對忽略。一、以實際應(yīng)用為研究目的一、以實際應(yīng)用為研究目的2．重技術(shù)而輕理論、重經(jīng)驗而輕實證，阻礙了古代科學(xué)向近代科學(xué)的轉(zhuǎn)化。（1）科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的不平衡。古代四大發(fā)明及農(nóng)、醫(yī)、理、化等領(lǐng)域的發(fā)明，雖然包含了或多或少的科學(xué)因素，但整體上呈現(xiàn)科學(xué)理論含量少、技術(shù)工藝含量高的特點。缺少基礎(chǔ)理論的支撐，為滿足民眾日用需要的應(yīng)用研究依賴于技術(shù)的傳承，制約了傳統(tǒng)科技產(chǎn)生質(zhì)的蛻變和突破。（2）定性化與量化的不平衡。由于科技的發(fā)明和改良大多出于實用的目的，量化便可有可無，技術(shù)的應(yīng)用大體只細化到工序、成分等，而成分之間的比例掌握依賴于匠人的實際經(jīng)驗。忽視基礎(chǔ)理論研究，使古代科技發(fā)明呈現(xiàn)出孤立、偶發(fā)與零碎的狀況，“獨木不成林”，無法實現(xiàn)“聚樹成林”的飛躍。一、以實際應(yīng)用為研究目的二、以整體思維為思維模式1．整體思維是一種重整體、重系統(tǒng)的直觀思維。中國在先秦時代已形成以元氣論為核心的自然觀。認為世界的本原是元氣，元氣充塞宇宙，流動變化，陰陽對立而又統(tǒng)一，陰陽化合而構(gòu)成萬物?；c近代力學(xué)所講的位移有著天壤之別，作為一種自然觀，它不能精確地描繪自然圖景；作為一種思維模式，它體現(xiàn)了整體直觀的特點。2．最能反映整體思維方式的是中醫(yī)學(xué)，認為自然是大宇宙，人體是小宇宙，人體健康與外界環(huán)境聯(lián)系密切；人體的組織結(jié)構(gòu)、生理功能都可劃歸陰陽兩種屬性，人體是陰陽對立統(tǒng)一的整體。健康的人體自動調(diào)節(jié)陰陽消長，陰陽失調(diào)是疾病發(fā)生的主要根源。中醫(yī)防治疾病的基本原則就是調(diào)節(jié)陰陽，使人體達到陰陽平衡。除中醫(yī)學(xué)外，古代的大型工程營造，如水利、城市、宮殿、園林的規(guī)劃與施工，以及音律和歷法的研究等，也體現(xiàn)了整體思維的特點。二、以整體思維為思維模式3．系統(tǒng)思維的價值：從整體直觀出發(fā)描述研究對象，體現(xiàn)了樸素的對立統(tǒng)一法則，在當(dāng)代科技日益趨向綜合、交叉的今天，中國古代重整體、重系統(tǒng)的思維方式仍有啟發(fā)意義。例如，關(guān)于農(nóng)業(yè)發(fā)展，主張順天時，量地利，盡人力，把天、地、人三者視為有機整體；關(guān)于人與生態(tài)環(huán)境，主張人與自然和諧相處、平衡協(xié)同。二、以整體思維為思維模式4．傳統(tǒng)的整體思維方式的缺陷：忽視對客觀